基于拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)應(yīng)用與效果分析

摘要 為提高346國道張家港繞城段改擴(kuò)建工程項目的施工質(zhì)量，文章將基于拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)應(yīng)用在該項目中，并分析其應(yīng)用效果。首先，研究拉脫法原理和基于拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)的主要施工工藝流程；然后，通過采用拉脫法的有效預(yù)應(yīng)力檢測機制，以提高施工階段預(yù)應(yīng)力的檢測精度。應(yīng)用與效果分析結(jié)果表明，基于拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)應(yīng)用與效果較好，依據(jù)檢測結(jié)果得出每束鋼絞線有效預(yù)應(yīng)力的合格率均為100%，說明在施工過程中對于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的精準(zhǔn)掌控，提高了工程質(zhì)量。該技術(shù)可有效減少施工成本，與初始檢測方法相比，可節(jié)約1/8的原應(yīng)力檢測預(yù)算，提高346國道張家港繞城段改擴(kuò)建工程項目的整體施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 拉脫法；施工階段；預(yù)應(yīng)力；檢測技術(shù)應(yīng)用；效果分析；有效預(yù)應(yīng)力

中圖分類號 U445.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）03-0093-03

0 引言

道路橋梁工程是交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基本項目，其施工質(zhì)量直接關(guān)系交通安全與地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此施工單位必須采用科學(xué)的施工技術(shù)，確保道路橋梁工程的施工質(zhì)量[1]。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用廣泛，可有效降低道路橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的概率，提高道路橋梁結(jié)構(gòu)的整體性。在預(yù)應(yīng)力施工過程中，預(yù)應(yīng)力大小直接關(guān)系道路橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性[2]。拉脫法在測量液體表面張力方面具有顯著優(yōu)勢，同時也是一種有效的預(yù)應(yīng)力檢測手段，可通過鋼絞線的二次張拉識別有效預(yù)應(yīng)力，具有操作簡單、檢測精度高、適合批量檢測等優(yōu)勢[3]。因此，采用拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力檢測，可確保預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用效果。該研究以346國道張家港繞城段改擴(kuò)建工程項目為例，深入分析基于拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)在該項目中的應(yīng)用與效果，提高項目的整體施工質(zhì)量。

1 拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)應(yīng)用與效果分析

1.1 工程概況

346國道張家港繞城段改擴(kuò)建工程項目，其橋梁工程部分共包括9座橋梁，同時全線共設(shè)置5處樞紐型互通立交。這些橋梁和立交是項目的重要組成部分，對于提升道路通行能力和改善區(qū)域交通狀況具有重要意義。項目總長為22.49 km，設(shè)計為雙向六車道，設(shè)計速度為80 km/h，公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為1級，按照該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行公路施工。該項目于2022年5月開工，2024年完工。該項目建成后將外部交通與張家港市城區(qū)交通進(jìn)行分離，進(jìn)一步優(yōu)化張家港市城區(qū)的車輛通行條件，提高道路通行效率，促進(jìn)城市健康有序發(fā)展。

1.2 拉脫法原理

拉脫法是一種用于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)無損檢測的技術(shù)，通過重新張拉未灌漿的預(yù)應(yīng)力鋼絞線確定錨下的有效應(yīng)力。將鋼絞線視為彈性體，其在夾片處的受力狀態(tài)可分為拉脫前和拉脫瞬間兩個階段。拉脫前，通過反拉力測試分析受力平衡，由于摩擦力存在，需額外施加反拉力；拉脫瞬間，夾片被拉脫，由于摩擦力消失，鋼絞線內(nèi)力重分布，錨內(nèi)外預(yù)應(yīng)力相等，此時錨外張拉力即為有效預(yù)應(yīng)力。通過分析張拉力-位移曲線計算有效應(yīng)力，如圖1所示：

圖1中的張拉力-位移曲線分為四階段，峰值點為FA，水平段為FC。第四階段的錨外張拉力等于錨下有效預(yù)應(yīng)力，即FB=FD。因此，錨下有效預(yù)應(yīng)力Fm為曲線下降段低谷點FB的值，公式如下：

Fm = FB （1）

1.3 拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)主要施工工藝流程

采用基于拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)，以提高346國道張家港繞城段改擴(kuò)建工程項目的施工質(zhì)量，確保結(jié)構(gòu)的安全性[4]。拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)的主要施工工藝流程如下：預(yù)應(yīng)力筋制作、張拉預(yù)應(yīng)力筋，反拉外露鋼絞線等。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉作業(yè)前，需做好相關(guān)準(zhǔn)備工作[5]。張拉順序是先張拉中間框架梁，再張拉兩邊主梁。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉操作時，需確保以下要點：

（1）必須保證孔道中心線末端的切線、工具錨、千斤頂、多孔預(yù)應(yīng)力工作錨具等四者的中心線完全重合。同時，整束鋼絞線穿過張拉錨具的位置必須準(zhǔn)確無誤，不允許出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)或錯位的現(xiàn)象。

（2）對于較長的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，通過大功率千斤頂進(jìn)行整束張拉。由于張拉行程可能超過千斤頂?shù)念~定行程，因此采用分級張拉的方法，通過累計伸長量和張拉力實施施工。依據(jù)項目施工標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計張拉的最終控制應(yīng)力。

（3）在張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線時，應(yīng)均勻控制油泵的加壓速度。在張拉完成后，檢查孔道及其端部等部位，確保無裂縫產(chǎn)生，同時記錄張拉的詳細(xì)過程，填寫張拉記錄表。

在鋼絞線張拉完成后，外露鋼絞線未進(jìn)行切割且預(yù)應(yīng)力孔道未實施壓漿工作前，開始采用拉脫法進(jìn)行施工階段的預(yù)應(yīng)力檢測。通過反拉鋼絞線使得夾片錨具的夾片脫開，測得錨下有效預(yù)應(yīng)力值[6]。

1.4 應(yīng)用與效果分析

河海大學(xué)橋梁工程研究所于2023年9月14日至2023年9月16日，對該項目中楊錦路高架橋B匝道預(yù)應(yīng)力工程的有效預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量進(jìn)行了檢測。楊錦路高架橋預(yù)應(yīng)力工程采用公稱直徑為15.2 mm、抗拉強度fpk=1 860 MPa的低松弛高強度鋼絞線。在此次檢測中，涉及的鋼絞線為節(jié)段梁體內(nèi)的縱向預(yù)應(yīng)力束。在該項目中，楊錦路高架橋B匝道預(yù)應(yīng)力工程應(yīng)用拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)，在檢測錨下有效預(yù)應(yīng)力的過程中，采用千斤頂對鋼絞線的外露部分實施二次張拉。與此同時，將一個壓力傳感器安裝在錨墊板與千斤頂之間，用于實時捕捉錨外張拉力的變動情況。這些變動數(shù)據(jù)通過無線動態(tài)應(yīng)變采集器被即時傳送到計算機系統(tǒng)中。經(jīng)過深入的數(shù)據(jù)分析，得到了張拉力隨時間變化的曲線圖。通過觀察這一曲線圖上的特定特征點，能夠準(zhǔn)確地識別出有效預(yù)應(yīng)力大小。楊錦路高架橋有效預(yù)應(yīng)力共檢測B匝道第七聯(lián)W3的四個孔道，其中每個孔道包含兩根絞線?？紤]施工現(xiàn)場的實際情況，采用該技術(shù)采集張拉力隨時間的變化情況，得出現(xiàn)場檢測的張拉力-時間曲線如圖2所示：

分析圖2可知，現(xiàn)場檢測張拉力-時間曲線分為三種形態(tài)，在圖2（a）中直接將下降段的最低點作為有效預(yù)應(yīng)力值；在圖2（b）中將斜率突然減小的拐點作為有效預(yù)應(yīng)力值；在圖2（c）中將曲線的最高點作為有效預(yù)應(yīng)力值。

張拉錨固后真實的錨下有效預(yù)應(yīng)力，實際上是張拉力-時間曲線中的水平段FC，通過式（2）對檢測結(jié)果實施修正，以提高檢測結(jié)果的精度。有效預(yù)應(yīng)力修正值用ΔFAC表示，其具體計算公式如下：

ΔFAC = 0.891 6ΔFAB + 4.827 7 （2）

式中，F(xiàn)AB——曲線峰值點FA與下降段低谷點FB的差值。

錨下有效預(yù)應(yīng)力Fm計算公式如下：

Fm = FC = FA - ΔFAC （3）

在得出錨下有效預(yù)應(yīng)力后，得出每束鋼絞線有效預(yù)應(yīng)力的合格率，見圖3所示：

分析圖3可知，每束鋼絞線有效預(yù)應(yīng)力的合格率均為100%，說明在施工過程中對于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的精準(zhǔn)掌控，可提高工程質(zhì)量?？傮w上，無論是張拉技術(shù)的實施還是預(yù)應(yīng)力效果的達(dá)成，都完全符合既定要求。

項目設(shè)計要求有效預(yù)應(yīng)力同束不均勻度≤5%，而有效預(yù)應(yīng)力同束不均勻度ξ的計算公式如下：

ξ = ×100% （4）

式中，St——1束鋼絞線的有效預(yù)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差；——1束鋼絞線的平均有效預(yù)應(yīng)力。

依據(jù)式（4）求出4束鋼絞線的有效預(yù)應(yīng)力不均勻度分別為3%、3.2%、2.2%、1.8%。所有的鋼束有效預(yù)應(yīng)力不均勻度均在5%以內(nèi)，符合不大于5%的同束不均勻度要求。

有效預(yù)應(yīng)力同斷面的不均勻度計算公式如下：

η = ×100% （5）

式中，Dt——1個斷面每束鋼絞線有效預(yù)應(yīng)力均值的標(biāo)準(zhǔn)差；——每束鋼絞線有效預(yù)應(yīng)力均值的平均值。

依據(jù)式（5）求出此斷面的不均勻度為4.02%，所有斷面的不均勻度均在5%以內(nèi)，這表明同斷面的不均勻度較高，控制得相對較好，符合不大于5%的不均勻度要求。

針對該工程項目，采用拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)，可有效改善預(yù)應(yīng)力施工的整體質(zhì)量，規(guī)避因預(yù)應(yīng)力損失可能引發(fā)的工程質(zhì)量隱患。通過該技術(shù)提高有效預(yù)應(yīng)力的合格率，并降低同一束預(yù)應(yīng)力的不均勻度。與以往傳統(tǒng)的應(yīng)力監(jiān)測方法相比，拉脫法不僅顯著節(jié)省了人力資源，還大幅降低了施工成本。與初始方法相比，采用拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)可節(jié)省約1/8的原應(yīng)力檢測預(yù)算，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2 結(jié)論

在道路橋梁工程中，采用拉脫法可獲取關(guān)鍵的預(yù)應(yīng)力數(shù)據(jù)，為工程質(zhì)量的把控提供有力支持。該方法在檢測過程中不破壞橋梁結(jié)構(gòu)，同時檢測效率高。因此，通過拉脫法對施工階段預(yù)應(yīng)力進(jìn)行檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力不足的問題，以便采取相應(yīng)措施實施調(diào)整與加固，有效避免梁體開裂問題的出現(xiàn)，確保橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。通過對基于拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)，在346國道張家港繞城段改擴(kuò)建工程項目中楊錦路高架橋B匝道預(yù)應(yīng)力工程的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，依據(jù)檢測結(jié)果得出：該工程所有鋼束有效預(yù)應(yīng)力的不均勻度均在5%以內(nèi)，所有斷面的不均勻度均在5%以內(nèi)，說明基于拉脫法的施工階段預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)在該工程項目中展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果。

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收稿日期：2025-01-13

作者簡介：侯立永（1973—），男，本科，高級工程師，研究方向：道路橋梁。