摘要：本文依托杭州市公路局科研項目《混凝土橋梁有效預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)應(yīng)用研究》，應(yīng)用鋼索張力測試儀對在建預(yù)應(yīng)力橋梁進行關(guān)鍵鋼束的有效預(yù)應(yīng)力檢測，通過實橋試驗，對有效預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)測試方法改進，并對鋼索張力測試儀提出改進建議。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力損失 沿程分布模式 有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測 安全性分析

1 研究背景

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁最早出現(xiàn)于德國，繼而在美國、日本和歐洲等地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。19世紀(jì)中期，隨著建筑材料、施工技術(shù)的進步以及高強鋼筋在橋梁建設(shè)中的使用，預(yù)應(yīng)力橋梁在日常生產(chǎn)實踐中得到認(rèn)可，并逐步在全球范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。

2 實橋試驗及測試方法改進建議

本章以杭州市錢江通道接線工程南接線段高架橋30m小箱梁和懸臂現(xiàn)澆45+75+45m預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁為實橋應(yīng)用研究背景，應(yīng)用基于橫張位移增量法的鋼索張力測試儀對在建預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁進行關(guān)鍵鋼束的有效預(yù)應(yīng)力檢測，通過實橋試驗，對有效預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)測試方法改進，并對鋼索張力測試儀提出改進建議。

2.1 工程概況 錢江通道接線工程南接線段高架橋十一標(biāo)預(yù)制30m小箱梁，箱梁斷面為單箱單室，頂板寬度2.4m，底板寬度1m，梁高1.6m。預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為fpk=1860MPa，單根鋼絞線直徑為15.2mm，公稱面積為A=139mm2，彈性模量Ep=1.95×105MPa。

2.2 有效預(yù)應(yīng)力現(xiàn)場測試 依托在建工程，使用鋼索張力測試儀對關(guān)鍵目標(biāo)鋼束進行有效預(yù)應(yīng)力現(xiàn)場測試，為了體現(xiàn)實橋鋼束有效預(yù)應(yīng)力檢測的可操作性，根據(jù)目標(biāo)鋼束所在位置的不同，可將鋼束分為表層測試鋼束和間接預(yù)測鋼束，根據(jù)現(xiàn)場實測條件，檢測鋼束均為表層鋼束。

3 檢測方法

在預(yù)留好的測試槽口處，剝離支點處波絞管裸露出目標(biāo)鋼束鋼絞線，應(yīng)用基于橫張位移增量法檢測原理的鋼索張力測試儀，對目標(biāo)鋼絞線進行有效預(yù)應(yīng)力檢測。橫張位移增量法：依據(jù)目標(biāo)鋼束鋼絞線橫向張力以及相應(yīng)的橫向位移來測試鋼絞線有效預(yù)應(yīng)力的方法。主要儀器設(shè)備有：預(yù)應(yīng)力鋼索張力測試儀，數(shù)顯儀等。

3.1 測點選取 在30m小箱梁跨中預(yù)留測試孔，測試鋼束為底板N4鋼束，鋼絞線均為4？漬S15.2，鋼束錨下安裝壓力傳感器。測試孔槽口尺寸長100cm×20cm，深度以暴露出測試預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管為宜，以便于抓拔器咬合測試預(yù)應(yīng)力鋼絞線。

3.2 關(guān)鍵工序

有效預(yù)應(yīng)力檢測過程中的關(guān)鍵工序如下：

3.2.1 預(yù)留測試孔。在施工現(xiàn)場綁扎主梁鋼筋時預(yù)留測試槽口，槽口成形可采用先預(yù)留木模板后澆筑混凝土的工藝，原計劃槽口范圍內(nèi)的構(gòu)造鋼筋和定位鋼筋須截斷，待槽口封閉時重新補強，試驗過程中發(fā)現(xiàn)在開槽時不需要將槽口內(nèi)的普通鋼筋全部切割掉，只需在木板上將普通鋼筋所在的位置切掉一個倒U形狀即可，在進行有效預(yù)應(yīng)力測試時再將阻礙測試的普通鋼筋切割掉，試驗完成后進行補焊，預(yù)留測試孔后使用木模板將槽口密封住，防止?jié)仓炷習(xí)r混凝土進入槽口，對預(yù)應(yīng)力測試造成影響。

3.2.2 測試前準(zhǔn)備工作?，F(xiàn)場測試前做好前期準(zhǔn)備工作，主要包括去除木模板、切割槽口內(nèi)阻礙預(yù)應(yīng)力檢測的普通鋼筋、剝離支點處波紋管及支撐起測試鋼絞線并實現(xiàn)穩(wěn)固夾持等三項內(nèi)容。

3.2.3 預(yù)應(yīng)力鋼束測試。應(yīng)用基于橫張位移增量法的鋼索張力測試儀，對目標(biāo)鋼束進行有效預(yù)應(yīng)力檢測，其關(guān)鍵工序如下：

①架設(shè)鋼索張力測試儀，并將抓拔器與之連接，使張力儀穩(wěn)定。

②測試目標(biāo)鋼束有效預(yù)應(yīng)力，讀取并記錄數(shù)據(jù)。

3.2.4 測試后處理工作。測試完成后，對切割的普通鋼筋進行補焊，對破損的波紋管進行補全，在壓漿后用高強混凝土填補測試槽口。

4 測試方法改進建議

4.1 存在問題

有效預(yù)應(yīng)力檢測過程中存在的問題，問題如下：①在30m小箱梁底板預(yù)留測試槽口時，由于底板厚度只有18cm，且槽口內(nèi)有主梁構(gòu)造鋼筋穿過，直接預(yù)留長100cm、寬20cm的槽口且切割構(gòu)造鋼筋會對小箱梁造成較大的損傷，存在一定的安全隱患。②在施工現(xiàn)場預(yù)留測試槽口時，原計劃使用木模板組成100×20cm的槽口并切割槽口內(nèi)的全部普通鋼筋，這樣做會對梁體造成一定的損傷。③預(yù)留測試孔的尺寸為100×20cm，現(xiàn)場測試過程中發(fā)現(xiàn)槽口預(yù)留寬度20cm偏小，夾持目標(biāo)鋼束時操作空間不足。④測試目標(biāo)鋼束過程中，當(dāng)鋼束預(yù)張力較大，如T10鋼束張拉到100%時，鋼索張力測試儀的橫張力加力裝置所能加載的力有限，在橫向位移達到8.3mm后，很難繼續(xù)進行人工手動加載，這樣測試的數(shù)據(jù)較少，會對計算結(jié)果造成一定的影響。⑤橫張力卸載后，張力殘余值較大且不可忽視，會對目標(biāo)鋼束有效預(yù)應(yīng)力實測值造成誤差。⑥記錄數(shù)據(jù)時，由于橫張力與橫向位移的交替顯示，數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定變化對測試結(jié)果造成一定的誤差。⑦張力測試儀主要使用鋼材制造，移動以及拆卸非常不方便。

4.2 改進后現(xiàn)場測試建議

基于索力張力測試儀，結(jié)合現(xiàn)場試驗情況，對原有檢測技術(shù)指南建議進行如下改進：①根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙，編寫鋼束有效預(yù)應(yīng)力檢測方案，選定測試目標(biāo)鋼束、測點數(shù)以及測點位置。②按照檢測方案，在對應(yīng)施工期間目標(biāo)鋼束測點位置處預(yù)留測試孔。③測試專用儀器鋼索張力測試儀在進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集前，須在試驗室先對該儀器的使用條件及其參數(shù)進行標(biāo)定。④現(xiàn)場測試前做好準(zhǔn)備工作：去除木模板、切割槽口內(nèi)阻礙有效預(yù)應(yīng)力測試的普通鋼筋以及清理槽口內(nèi)雜物，保證測試操作空間。⑤架設(shè)儀器，使用張力測試儀測試目標(biāo)鋼束，并記錄測試數(shù)據(jù)。⑥通過測試目標(biāo)鋼束的橫向張拉力和移動的位移，結(jié)合實用經(jīng)驗公式，實現(xiàn)對鋼束有效預(yù)應(yīng)力的檢測。⑦進出施工現(xiàn)場時，戴好安全帽，并做好現(xiàn)場拍照等后期處理時所需資料。

4.3 儀器改進建議

根據(jù)試驗過程中檢測儀器設(shè)備出現(xiàn)的一些問題，現(xiàn)提

出一些設(shè)備改進建議：①鋼索張力測試儀主要使用鋼材制

造，較為笨重，可使用密度較小的高性能鋁合金材料進行制造，減小V形架兩個支點間的距離，可由800mm縮短為600mm，使張力儀輕型化，這樣使用起來非常輕便。②對橫張力加力裝置進行改進，可用液壓動力進行加載，通過連接一套傳力裝置，實現(xiàn)定量自動化機械加載，通過增加儀器橫張力加載量程范圍，以提高測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。③對數(shù)顯儀進行改進，使橫張力與橫向位移同時顯示，這樣能夠避免記錄數(shù)據(jù)時因為數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定變化對測試結(jié)果造成的誤差。

5 小結(jié)

本章以30m小箱梁和懸臂現(xiàn)澆45+75+45m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁為實橋應(yīng)用研究背景，應(yīng)用基于橫張增量法的索力張力測試儀對在建預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁進行關(guān)鍵鋼束的有效預(yù)應(yīng)力檢測，通過實橋試驗，對有效預(yù)應(yīng)力檢測技術(shù)測試方法改進，并對鋼索張力測試儀提出改進建議。預(yù)留槽口尺寸由100×20cm改為100×30cm，以保證充足的操作空間；開槽時不需要將槽口內(nèi)的普通鋼筋全部切割掉，只需在木板上將普通鋼筋所在的位置切掉一個倒U形狀即可，在進行有效預(yù)應(yīng)力測試時再將阻礙測試的普通鋼筋切割掉，試驗完成后進行補焊；并對張力測試儀提出改進建議，使用密度小高性能的鋁合金制造鋼索張力測試儀，減小V形架兩個支點間的距離，使張力儀輕型化，橫張力加力裝置的改進以及數(shù)顯儀的改進等。

參考文獻：

[1]呂志濤.新世紀(jì)我國土木工程活動與預(yù)應(yīng)力技術(shù)的展望[J].東南大學(xué)學(xué)報，2002，32.

[2]杜拱辰.現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988.

[3]呂志濤等.現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力設(shè)計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988.

作者簡介：

李秋杰（1990-），女，研究方向：道路橋梁。