斜拉索張力測(cè)試儀的使用改進(jìn)方法

摘要：本文依托杭州市公路局科研項(xiàng)目《混凝土橋梁有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究》，應(yīng)用鋼索張力測(cè)試儀對(duì)在建預(yù)應(yīng)力橋梁進(jìn)行關(guān)鍵鋼束的有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)，通過(guò)實(shí)橋試驗(yàn)，對(duì)有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)測(cè)試方法改進(jìn)，并對(duì)鋼索張力測(cè)試儀提出改進(jìn)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(cè) 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(guó)，繼而在美國(guó)、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(jìn)步以及高強(qiáng)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(shí)踐中得到認(rèn)可，并逐步在全球范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。

2 實(shí)橋試驗(yàn)及測(cè)試方法改進(jìn)建議

本章以杭州市錢(qián)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(shí)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(cè)試儀對(duì)在建預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁進(jìn)行關(guān)鍵鋼束的有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)，通過(guò)實(shí)橋試驗(yàn)，對(duì)有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)測(cè)試方法改進(jìn)，并對(duì)鋼索張力測(cè)試儀提出改進(jìn)建議。

2.1 工程概況 錢(qián)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(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，抗拉強(qiáng)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(chǎng)測(cè)試 依托在建工程，使用鋼索張力測(cè)試儀對(duì)關(guān)鍵目標(biāo)鋼束進(jìn)行有效預(yù)應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，為了體現(xiàn)實(shí)橋鋼束有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)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(cè)試鋼束和間接預(yù)測(cè)鋼束，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)條件，檢測(cè)鋼束均為表層鋼束。

3 檢測(cè)方法

在預(yù)留好的測(cè)試槽口處，剝離支點(diǎn)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(cè)原理的鋼索張力測(cè)試儀，對(duì)目標(biāo)鋼絞線進(jìn)行有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)。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(lái)測(cè)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(cè)試儀，數(shù)顯儀等。

3.1 測(cè)點(diǎn)選取 在30m小箱梁跨中預(yù)留測(cè)試孔，測(cè)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(cè)試孔槽口尺寸長(zhǎng)100cm×20cm，深度以暴露出測(cè)試預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管為宜，以便于抓拔器咬合測(cè)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(cè)過(guò)程中的關(guān)鍵工序如下：

3.2.1 預(yù)留測(cè)試孔。在施工現(xiàn)場(chǎng)綁扎主梁鋼筋時(shí)預(yù)留測(cè)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(jì)劃槽口范圍內(nèi)的構(gòu)造鋼筋和定位鋼筋須截?cái)啵劭诜忾]時(shí)重新補(bǔ)強(qiáng)，試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在開(kāi)槽時(shí)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(gè)倒U形狀即可，在進(jìn)行有效預(yù)應(yīng)力測(cè)試時(shí)再將阻礙測(cè)試的普通鋼筋切割掉，試驗(yàn)完成后進(jìn)行補(bǔ)焊，預(yù)留測(cè)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(jìn)入槽口，對(duì)預(yù)應(yīng)力測(cè)試造成影響。

3.2.2 測(cè)試前準(zhǔn)備工作。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)的普通鋼筋、剝離支點(diǎn)處波紋管及支撐起測(cè)試鋼絞線并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固夾持等三項(xiàng)內(nèi)容。

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

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

②測(cè)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(cè)試后處理工作。測(cè)試完成后，對(duì)切割的普通鋼筋進(jìn)行補(bǔ)焊，對(duì)破損的波紋管進(jìn)行補(bǔ)全，在壓漿后用高強(qiáng)混凝土填補(bǔ)測(cè)試槽口。

4 測(cè)試方法改進(jìn)建議

4.1 存在問(wèn)題

有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，問(wèn)題如下：①在30m小箱梁底板預(yù)留測(cè)試槽口時(shí)，由于底板厚度只有18cm，且槽口內(nèi)有主梁構(gòu)造鋼筋穿過(guò)，直接預(yù)留長(zhǎng)100cm、寬20cm的槽口且切割構(gòu)造鋼筋會(huì)對(duì)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(chǎng)預(yù)留測(cè)試槽口時(shí)，原計(jì)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(huì)對(duì)梁體造成一定的損傷。③預(yù)留測(cè)試孔的尺寸為100×20cm，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)槽口預(yù)留寬度20cm偏小，夾持目標(biāo)鋼束時(shí)操作空間不足。④測(cè)試目標(biāo)鋼束過(guò)程中，當(dāng)鋼束預(yù)張力較大，如T10鋼束張拉到100%時(shí)，鋼索張力測(cè)試儀的橫張力加力裝置所能加載的力有限，在橫向位移達(dá)到8.3mm后，很難繼續(xù)進(jìn)行人工手動(dòng)加載，這樣測(cè)試的數(shù)據(jù)較少，會(huì)對(duì)計(jì)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(huì)對(duì)目標(biāo)鋼束有效預(yù)應(yīng)力實(shí)測(cè)值造成誤差。⑥記錄數(shù)據(jù)時(shí)，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(duì)測(cè)試結(jié)果造成一定的誤差。⑦張力測(cè)試儀主要使用鋼材制造，移動(dòng)以及拆卸非常不方便。

4.2 改進(jìn)后現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試建議

基于索力張力測(cè)試儀，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，對(duì)原有檢測(cè)技術(shù)指南建議進(jìn)行如下改進(jìn)：①根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，編寫(xiě)鋼束有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)方案，選定測(cè)試目標(biāo)鋼束、測(cè)點(diǎn)數(shù)以及測(cè)點(diǎn)位置。②按照檢測(cè)方案，在對(duì)應(yīng)施工期間目標(biāo)鋼束測(cè)點(diǎn)位置處預(yù)留測(cè)試孔。③測(cè)試專(zhuān)用儀器鋼索張力測(cè)試儀在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集前，須在試驗(yàn)室先對(duì)該儀器的使用條件及其參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。④現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)試的普通鋼筋以及清理槽口內(nèi)雜物，保證測(cè)試操作空間。⑤架設(shè)儀器，使用張力測(cè)試儀測(cè)試目標(biāo)鋼束，并記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。⑥通過(guò)測(cè)試目標(biāo)鋼束的橫向張拉力和移動(dòng)的位移，結(jié)合實(shí)用經(jīng)驗(yàn)公式，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼束有效預(yù)應(yīng)力的檢測(cè)。⑦進(jìn)出施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，戴好安全帽，并做好現(xiàn)場(chǎng)拍照等后期處理時(shí)所需資料。

4.3 儀器改進(jìn)建議

根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中檢測(cè)儀器設(shè)備出現(xiàn)的一些問(wèn)題，現(xiàn)提

出一些設(shè)備改進(jìn)建議：①鋼索張力測(cè)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(jìn)行制造，減小V形架兩個(gè)支點(diǎn)間的距離，可由800mm縮短為600mm，使張力儀輕型化，這樣使用起來(lái)非常輕便。②對(duì)橫張力加力裝置進(jìn)行改進(jìn)，可用液壓動(dòng)力進(jìn)行加載，通過(guò)連接一套傳力裝置，實(shí)現(xiàn)定量自動(dòng)化機(jī)械加載，通過(guò)增加儀器橫張力加載量程范圍，以提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。③對(duì)數(shù)顯儀進(jìn)行改進(jìn)，使橫張力與橫向位移同時(shí)顯示，這樣能夠避免記錄數(shù)據(jù)時(shí)因?yàn)閿?shù)據(jù)的不穩(wěn)定變化對(duì)測(cè)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(shí)橋應(yīng)用研究背景，應(yīng)用基于橫張?jiān)隽糠ǖ乃髁埩y(cè)試儀對(duì)在建預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁進(jìn)行關(guān)鍵鋼束的有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)，通過(guò)實(shí)橋試驗(yàn)，對(duì)有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)測(cè)試方法改進(jìn)，并對(duì)鋼索張力測(cè)試儀提出改進(jìn)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(kāi)槽時(shí)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(gè)倒U形狀即可，在進(jìn)行有效預(yù)應(yīng)力測(cè)試時(shí)再將阻礙測(cè)試的普通鋼筋切割掉，試驗(yàn)完成后進(jìn)行補(bǔ)焊；并對(duì)張力測(cè)試儀提出改進(jìn)建議，使用密度小高性能的鋁合金制造鋼索張力測(cè)試儀，減小V形架兩個(gè)支點(diǎn)間的距離，使張力儀輕型化，橫張力加力裝置的改進(jìn)以及數(shù)顯儀的改進(jìn)等。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂志濤.新世紀(jì)我國(guó)土木工程活動(dòng)與預(yù)應(yīng)力技術(shù)的展望[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，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(guó)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(jì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1988.

作者簡(jiǎn)介：

李秋杰（1990-），女，研究方向：道路橋梁。