混凝土梁橋預應力張拉質量控制檢測技術

1、摘要預應力鋼束是對預應力混凝土橋梁構架當中十分重要的部件，其性能的好壞直接決定整體的使用情況，預應力損失很大程度上會對橋梁的形狀、結構以及使用年限產生很 大的影響。因此，對于鋼束有效預應力檢測、評估以及相關的計算，對預應力混凝土橋 梁具有十分重大的意思價值。本文針對這種情況進行了系統(tǒng)性的探討。這篇文章依據國家西部交通建設科技項目 大中跨徑混凝土橋梁預應力檢測技術研 究為參考，借助相關專家研究出的預應力鋼束沿程分布規(guī)律的探究成果，進行了詳細 的探究。在實橋預留測點處，通過橫張位移增量法檢測方法對鋼束的有效預張力進行相 應的檢測，通過一定的規(guī)律計算出實際數(shù)據。對橋梁的結構數(shù)據建立科學化的模型，同

2、時，遵循一定的規(guī)律計算出相應的數(shù)據。并且通過鋼束有效預應力實際測試結果和計劃 值做詳細的對比，以此來判別當前階段與影流損失的情況。同時，根據規(guī)狀態(tài)下主梁上 下緣混凝土應力實際布局狀況，按照相應的標準進實際的操作，同時對已經通過抽檢的 鋼束預應力進行測量出實際值。b5E2RGbCAP橋梁在實際使用階段，會因為各種各樣復雜的原因而產生相應的影響，特別是預應力損失造成的影響。因此，為了更好的保障橋梁的安全性問題，本文通過利用MIDAS空間模型，同時，考慮到更多可能的發(fā)生的狀況，對橋梁的安全性做出了相應的檢驗分析， 從理論情況來看，該座大橋在投入使用 30年后很大程度上會出現(xiàn)開裂的現(xiàn)狀，因此， 強烈建

3、議在地板出預留管道處添加相應的預應力鋼束或者是增添體外預應力束以此來 增強大橋的強度。plEanqFDPw關鍵詞：預應力損失，有效預應力預測，結構安全性分析。AbstractPrestressed steel beam is very important for the prestressed concrete bridge structure of the components, its performance decides the overall usage, the prestress loss will largely affect the shape, structure and

4、service life of the big bridge. Therefore, it is of great value to the prestressed concrete bridge for the detection, evaluation and calculation of the effective prestress of steel beams. This paper makes a systematic study on this kind of situation.DXDiTa9E3dThis article on the basis of western tra

5、nsport projects "medium and large span prestressedconcrete bridge detection technology research" as a reference, with the help of experts of the prestressed steel beam along the distribution of research results, carried out a detailed inquiry. The effective pre tension of the steel beam is

6、 measured by the method of the displacement increment method, and the actual data is calculated by the method of the displacement increment method. To establish a scientific model of the structural data of the bridge, at the same time, to follow certain rules to calculate the corresponding data. By

7、comparing the actual test results and the planned value of the effective prestress of the steel beam, the results of the current stage and the loss of the shadow flow can be judged. At the same time, according to the rules of the main beam on the bottom edge of the concrete stress distribution condi

8、tions, according to the corresponding standard into the actual operation, at the same time on the steel beam has been measured by the test of the actual vaRlTuCerp.UDGiTBridge in the actual use of the stage, becauseof a variety of complex causesand the corresponding impact, especially the impact cau

9、sed by the loss of prestress.Therefore, in order to better protect the safety of the bridge, through the use of MIDAS space model, at the same time, taking into account the more likely occurrence situation, the safety of the bridge has made the corresponding analysis test, from the theoretical persp

10、ective, the use of bridge crack status will appear after 30 years largely in input therefore strongly recommended in the floor of the pipeline at the reservation and add the corresponding prestressed steel beam or adding external prestressed tendons in order to enhance the strength of the brid5gPeCz

11、.VD7HxAKey words: Prestress loss; Effective prestress forecast; Analysis of structural safejLtByHrnAILg目錄摘要 1Abstract 21 緒論 61.1 研究背景 61.2 預應力混凝土橋梁病害及成因 71.2.1 預應力混凝土橋梁病害現(xiàn)象 71.2.2 病害成因 81.3 國內外有效預應力檢測研究現(xiàn)狀 91.3.1 國外研究現(xiàn)狀 91.3.2 國內研究現(xiàn)狀 可加內容 101.4 本文研究的目的和主要內容 141.4.1 研究目的 141.4.2 主要內容 151.5 研究內容、技術路線和創(chuàng)

12、新點 151.5.1 研究內容 151.5.2 技術路線的創(chuàng)新點 161.6 本文采用的技術路線 172 有效預應力評價方法 192.1 基本假定 192.2 鋼束的測試分類 192.3 鋼束沿程分布模擬 202.3.1 平緩束 202.4 復雜鋼束有效預應力的模擬 242.4.1 預應力損失及有效預應力計算 242.4.2 有效預應力的模擬 292.5 同一截面不同鋼束間有效預應力預測 322.5.1 基本假定 322.5.2 錨固損失 &2 簡化計算 322.5.3 同一截面內各對稱鋼束間有效預應力的關系原理 343 預應力結構工程施工 363.1 預應力結構工程特點 363.1.

13、1 我國預應力混凝土的現(xiàn)狀 363.2 預應力結構工程施工中預應力損失及其控制 373.2.1 預應力損失 373.3 預應力鋼絞線斷絲或滑絲 413.4 預應力不均勻 413.4.1 減少預應力損失的措施 423.5 本章小節(jié) 434 預應力精細化施工技術 454.1 錨具及其安裝就位質量控制 454.1.1 錨具質量控制 454.1.2 錨具安裝就位質量控制 464.2 錨具施工中引起的預應力缺陷 464.2.1 孔道中心線與錨頭墊板面不垂直或墊板中心偏離孔道軸線 464.2.2 錨具夾片滑絲 462.2.3 錨具碎裂 474.3 鋼束的梳編穿束工藝 474.3.1 鋼絞線發(fā)生纏繞的原因

14、474.3.2 鋼束梳編穿束工藝 484.4 預應力張拉施工 524.4.1 張拉前的準備工作 524.4.2 張拉施工工藝 524.4.3 張拉設備 535 錨下有效預應力檢測 545.1 錨下有效預應力檢測 545.2 錨下有效預應力檢測技術最常用的方法 555.3 錨下有效預應力檢測技術的頻率 575.4 錨下預應力檢測過程中所出現(xiàn)的問題 575.4.1 錨下有效預應力值小于控制張拉預應力值的原因 575.4.2 有效預應力值大于控制張拉預應力值的原因 575.5 小結 586 結論與展望 606.1 結論 606.2 展望 60參考文獻 621 緒論1.1 研究背景根據預應力混凝土橋梁

15、的相關信息記載， 德國是其出現(xiàn)最早的地區(qū)， 隨后隨著其不斷的發(fā) 展，開始不斷擴散到其他地區(qū)，主要有美國、日本以及歐洲等。早在 19世紀 50 年代之前，因 為各方面的限制， 主要包括施工技術和材料， 所以應用相對廣泛的是中小跨徑的簡支梁和拱橋。 從 19世紀 50年代開始， 建筑材料和施工技術等方面發(fā)展迅速，在橋梁的建設過程中，預應力 混凝土橋梁已經有了一定的應用， 并且通過了日常生產實踐的檢驗， 其使用開始逐步擴散至世 界各個地區(qū)。 xHAQX74J0X上個世紀中期， 我國在橋梁建設方面的研究方向有所改變， 對小跨徑預應力混凝土橋梁中 進行了相關試驗，并成功實現(xiàn)國內首個預應力混凝土簡支梁橋的

16、構建，其跨徑長達 20 米。自 此以后，在公路橋梁的建設過程中，該項技術有了廣泛的應用，與之相關的裝配標準圖也通過 出版的方式展現(xiàn)出來。到上個世紀 60年代，國內首座Z型剛構橋成功建成，這是我國第一次 使用懸臂施工的方式進行的橋梁建設過程。 20世紀 70年代，一座形狀特殊的簡支梁橋成功建 成，呈現(xiàn)出魚腹的形狀，坐落于河南，該橋梁的跨徑長達 52 米。隨后在 1976年，一座具有一 定長度的橋梁建設成功，即便是現(xiàn)在，國內也還沒有比之更長的橋梁建筑出現(xiàn)，這座橋長達 3km建立于洛陽。緊接著，預應力梁橋在國內有了進一步的發(fā)展，已經開始出現(xiàn)連續(xù)梁橋的 工程建設。從上個世紀 80 年代開始，國內在進行

17、橋梁建設的過程中對 懸臂施工的方式已經相 當熟練，預應力連續(xù)梁橋的建設已經廣泛存在， 一直到 90 年代前期，隨著相關設備和工藝的 不斷進步和完善，實現(xiàn)大跨徑的預應力混凝土橋梁的建設是其中的一個必然趨勢，在這之后， 國內橋梁開始向大跨徑的方向發(fā)展，同時在結構方面也更傾向于連續(xù)剛構的橋梁。在 1997 年 的時候，我國成功建成虎門輔航道橋，這座橋同時具備大跨徑和連續(xù)剛構的特點， 在當時那個 年代，是同類型梁橋中，其跨徑長度創(chuàng)世界之最。國正處于改革開放進行時，各個方面的發(fā)展 都取得了一定的進步， 基于這樣的現(xiàn)狀， 各種交通設施需要進一步發(fā)展才能滿足人們新的需求， 包括公路橋梁以及城市橋梁等。 人們

18、對交通設施的要求在不斷的提高， 而國內交通設施的現(xiàn)狀 表現(xiàn)出一定的落后性， 兩者之間存在巨大落差和矛盾，為了解決這一問題，我國經歷了數(shù)十年 的時間，加大力度發(fā)展橋梁建設，并在這方面取得了比較一定成績。經過多年的努力，在全國 范圍內實現(xiàn)多個橋梁的成功建設， 在這些橋梁中， 更多的還是中跨徑和小跨徑的橋梁。 LDAYtRyKfE1.2預應力混凝土橋梁病害及成因預應力混凝土橋梁病害現(xiàn)象在交通事業(yè)快讀發(fā)展的階段，除了大量 交通設施的成功建設，對于部分已有的橋梁，基于各種環(huán)境因素的不利影響，其預應力結構也會受到各種損害。對于正在使用的各種預應力橋梁， 它們受到的損害主要表現(xiàn)在梁體出現(xiàn)裂縫、外漏的鋼線被腐

19、蝕生銹、梁體裂縫情況加重以及跨 中撓度加大等情況（圖，橋梁各方面的功能性都會受到一定的影響?？缰袚隙群土旱装?之間存在相互影響的關系，前者撓度的加大將會對后者的開裂成都造成不利影響，兩者之間的影響是相互的，與此同時還會伴隨著其他各種情況的發(fā)生，包括鋼筋銹蝕、持久度以及強度受 損等等，這一系列的問題都使得橋梁的正常運營存在各種隱患，其使用周期以及正常運營過程都會受到不利影響。下面簡單介紹國內幾座著名橋梁使用過程中面臨的各種情況。Zzz6ZB2Ltk圖橋梁病害 洛陽黃河公路大橋，于1976年建成，跨徑長達50米，整個橋長達3千米。經過多年的 使用之后，橋體不可避免的受到一些損害，首先有裂縫出現(xiàn)在其

20、局部，并且存在坑槽的情況； 在橋梁的重要部位主梁中，結構中的鋼筋保護層出現(xiàn)比較嚴重的剝落情況， 在某些局部區(qū)域甚 至出現(xiàn)鋼筋裸露的情況，另外，預應力鋼筋存在被銹蝕的現(xiàn)象；除此之外梁體上面已經有較多 微笑的裂縫，存在下?lián)系默F(xiàn)象。dvzfvkwMI1 虎門大橋輔航道橋，在其剛剛建設成功的時期，其跨徑的長度存在明顯優(yōu)勢，曾創(chuàng)世界之最。有相關人員對其實際數(shù)據進行多年的觀測， 結果顯示，其墩頂角并沒有出現(xiàn)明顯的位移， 其承臺在豎直方向上位置的變化也相對較小，但是由于混凝土收縮徐變等原因，導致其跨中撓度向不斷增大的方向發(fā)展。根據相關檢測數(shù)據顯示，對比其剛剛建成時的狀態(tài)，這座橋跨中下?lián)系某潭缺容^明顯，左幅橋

21、和右幅橋的累計下?lián)戏謩e為22.2cm和20.7cm。rqyn14ZNXI 1994 年，金山大橋于廣東佛山建成，是一座預應力混凝土連續(xù)剛構橋梁。經過7 年的運營之后，其主跨中表現(xiàn)出下?lián)犀F(xiàn)象，累計下?lián)线_22cm另外有較多的斜向裂縫出現(xiàn)在其主跨箱梁腹板。 EmxvxOtOco 團山河大橋于 2000 年建成，是一座斜交空心板橋。經過 7 年的運營之后，其空心板部位的鋼筋裸露現(xiàn)象嚴重，同時伴隨著明顯的麻面現(xiàn)象；另外，不止50%的梁體都存在明顯的縱向裂縫情況；有橫向裂縫出現(xiàn)在大量的梁體中，具體表現(xiàn)在跨中附近的地板上，其中情況最嚴 重的莫過于第四孔左幅， 橫線裂縫的現(xiàn)象出現(xiàn)在該部位的所有空心板中，對于其

22、中的邊梁， 裂 縫幾乎連接腹板和頂板，其寬度最寬達到 0.5mm。 SixE2yXPq5 山河大橋是一座規(guī)模較大的橋梁建筑，整個橋體跨越山河，坐落于102國道山海關段。在經歷了多年的運營之后，其梁體下?lián)犀F(xiàn)象明顯，累計量達 50mm有大量的寬度大約為0.2mm 的裂縫出現(xiàn)在其腹板部位，其中寬度最大的達到0.42mm另外其保護層以及鋼筋等結構都受到嚴重損害，橋梁的行車過程存在較大的安全隱患。 6ewMyirQFL因為在預應力技術方面的認知不足， 另外沒有有效控制其預應力筋危害的發(fā)展， 再加上其 使用過程缺少規(guī)范性以及后期養(yǎng)護不足等， 導致預應力混凝土橋梁出現(xiàn)各種工程事故， 嚴重的 還可能出現(xiàn)橋梁垮

23、塌的情況，最終使得各個方面的利益都受到嚴重損害。 kavU42VRUs病害成因我們都知道，在各種環(huán)境以及材料的作用下， 混凝土的結構性能都會受到一定影響， 輕則 受到損傷，重則被損壞，這個 過程的發(fā)展是必然的。就預應力混凝土橋梁而言，這種情況通常 表現(xiàn)在混凝土 在結構方面表現(xiàn)出的不同以及混凝土各方面功能性的退化等的出現(xiàn)及這些情況 的進一步加劇等。 y6v3ALoS89混凝土結構的變化呈現(xiàn)出非線性的狀態(tài)， 該過程相當復雜， 在對之進行計算的時候并不能 得到精確的結果。 根據美國混凝土學會的相關報告顯示， 對混凝土的收縮和徐變過程產生影響 的所有因素中，其自身同時也屬于一個隨機變量，并且其變異系數(shù)

24、通常高于15%，對于眾多預應力混凝土橋梁來說 ，如果其下?lián)铣潭冗^于明顯， 則表示在估算混凝土的結構屬性及其對橋梁 使用壽命的影響程度時還不夠全面。 當預應力鋼筋受到損傷的時候， 特別是其有效預應力受到 不利影響，通常情況下會對橋梁的使用壽命造成一定影響，如果情況比較嚴重，橋梁的正常使 用過程將會存在各種安全隱患。 M2ub6vSTnP根據以上所述不難發(fā)現(xiàn)， 橋梁主跨下?lián)线^大以及斜縫裂的產生等橋梁病害現(xiàn)象的存在相對 廣泛，而這些病害的出現(xiàn)大多數(shù)都與預應力減小相關 。所以為了保障橋梁結構的安全性并實現(xiàn) 其使用壽命的長期性， 有必要對預應力混凝土新建橋梁展開深入研究。由于受到材料、 施工以 及外界環(huán)

25、境等因素的作用， 處于在役階段的橋梁存在預應力損失的現(xiàn)象。 因此在進行設計的時 候，應該將對應的應力損失減去，經過這樣的處理之后得到的預應力才是鋼筋預應力值。 對于 正處于在建和在役階段的橋梁， 其施工過程通常采取的是后 張法，所以當對之進行正常的使用 時，應該從一下幾個方面對其損失進行考慮。 0YujCfmUCw 應力筋與管道壁間摩擦引起的應力損失 S11 具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失 “2 凝土彈性壓縮引起的應力損失 S 14 筋松弛引起的應力損失 S 15 混凝土收縮和徐變引起的應力損失 S 16當橋梁所處的階段為在役及在建的時候， 并不能準確獲知其結構實際的有效預應力。 就

26、現(xiàn) 階段而言，在設計和施工過程中使用的有效預應力是通過計算獲得，通常情況下，都是充分利 用各種設計規(guī)范標準， 結合相關的公式原理，進而展開對應的預應力損失估算；進行具體的施 工時，其控制過程主要依賴于鋼束拉值。很顯然，在整個建設期間，各種不確定因素是必然存 在的，包括在施工和控制等方面存在的誤差；當橋梁處于運營期間，在各方面原因的影響下， 與計算值相比， 預應力鋼束張力的具體數(shù)值將會有所不同， 這對橋梁的功能性及其使用壽命造 成一定影響，甚至將會讓橋梁的使用過程的安全性失去有效保障，造成安全事故。eUts8ZQVRd1.3 國內外有效預應力檢測研究現(xiàn)狀仔細分析以上各種橋梁病害，不難發(fā)現(xiàn)， 預應

27、力混凝土結構在構建內力結構的過程中， 主 要依賴于預張拉預應力筋，預應力鋼筋是其重要的受力結構，各方面都于預應力密切相關， 因 此在對橋梁的工作性能進行評價的時候， 最重要的就是對其有效預應力進行詳細的了解。 因此， 有必要采取相關措施檢測橋梁鋼束的有效預應力， 密切關注橋梁預應力筋的具體情況， 以便能 夠及時發(fā)現(xiàn)并問題并找出其具體原因， 進而使得改進過程具有較強目的性， 從而減少甚至是避 免各種安全事故的發(fā)生。 sQsAEJkW5T國外研究現(xiàn)狀早在 1978 年的時候， Tse 就從理論的角度提出這樣的觀點，由于在軸向上，梁體的壓力 減小，均質梁的振動頻率會因為這個力的作用發(fā)生變化。1982年到 1988年期間，有多位學者展開試驗對橋梁多個結構的單元剛度進行測定。1990年的時候，Buckle兩座橋梁之間是否存在了裂縫進行測定，他展開的一系列試驗主要依托于梁體振動的特性。1994年，有學者通過定量的方式