張拉順序對25 m預制小箱梁有效預應力影響的實測與分析

劉樹鵬，王身寧

(廣州誠安路橋檢測有限公司，廣東 廣州　541420)

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張拉順序對25 m預制小箱梁有效預應力影響的實測與分析

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：預應力鋼絞線有橋梁的生命線之稱，其質量控制是預應力結構施工中的重要環節。通過實測某高速公路梁場中25 m小箱梁的預應力鋼束有效力值，總結了有效預應力值的大小與張拉順序間的對應關系，建立了25 m小箱梁有限元計算模型，分析總結了張拉順序對有效預應力的影響規律，并提出了減弱甚至消除此種影響的方法。

關鍵詞：有效預應力；檢測；張拉順序；小箱梁

1錨下有效預應力檢測

預應力束在預應力橋梁的運營過程中發揮著舉足輕重的左右。有效預應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。特別是連續剛構橋，由于其跨徑大、張拉噸位大、預應力體系和結構受力復雜等特點，不少工程因預應力失控而帶來災難性的后果。現行規范對預應力工程施工中有效預應力控制與檢測，都有十分明確的要求，但僅僅采用雙控法根本無法達到規范的要求，橋梁預應力張拉施工如果施控制工不當，有可能會出現有效預應力不足、結構下撓及開裂等病害狀況。

進行有效預應力檢測，可以清晰掌握橋梁預應力束實際工作狀況，對力值異常鋼束及時處理，促進預應力張拉施工工藝的改進并評價工藝改進效果，達到切實保證橋梁預應力施工質量的目的。

錨下有效預應力的檢測原理如圖1所示。第一階段為相對穩定階段，此時鋼束預力值(F內)小于檢測儀器千斤頂拉動力(F外)。第二節段為非穩態階段，此時鋼束預力值(F內)與檢測儀器千斤頂拉動力(F外)近似相等，梁體內的預應力束開始被拉動。第三節段為穩態階段，被檢束已被完全拉動，夾片脫離錨具，此時鋼束預力值(F內)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　有效預應力檢測原理示意圖

2某高速公路25 m預制小箱梁預應力檢測結果分析

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

圖2　某高速25 m小箱梁預應力鋼束布置

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梁場部分實測數據

表3　TJ08梁場部分實測數據

表4　TJ10梁場部分實測數據

圖3　各束有效力值對比(單位：kN)

由以上數據可知各束預應力值分布較不均勻，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的預應力平均值分別為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小箱梁預應力束張拉順序對應(N3-N2-N4-N1)，此種現象表明，張拉順序影響預應力束的實測力值，越先張拉的預應力束，預應力損失越大，有效力值越小，越晚張拉的預應力束，預應力損失越小，有效力值越大。

圖4　N1-N4鋼束實測力值對比(單位：kN)

3張拉順序對25 m小箱梁影響的有限元驗證

為深入分析張拉順序對預應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的預應力分布如圖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預應力鋼束的張拉而逐漸減小。

由圖7可知，后張拉的預應力鋼束力值明顯大于先張拉的預應力鋼束力值，且計算結果基本與實測結果吻合，說明對25 m預制小箱梁來說，由張拉順序引起的預應力損失在理論與實際工程中都是切實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　各束有效預應力計算值

圖7　各束有效預應力計算值對比

為減弱張拉順序對于預應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力適當調大。計算表明，對于張拉順序為N3-N2-N4-N1的預應力小箱梁，將N3、N2、N4、N1的張拉控制應力分別增大2%、1.2%、0.5%、0%，可以使鋼束有效力值相差在2 kN以內。

4結論

通過以上分析，可知張拉順序對25 m預制小箱梁各束的有效預應力有較大的影響，導致預應力值不均勻，影響施工質量。為減弱張拉順序對預應力鋼束有效預應力值的影響，可采取以下措施：

(1)可適當增大張拉順序靠前預應力鋼束的張拉控制力；

(2)切實控制好張拉質量，采用智能張拉；

(3)保證持荷時間，適當延長張拉順序靠前的預應力鋼束的張拉持荷時間。

參考文獻：

[1]橋梁預應力及索力張拉施工質量檢驗驗收規程(CQJTG/T F8-2009)[S].[2]張元海,劉世忠.后張法預應力混凝土梁鋼束預應力損失研究[J].中國公路學報,2002,15(2):76-78.

[3]公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(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，主要橋梁檢測與監測研究。

中圖分類號：U442

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)05-0099-03