（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 合肥 230088）

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土錨下破壞是交通、市政、水利行業(yè)較為常見(jiàn)的一種質(zhì)量缺陷，其原因大致可歸結(jié)于預(yù)制混凝土齡期未到進(jìn)行張拉、預(yù)制構(gòu)件內(nèi)局部抗壓鋼筋網(wǎng)片設(shè)置不足、金屬錨墊板質(zhì)量良莠不齊、張拉應(yīng)力加載不當(dāng)?shù)仍?。遭遇局部錨下破壞即對(duì)預(yù)制構(gòu)件作廢件處理必然導(dǎo)致工程投資損失，顯然不夠科學(xué)；但不予理會(huì)直接當(dāng)作正常構(gòu)件架設(shè)承載難免會(huì)為工程運(yùn)行帶來(lái)安全隱患?；凇暗刃з|(zhì)量”原理的有效張力測(cè)試法，有效解決了該技術(shù)問(wèn)題，在預(yù)制構(gòu)件錨下破壞后，即便已進(jìn)行波紋管孔道壓漿和端頭封錨的近成品構(gòu)件，仍可采用該手段對(duì)鋼絞線有效張力進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，為工程建設(shè)各方?jīng)Q策缺陷構(gòu)件能否正常使用提供依據(jù)，可供類(lèi)似工程借鑒。

1 工程概況

1.1 原工程概況

安徽省淠史杭灌區(qū)是全國(guó)三座特大型灌區(qū)之一，實(shí)際灌溉面積位居全國(guó)第二，本文所述新建渡槽（下稱(chēng)新渡槽）即為淠史杭灌區(qū)一座跨天然河道輸水建筑物，控制灌溉面積86.6萬(wàn)畝，原設(shè)計(jì)流量50.5m3/s，老渡槽建成于1968年9月，至今已運(yùn)行45年。2013年5月19日，安徽省水利廳主持召開(kāi)鑒定會(huì)，鑒定該渡槽為四類(lèi)建筑物，擬進(jìn)行拆除重建。

1.2 新渡槽結(jié)構(gòu)布置

新建渡槽采用原規(guī)模移址重建。新渡槽上部荷載主要由梁底縱梁承擔(dān)，槽身側(cè)墻和底板主要起擋水作用。由11跨渡槽和2跨交通孔組成，標(biāo)準(zhǔn)跨30m，交通孔凈寬5m，渡槽總長(zhǎng)342.4m。渡槽下部多縱梁由5根預(yù)應(yīng)力T型混凝土梁組成，縱梁高2.5m，間距2.1m，橫隔梁間距5m，上部槽身凈寬9.0m，高3.6m，槽身底板厚0.25m，側(cè)墻底部厚0.4m，頂部厚0.25m，槽頂設(shè)置內(nèi)外懸1.9m寬的人行道，進(jìn)、出口側(cè)現(xiàn)澆人行棧橋連通渡槽兩側(cè)人行道，板厚0.3m。多縱梁渡槽槽墩采用墩柱式結(jié)構(gòu)，設(shè)3根直徑1.4m的墩柱，柱頂蓋梁尺寸為1.8m×1.2m（寬×高），基礎(chǔ)采用鋼筋混

預(yù)制T梁、現(xiàn)澆橫隔梁鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C50。壓應(yīng)力區(qū)N1、N2采用5根預(yù)應(yīng)力鋼絞線，拉應(yīng)力區(qū)七束采用7根預(yù)應(yīng)力鋼絞線；鋼束采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5224-2003s15.2mm高強(qiáng)低松弛鋼絞線，其抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pk=1860MPa，張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fpk=1395MPa。預(yù)應(yīng)力鋼筋：彈性模量Ep=1.95×105MPa，松弛率ρ=0.035，松弛系數(shù)ζ=0.3；錨具：錨具變形、鋼筋回縮按6mm（一端）計(jì)算，金屬波紋管摩阻系數(shù)μ=0.25，偏差系數(shù)κ=0.0015。預(yù)制梁混凝土立方體強(qiáng)度達(dá)到混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)的90%且齡期不少于14d，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。

張拉順序：100%N3→100%N4→50%N8→50%N7→50%N9凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸9.8 m×3.2 m（長(zhǎng)×高）。進(jìn)水側(cè)槽臺(tái)由交通孔連接，出水側(cè)槽臺(tái)采用重力式U型混凝土結(jié)構(gòu)。新渡槽橫截面見(jiàn)圖1。

1.3 預(yù)制構(gòu)件鋼絞線布置

圖1 新渡槽橫截面圖

→50%N1→50%N2→100%N5→100%N6→100%N1→100%N2→100%N8→100%N7→100%N9。鋼束張拉時(shí)采用無(wú)頂壓夾片式錨具兩端對(duì)稱(chēng)、均勻張拉，采用張拉力和張拉量雙控。

工程實(shí)施第一片T梁預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中，在底部邊束N9張拉至大約90%設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，發(fā)生了錨下錨墊板爆裂、混凝土邊墻劈裂現(xiàn)象，錨具直接頂在了梁端鋼筋網(wǎng)片上。次日，施工單位自行補(bǔ)張至設(shè)計(jì)張拉力，并進(jìn)行壓漿充填。收悉上述情況后，設(shè)計(jì)人員立即赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查看，在無(wú)其他補(bǔ)救措施的條件下，提出對(duì)該梁實(shí)際錨下有效張力進(jìn)行檢測(cè)，為后期判斷該梁能否繼續(xù)使用提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2 有效張力測(cè)試

2.1 原理介紹

對(duì)于已經(jīng)張拉且進(jìn)行壓漿充填后的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，埋入錨索與空懸錨索的邊界條件有很大的不同，埋入式錨索無(wú)法對(duì)內(nèi)部錨索激發(fā)自由振動(dòng)，只能通過(guò)對(duì)錨頭或露出錨索激振。因此，單純依靠頻率的測(cè)試方法有非常大的缺陷，嚴(yán)重影響了測(cè)試范圍和測(cè)試精度。

為此，將錨頭、墊板等簡(jiǎn)化為如下的模型。即將錨頭與墊板、墊板與后面的混凝土或巖體的接觸面模型化成的彈簧支撐體系。

該彈簧體系的剛性K與張力（有效預(yù)應(yīng)力）有關(guān)，當(dāng)然張力越大，K也越大。另一方面，在錨頭激振誘發(fā)的系統(tǒng)基礎(chǔ)自振頻率 可以簡(jiǎn)化表示為：

在式（1）中，如果M為一常值，那么根據(jù)測(cè)試的基頻f即可較容易地測(cè)出張力。然而，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，埋入式錨索在錨頭激振時(shí)，其誘發(fā)的振動(dòng)體系并非固定不變，而是會(huì)隨著錨固力的變化而變化。錨固力越大，參與自由振動(dòng)的質(zhì)量也就越大。在此基礎(chǔ)上，提出了基于“等效質(zhì)量”原理的有效張力測(cè)試?yán)碚摵蜏y(cè)試方法。利用激振錘（力錘）敲擊錨頭，并通過(guò)粘貼在錨頭上的傳感器拾取錨頭的振動(dòng)響應(yīng)，從而能夠快速、簡(jiǎn)單地測(cè)試錨索（桿）的現(xiàn)有張力。

2.2 有效張力判定標(biāo)準(zhǔn)

《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）中第7.12.2條中規(guī)定：張拉錨固后，預(yù)應(yīng)力筋在錨下的有效預(yù)應(yīng)力應(yīng)符合設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力，兩者的相對(duì)偏差應(yīng)不超過(guò)±5%，且同一斷面中的預(yù)應(yīng)力束其有效預(yù)應(yīng)力的不均勻度應(yīng)不超過(guò) ±2%。

設(shè)計(jì)張拉的錨下有效預(yù)應(yīng)力值按以下方法進(jìn)行推算：錨下有效預(yù)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值≈設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力值-錨口摩擦損失應(yīng)力值-預(yù)應(yīng)力筋回縮損失應(yīng)力值。

（1）錨具的錨口摩擦損失應(yīng)力值取2.5%（取國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試OVM.M15-12錨具錨口摩阻損失為1.7%～2.5%的上限）。

（2）預(yù)應(yīng)力筋回縮損失（即限位板預(yù)留自由空間張拉后回縮損失）應(yīng)力值取4.94%（取國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試OVM.M15-12錨具回縮量為5.1～5.3mm 的上限 5.3mm）。

因此，對(duì)于長(zhǎng)度30mT型預(yù)應(yīng)力梁，7束鋼絞線計(jì)張拉的錨下有效預(yù)應(yīng)力經(jīng)驗(yàn)值為1246kN。

2.3 有效張力測(cè)試結(jié)果

2016年1月4日，四川升拓檢測(cè)技術(shù)股份有限公司派員赴工程施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該梁進(jìn)行了錨下應(yīng)力檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

3 分析計(jì)算

3.1 對(duì)比分析計(jì)算

后張法應(yīng)力損失主要包括：張拉端錨具變形和預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失值sl1，預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失sl2，應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失sl4，收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失sl5，螺旋式預(yù)應(yīng)力筋擠壓混凝土引起的預(yù)應(yīng)力損失sl6。

鑒于理正結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件無(wú)法對(duì)單束或單排設(shè)計(jì)張拉控制力進(jìn)行調(diào)整，故無(wú)法通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)核經(jīng)檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)力能否滿足承載要求。但結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中已經(jīng)對(duì)各排鋼絞線應(yīng)力損失加以計(jì)算，據(jù)此推算張拉后各排鋼絞線參與承載的理論應(yīng)力值，見(jiàn)表2。

通過(guò)上述計(jì)算可以得出結(jié)論，N7、N8、N9位于第三排，實(shí)際錨下應(yīng)力達(dá)到上表計(jì)算的1149.72kN即可滿足構(gòu)件承載要求，實(shí)測(cè)N7、N8、N9三束鋼絞線錨下應(yīng)力如表2所示分別為1146kN、1218kN和1179kN；均值為1188kN，基本可以滿足承載要求。

但《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）中第7.12.2條中規(guī)定：張拉錨固后，預(yù)應(yīng)力筋在錨下的有效預(yù)應(yīng)力應(yīng)符合設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力，兩者的相對(duì)偏差應(yīng)不超過(guò)±5%，且同一斷面中的預(yù)應(yīng)力束其有效預(yù)應(yīng)力的不均勻度應(yīng)不超過(guò) ±2%。故該梁不能滿足規(guī)范要求。

表1 錨下預(yù)應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果一覽表

表2 結(jié)構(gòu)計(jì)算階段理論錨下應(yīng)力計(jì)算表

3.2 該梁處理意見(jiàn)

根據(jù)有效張力測(cè)試和對(duì)比分析計(jì)算成果，設(shè)計(jì)單位提出該梁處理的結(jié)論和建議如下：

（1）對(duì)比結(jié)構(gòu)計(jì)算階段應(yīng)力損失值，接受檢測(cè)的T梁底部三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線平均實(shí)測(cè)應(yīng)力能夠滿足后期承載要求，但不滿足規(guī)范對(duì)同一斷面鋼絞線有效應(yīng)力均勻度的要求。

（2）建議將該片T梁納入靜載試驗(yàn)范疇，將根據(jù)其實(shí)際承載能力再確定后期使用情況。

4 結(jié)語(yǔ)

該工程通過(guò)基于“等效質(zhì)量”原理的有效張力測(cè)試方法對(duì)錨下破壞的預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線有效張力進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)，通過(guò)對(duì)比檢測(cè)成果和結(jié)構(gòu)計(jì)算階段理論有效張力成果，得出了錨下破壞的鋼絞線有效張力基本能滿足承載要求，為該片梁保留使用提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。但值得指出，《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的同一斷面中的預(yù)應(yīng)力束有效預(yù)應(yīng)力的不均勻度要求不容忽視，故該工程繼續(xù)提出了對(duì)該缺陷梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)驗(yàn)證其承載能力。

對(duì)于同一斷面中的預(yù)應(yīng)力束有效預(yù)應(yīng)力的不均勻度滿足規(guī)范要求的工程實(shí)例，基于“等效質(zhì)量”原理的有效張力測(cè)試成果即可直觀明了地反應(yīng)預(yù)制構(gòu)件承載能力，值得類(lèi)似工程借鑒