王志浩

摘 要：對于預應力結(jié)構(gòu)來說，錨索錨固后錨下有效預應力的大小直接關系到結(jié)構(gòu)的變形和開裂，是預應力結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制的核心和工程長久耐用的生命線。本文首先分析了有效預應力測試的必要性，并通過具體工程實例全面闡述了目前普遍采用的復張法測試錨下有效預應力的原理及測試過程，以便給予初學者以些許參考。

關鍵詞：復張法;預應力混凝土;T梁;錨下預應力

貴州是一個高原山地省份，享有“山地公園省”之美譽。隨著貴州社會經(jīng)濟后發(fā)趕超式發(fā)展，近幾年貴州省高速公路也得到了跨越式的投資建設。由于預應力混凝土結(jié)構(gòu)可以節(jié)省材料、減輕自重，減少混凝土梁的豎向剪力和主拉應力，提高構(gòu)件的抗裂性能和剛度，促進橋梁結(jié)構(gòu)體系與施工方法的發(fā)展，因此，在目前公路橋梁的建設中采用預應力結(jié)構(gòu)已是家常便飯。但也存在這樣一個問題，即能否保證對梁段和梁片施加有效的預應力，是關系到橋梁結(jié)構(gòu)安全與否的重要指標，是在預應力橋梁結(jié)構(gòu)中必須考慮的問題。

一、錨下有效預應力測試的必要性

目前，預應力錨索技術已在國內(nèi)交通土建，如橋梁工程、邊坡工程中得到了廣泛應用。對于預應力結(jié)構(gòu)工程來說，錨索錨固后錨下有效預應力的大小直接關系到結(jié)構(gòu)的變形和開裂，從而影響其使用性能和安全性能，是預應力結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制的核心和工程長久耐用的生命線，而錨下有效預應力的準確施加和持久生效，既取決于設計的合理性，又和施工過程中使用原材料、施工器具、張拉設備、技術人員、施工工藝以及質(zhì)量檢驗控制等多個因素有關。因此，對于預應力混凝土結(jié)構(gòu)，需要通過有效手段測試和評估預應力張拉錨固后錨下預應力的施工質(zhì)量，測試評估錨下有效預應力與設計值得偏差程度是否在規(guī)范規(guī)定合理范圍之內(nèi)，從而避免預應力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)梁體上拱度過大或者下?lián)祥_裂等問題，保障結(jié)構(gòu)的安全運營。

本文就目前國內(nèi)測試評估錨下預應力最常用的方法—復張法進行闡述。

二、復張法的測試原理

復張法的基本原理是對露在體外的鋼絞線單根進行張拉，同時測試張拉力和鋼絞線位移量。

對于已經(jīng)施加預應力的鋼絞線而言（見下圖），它被梁體表面處的工作錨分成內(nèi)外兩個部分（長度為L1的外部段與長度為L2的內(nèi)部段，往往L2遠大于L1）。其中F內(nèi)即為梁體內(nèi)段鋼絞線的應力，該應力通過工具錨傳遞給整個預應力構(gòu)件;F外為梁體外段鋼絞線的應力值。鋼絞線錨固后，F(xiàn)內(nèi)≤ F設計值，F(xiàn)外= 0。

為測定F內(nèi)，可通過一定的機具對梁體外部的鋼絞線施加一個應力，使得F外緩慢增大至F內(nèi)。如左圖所示，該過程會出現(xiàn)三種狀態(tài)：

（1）穩(wěn)態(tài)I（F外< F內(nèi)）階段，此時外部應力小于內(nèi)部應力，外部應力無法拉動內(nèi)部鋼絞線，工作夾片未發(fā)生滑動，鋼絞線仍被工作錨分為內(nèi)外兩個部分。如左圖所示穩(wěn)態(tài)I階段，該階段曲線的斜率k1應為L1段鋼絞線對應的彈性系數(shù)。

（2）非穩(wěn)態(tài)（F外≈ F內(nèi)）階段，此時外部應力接近內(nèi)部應力，工作夾片與工作錨開始發(fā)生相對滑動，由于F外除了要克服F內(nèi)外，還要克服工作夾片與工作錨間的摩擦力，因此F-S曲線上往往會出現(xiàn)一個尖峰（F外≤F內(nèi)+F夾片摩阻），該尖峰過后，工作夾片完全從工作錨中滑出，F(xiàn)外也對應下降至F內(nèi)，開始進入穩(wěn)態(tài)II階段。

（3）穩(wěn)態(tài)II（F外=F內(nèi)）階段，此時外部應力等于內(nèi)部應力，工作夾片已完全滑出。如左圖所示的穩(wěn)態(tài)II階段，該階段曲線的斜率k2應為L1段與L2段鋼絞線共同受力串聯(lián)而成的整束鋼絞線的彈性系數(shù)。

三、復張法測試預制T梁錨下預應力全過程分析

測試工程實例。某橋梁全長146.08m。上部構(gòu)造采用7×20m預應力混凝土簡支T梁，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。下部構(gòu)造中兩岸橋臺均為肋板臺、承臺樁基礎;橋墩為鋼筋圓形雙柱式墩、樁基礎。橋面鋪裝層采用10cm厚瀝青混凝土。

橋梁上部橋跨由雙幅98片20mT梁組成，本次選取左幅2-2#T梁進行錨下預應力測試。

（1）T梁：采用C50現(xiàn)澆混凝土。

（2）預應力鋼筋：采用抗拉強度標準值fpk=1860MPa，張拉控制應力σcon=0.75fpk，單股張拉控制力P=193.9kN，公稱直徑d=15.2mm的低松弛高強度鋼絞線，其力學性能指標應符合《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2003）的規(guī)定。

（3）錨具：預制T梁正彎矩鋼束采用15-6型、15-7型、15-8型、15-9型及15-10型系列錨具及其配件。預應力管道采用圓形金屬波紋管;預制梁在墩頂處的負彎矩鋼束采用BM15-5型扁錨及其配件，管道采用扁形金屬波紋管。

（4）預應力工藝：預制T梁預應力鋼束必須待混凝土立方體強度達到混凝土強度設計等級的85%后，且混凝土齡期不小于7d，方可張拉。預制梁內(nèi)正彎矩鋼束及墩頂連續(xù)段處的負彎矩鋼束均采用兩端同時張拉，錨下控制應力為0.75fpk=1395MPa。

四、結(jié)語

本文主要闡述了采用復張法測試預應力結(jié)構(gòu)錨下有效預應力的原理及方法。通過具體工程實例，將實際工作中運用復張法測試錨索有效預應力的方法進行了較為全面的闡述，具有一定的理論價值與實踐指導意義。

參考文獻：

[1]《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T F50-2011）.人民交通出版社，2011-7.

[2]《橋梁預應力及索力張拉施工質(zhì)量檢測驗收規(guī)程》（CQJTG /T F81-2009）.人民交通出版社，2009-7.