試析高速公路橋梁預應力檢測及控制技術

殷保方　許鵬

摘要：在高速公路的橋梁施工建設過程中，預應力技術的應用具有十分重要的意義，不僅可以保證高速公路橋梁工程的施工進度，還可以保證施工安全，提升施工質量。基于此，本文重點結合某地的高速公路橋梁預應力技術應用案例，針對高速公路橋梁預應力檢測及控制技術進行了詳細的分析，以供參考。

Abstract： In the construction process of highway bridges， the application of prestressed technology is of great significance， which not only ensures the construction progress of highway bridge engineering， but also ensures construction safety and improves construction quality. Based on this， this paper focuses on the application of prestressed technology of expressway bridges in a certain place， and analyzes the prestressed detection and control technology of expressway bridges for reference.

關鍵詞：高速公路;橋梁;預應力技術;檢測與控制技術

Key words： expressway;bridge;prestressed technology;detection and control technology

中圖分類號：U445.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）28-0259-02

0? 引言

在橋梁工程的施工建設過程中，預應力技術的應用在保證橋梁施工耐久性與安全方面發揮著不可忽視的作用。如果無法保證單束受力均勻，將會出現鋼絞線疲勞、斷裂的問題，甚至引起底板的縱向開裂。所以在橋梁工程中，預應力檢測及控制技術一直受到業內人士的重點關注。由此可見，通過現階段最先進的控制技術模式對預應力技術的應用展開系統的分析與研究，具有十分重要的意義。

1? 某地高速公路橋梁預應力檢測情況闡述

我國某城市正在建設3條高速公路，主要涉及的橋梁結構為預應力結構。為了保證預應力張拉施工質量，該施工單位專門成立了高速公路橋梁預應力檢測及控制技術項目部分，正式開始對高速公路橋梁的預應力技術進行檢測與控制。而在檢測過程中，累積檢測梁板115片，且都是預制空心板或者T型梁。

2? 高速公路橋梁預應力的檢測儀器與檢測原理

在本文工程案例中，主要借助預應力張拉錨固自動控制綜合測試儀進行錨下有效預應力的檢測。該測試儀的主要組成部分包含以下三部分：第一液壓泵站系統，第二千斤頂系統，第三計算機控制系統。這一測量儀以傳統的張拉器具為基礎，將計算技技術與測試技術進行了完美的結合，所以與普通測試儀相比，該測試儀的功能更加強大，可以實現大容量、復雜處理分析、數據管理、通訊及現實直觀以及易于升級等功能。而且該測量儀可以通過計算機技術進行自動控制，實現了油泵的自動化設計、提升了千斤頂的實用性，優化了自動控制系統的軟硬件開發以及系統集成。

作為一種新型的檢測儀器，該測試儀的主要檢測原理為，在彈模效應和最小應力跟蹤原理的指導下，如果千斤頂帶動絞線與夾片沿著軸線移動0.5mm，就可以精準的檢測出錨下有效預應力。該測試儀雖然會對預應力筋進行檢測張拉，但是卻不會影響已經形成的錨下有效預應力。而且在進行檢測張拉的時候，夾片只在千斤頂的帶動下沿著軸線移動0.5mm，與限位板的限位面還有很長的一段距離，夾片也會與絞線緊緊的聯系在一起，即便是力放開后，夾片與絞線之間的相對位置也不會發生任何改變。因為鋼絞線具有一定的彈性，在一定范圍內，力放開后，鋼絞線也會迅速恢復原始狀態，對于錨下有效預應力不會產生任何影響。所以該測試儀可以對單根鋼絞錨下有效預應力進行逐根檢測，獲得同束有效預應力的不均勻度、有效預應力大小偏差以及同梁不均勻度等參數，實現預應力張拉施工的全方位的評價[1]。

在本文工程案例中，梁板的實測質量評定主要包含三部分：第一同束不均勻度，第二有效預應力大小偏差，第三同梁不均勻度。而每一部分的質量控制指標也有所差異，即：

同束不均勻度=（最大索力-最小索力）/最大索力*100%

有效預應力大小偏差=ABS（索力平均值-設計索力中值）/10

同梁不均勻度=（束力最大值-束力最小值）/束力最大值*100%

3? 高速公路橋梁預應力檢測中的問題分析

在本文工程案例中，結合施工現場的實際情況以及對不合格梁板的數據分析發現，該工程案例中預應力技術的應用主要存在著以下五大問題：第一，同束不均勻度太大，甚至高于52.75%，由此可見，已經出現了疏編穿束的質量問題以及鋼絞線打絞問題。第二，單根絞線的有效預應力偏差過大，最大的為199.93kN，最小的為63.03kN，均不在（178±5%kN）合格范圍內，而這會引起鋼絞線疲勞斷裂以及夾片滑移等問題。第三，平均張拉偏移較大，要么超張，要么欠張。第四，同梁束力不均勻度過大，嚴重影響了張拉力重復精度的控制以及油壓表讀數的準確性。

4? 加強高速公路橋梁預應力張拉施工質量控制的措施

4.1 優化梳編穿束工藝

針對本文工程案例，針對預制構件中的短束，造成索力不均勻度過大的原因是梳編穿束的質量不合格，鋼絞線打絞問題十分嚴重。所以，施工單位在梳編穿束的時候，必須要嚴格按照標準的梳編穿束工藝進行施工。在準備好油性筆、透明膠帶、鋼絲繩、梳編板、扎絲等工具之后，就要按照相應的流程進行施工。第一步，下料，即當每束絞線下料的時候，要確保有一根絞線長處10cm-20cm，并將其作為中間絞線，其它的絞線要保持下料長度相同。第二步，編號，即對每一根鋼絞線的兩端編上相同的號碼，并用膠帶進行固定;對兩端的錨具進行同時編號，一塊錨具為順時針編號，一塊錨具為逆時針編號。第三步，端頭綁扎，注意要先將端頭分層，先進行逐層綁扎，在進行全部綁扎。確保綁扎好后的絞線可以呈現出正方形、矩形或者梯形等形狀。第四步，梳束，利用梳束板或者錨具梳理鋼絞線，在鋼絞線長度為1m處用扎絲扎緊，將扎絲端頭朝上。第五步，穿束，鋼絲繩的一端與卷揚機連接，另一端以繩套的形式與絞線穿入端連接。然后用塑料瓶與膠帶固定穿入端端頭，然后啟動卷揚機，拉動絞線，保持勻速、緩慢。第六步，對中調整，去除傳入端的鋼絲繩、塑料瓶、膠帶等物，露出絞線編號，然后將中間絞線套入錨具孔的中間位置，上夾片，輕微頂緊，再將其它絞線分別倒入相對應的錨具孔內，然后再調整錨具，使兩端錨具各孔位對中。

4.2 張拉設備的準確標定

首先，針對張拉設備的整體標定。一個完整的張拉視力系統主要有三部分組成：第一千斤頂、第二壓力表、第三油泵。其中，千斤頂的主要作用是進行張拉力值的顯示，油壓表的主要作用是進行兆帕數的顯示。二者之間的相互轉換與張拉油缸面積以及油缸本身的性質息息相關，所以必須要結合施工現場的實際情況進行整體靜態標定。而我國目前的高速公路橋梁施工中，都以分割標定為主，即只標定千斤頂與壓力表，甚至部分施工現場依然在使用動態標定，不僅不符合使用條件，還會引起較大范圍內的誤差，從而引起張拉停頓持荷中張拉力的過大。在低壓力狀態下，千斤頂的摩阻值的表現也十分強烈，標定的時候還需要滿量程標定，加強摩阻的控制。需要注意的是，需要加強千斤頂的內泄漏控制，防止內泄漏太大而影響千斤頂的靜態標定準確度，進而影響張拉中的持荷保壓，造成張拉失控等問題。所以，必須要同時標定張拉儀、油壓表以及千斤頂。最低標準也是實現同一規格型號的千斤頂系統中的一組與張拉儀的同步標定[2]。

其次，針對張拉設備的靜態標定。顧名思義，必須要保持張拉系統的靜態，才能進行標定，否則將會在摩阻以及內泄漏等因素的影響下增大標定時的油壓表讀數。這樣在張拉持荷的時候，會引起張拉力的突然增大，如果此時鋼絞線的受力不均勻，將會導致受力較大的絞線在張拉的時候陷入屈服區，從而無法成功施加預應力。在檢測的時候，一旦發現預應力施加不成功，就要全部退錨并重新進行梳編穿束，修復好千斤頂泵站系統之后再重新進行張拉設備的靜態標定。

4.3 油壓表的精確讀數

針對同梁束力不均勻度過大的問題，張拉人員在完成張拉設備的整體標定以及靜態標定之后，還需要精讀油表。在讀數的時候需要考慮讀數人員的位置與視線會對讀數結果產生嚴重的影響。所以，必須張拉讀數的操作人員必須要積極參與到標定讀數工作中，并提升自身對準確定位精讀油壓表數的適應能力，從而保證張拉力的控制精度[3]。

4.4 優化張拉施工工藝

大多數情況下，預應力張拉控制都會使用張拉力與伸長值的雙重控制法，張拉力為主導，伸長值為校核。需要注意的是，無論是結構整體，還是單個構件，都要嚴格遵循同步原則、對稱原則以及分級張拉原則控制張拉順序，同時嚴格控制張拉設備的移動頻率。

首先，在預應力構件張拉的時候，由于張拉后的有效預應力容易受到混凝土彈性壓縮不均、預應力筋會所以及錨具變形不均等問題的影響而出現整束有效預應力不均勻的問題，所以必須要加強千斤頂使用的控制，當張拉程度達到設計控制要求之后，要采取各種措施消除各束損失不均勻的影響，避免出現有效預應力偏差過大的問題。而在張拉施工過程中，也要注意各個張拉機具保壓持荷穩定之后按照同步原則放張。

其次，在張拉施工的過程中，還需要采取相應的措施防止出現構件截面過大偏心受力的問題以及構件邊緣拉應力過大而引起梁腹裂縫等問題。如果是多排鋼束，要使其保持對稱，按照分批張拉的原則進行張拉，從而確保施加預應力的過程中，梁可以保持受力均勻、同步且對稱，避免在偏心力矩的作用下產生梁體彎曲扭轉或者側彎的現象。

最后，在張拉施工的過程中，還要注意伸長值的校核，按照設計要求進行實際伸長值與理論伸長值之間差值的控制。如果沒有特殊設計要求，要將差值縮小到6%以下。差值一旦大于6%，就要暫時停止張拉施工，明確原因之后再進行針對性的調整，確認無誤后再重新進行張拉施工。

5? 結語

綜上所述，要想加強預應力張拉施工質量的控制，就要優化梳編穿束工藝與張拉施工工藝，并按照相關施工規范進行施工、進行張拉設備的準確標定以及油壓表的精確讀數。而在實際的高速公路橋梁預應力檢測及控制中，單根鋼絞線錨下有效預應力的檢測最為關鍵。只要加強單根鋼絞線有效預應力的控制，就可以基本保證整束有效預應力符合施工設計要求。

參考文獻：

[1]程顯春.高速公路橋梁預應力檢測及控制技術[J].設備管理與維修，2019（02）：135-136.

[2]鹿志偉.試述高速公路橋梁工程施工中預應力檢測技術的應用[J].中國標準化，2018（24）：181-182.

[3]彭仙淼.高速公路橋梁預應力檢測及控制技術研究[J].廣東交通職業技術學院學報，2017，16（01）：35-38.

[4]王建華.高速公路橋梁預應力檢測及控制技術研究[J].建筑工程技術與設計，2018（6）：2264.