劉樹鵬，王身寧

(廣州誠安路橋檢測有限公司，廣東 廣州　541420)

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張拉順序?qū)?5 m預(yù)制小箱梁有效預(yù)應(yīng)力影響的實(shí)測與分析

劉樹鵬，王身寧

(廣州誠安路橋檢測有限公司，廣東 廣州541420)

摘要：預(yù)應(yīng)力鋼絞線有橋梁的生命線之稱，其質(zhì)量控制是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)。通過實(shí)測某高速公路梁場中25 m小箱梁的預(yù)應(yīng)力鋼束有效力值，總結(jié)了有效預(yù)應(yīng)力值的大小與張拉順序間的對應(yīng)關(guān)系，建立了25 m小箱梁有限元計(jì)算模型，分析總結(jié)了張拉順序?qū)τ行ьA(yù)應(yīng)力的影響規(guī)律，并提出了減弱甚至消除此種影響的方法。

關(guān)鍵詞：有效預(yù)應(yīng)力；檢測；張拉順序；小箱梁

1錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測

預(yù)應(yīng)力束在預(yù)應(yīng)力橋梁的運(yùn)營過程中發(fā)揮著舉足輕重的左右。有效預(yù)應(yīng)力的建立直接影響到橋梁的安全性、可靠性和長期使用壽命。特別是連續(xù)剛構(gòu)橋，由于其跨徑大、張拉噸位大、預(yù)應(yīng)力體系和結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜等特點(diǎn)，不少工程因預(yù)應(yīng)力失控而帶來災(zāi)難性的后果。現(xiàn)行規(guī)范對預(yù)應(yīng)力工程施工中有效預(yù)應(yīng)力控制與檢測，都有十分明確的要求，但僅僅采用雙控法根本無法達(dá)到規(guī)范的要求，橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工如果施控制工不當(dāng)，有可能會出現(xiàn)有效預(yù)應(yīng)力不足、結(jié)構(gòu)下?lián)霞伴_裂等病害狀況。

進(jìn)行有效預(yù)應(yīng)力檢測，可以清晰掌握橋梁預(yù)應(yīng)力束實(shí)際工作狀況，對力值異常鋼束及時處理，促進(jìn)預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝的改進(jìn)并評價工藝改進(jìn)效果，達(dá)到切實(shí)保證橋梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量的目的。

錨下有效預(yù)應(yīng)力的檢測原理如圖1所示。第一階段為相對穩(wěn)定階段，此時鋼束預(yù)力值(F內(nèi))小于檢測儀器千斤頂拉動力(F外)。第二節(jié)段為非穩(wěn)態(tài)階段，此時鋼束預(yù)力值(F內(nèi))與檢測儀器千斤頂拉動力(F外)近似相等，梁體內(nèi)的預(yù)應(yīng)力束開始被拉動。第三節(jié)段為穩(wěn)態(tài)階段，被檢束已被完全拉動，夾片脫離錨具，此時鋼束預(yù)力值(F內(nèi))與檢測儀器千斤頂拉動力(F外)相等，測得此時千斤頂拉動力即可知鋼束力值。

圖1　有效預(yù)應(yīng)力檢測原理示意圖

2某高速公路25 m預(yù)制小箱梁預(yù)應(yīng)力檢測結(jié)果分析

某高速公路在建項(xiàng)目使用了25 m預(yù)應(yīng)力小箱梁，預(yù)應(yīng)力布置如圖2所示，每片梁有預(yù)應(yīng)力束8束，每束有鋼絞線5根，對這批小箱梁進(jìn)行了錨下有效預(yù)應(yīng)力的抽檢，抽檢方式為對被檢梁片的全部預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行單根逐個檢測。取每束(5根)平均值作為該束的有效預(yù)應(yīng)力值。

圖2　某高速25 m小箱梁預(yù)應(yīng)力鋼束布置

梁編號鋼束編號N4N3N2N1左右左右左右左右Y24-2163.57163.7162.37158.41171.76160.16176171.73Y19-2177.29178.18169.74173.45171.17177.54183.01181.39Y18-2178.09173.43172.37178.56176.43174.04179.46177.15Y19-2179.76177.48173.73172.68171.94172.9175.4176.99

表2　TJ04梁場部分實(shí)測數(shù)據(jù)

表3　TJ08梁場部分實(shí)測數(shù)據(jù)

表4　TJ10梁場部分實(shí)測數(shù)據(jù)

圖3　各束有效力值對比(單位：kN)

由以上數(shù)據(jù)可知各束預(yù)應(yīng)力值分布較不均勻，N1、N4一般大于N3、N2，這種不均勻性在各束的平均值中更為明顯。N1～N4的預(yù)應(yīng)力平均值分別為177.42 kN、172.62 kN、172.05 kN、174.00 kN，按力值從小到大排列依次是N3(172.05 kN)、N2(172.62 kN)、N4(174.00 kN)、N1(177.42 kN)，最大的N1與最小的N3相差3.12%。此排列順序與25 m小箱梁預(yù)應(yīng)力束張拉順序?qū)?yīng)(N3-N2-N4-N1)，此種現(xiàn)象表明，張拉順序影響預(yù)應(yīng)力束的實(shí)測力值，越先張拉的預(yù)應(yīng)力束，預(yù)應(yīng)力損失越大，有效力值越小，越晚張拉的預(yù)應(yīng)力束，預(yù)應(yīng)力損失越小，有效力值越大。

圖4　N1-N4鋼束實(shí)測力值對比(單位：kN)

3張拉順序?qū)?5 m小箱梁影響的有限元驗(yàn)證

為深入分析張拉順序?qū)︻A(yù)應(yīng)力束有效力值的影響，采用Midas Civil 軟件，建立了25 m小箱梁有限元分析模型，將鋼束張拉分在不同的施工階段。

以N3為例，在N3張拉、N2張拉、N4張拉、N1張拉四個階段，N3的預(yù)應(yīng)力分布如圖5所示。

圖5　不同施工階段N3力值

不同階段N3力值/kN張拉N3張拉N2張拉N4張拉N1總力值855.49827.50817.68816.76單根平均171.10165.50163.54163.35

圖6　N3有效力值變化情況

由圖6可知，張拉順順序靠前的N3，其鋼束有效力值隨著后續(xù)預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉而逐漸減小。

由圖7可知，后張拉的預(yù)應(yīng)力鋼束力值明顯大于先張拉的預(yù)應(yīng)力鋼束力值，且計(jì)算結(jié)果基本與實(shí)測結(jié)果吻合，說明對25 m預(yù)制小箱梁來說，由張拉順序引起的預(yù)應(yīng)力損失在理論與實(shí)際工程中都是切實(shí)存在而又不能忽略的。且這種影響并不會隨著混凝土的收縮徐變的減弱，計(jì)算表明，在為期十年的收縮徐變之后，先張拉的N3的力值(135.91 kN)仍小于后張拉的N1(139.72 kN)。

表6　各束有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算值

圖7　各束有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算值對比

為減弱張拉順序?qū)τ陬A(yù)應(yīng)力鋼束有效力值的影響，可在張拉施工階段將張拉順序靠前的鋼束張拉控制應(yīng)力適當(dāng)調(diào)大。計(jì)算表明，對于張拉順序?yàn)镹3-N2-N4-N1的預(yù)應(yīng)力小箱梁，將N3、N2、N4、N1的張拉控制應(yīng)力分別增大2%、1.2%、0.5%、0%，可以使鋼束有效力值相差在2 kN以內(nèi)。

4結(jié)論

通過以上分析，可知張拉順序?qū)?5 m預(yù)制小箱梁各束的有效預(yù)應(yīng)力有較大的影響，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力值不均勻，影響施工質(zhì)量。為減弱張拉順序?qū)︻A(yù)應(yīng)力鋼束有效預(yù)應(yīng)力值的影響，可采取以下措施：

(1)可適當(dāng)增大張拉順序靠前預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉控制力；

(2)切實(shí)控制好張拉質(zhì)量，采用智能張拉；

(3)保證持荷時間，適當(dāng)延長張拉順序靠前的預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉持荷時間。

參考文獻(xiàn)：

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[3]公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)[S].

收稿日期：2016-04-11

作者簡介：劉樹鵬(1982-)，男，工程師，主要從事橋梁檢測工作；王身寧(1989-)，男，碩士研究生，主要橋梁檢測與監(jiān)測研究。

中圖分類號：U442

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)05-0099-03