高速公路錨下有效預應力的檢測技術分析

摘要 檢測25 m箱梁錨下預應力時，發現各孔束的檢測結果相差很大。有些孔束的錨下預應力值遠低于計算值，梁體的受力不均勻。經分析，排除了鋼絞線和波紋管、錨口之間的摩擦、錨具變形、鋼絞線回縮等因素后，發現預應力損失還與預應力梁體類型和施工有關系，通過做損失試驗驗證了預應力損失的多少與張拉順序有關，最后通過調整張拉參數補償預應力后提高了預應力施工質量。

關鍵詞 有效預應力；損失；施工質量

中圖分類號 U446 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）06-0129-03

0 引言

預制梁場現階段普遍采用智能設備張拉工藝，但實際錨下有效預應力并不能都滿足設計要求，各地區相關部門和單位也意識到需要加強對錨下有效預應力檢測的必要性并制定了相關質量要求。該文結合某高速公路錨下有效預應力的檢測經驗，發現問題并通過試驗驗證，并對提高預應力施工質量控制提出一些改進措施。

1 檢測原理

反拉式有效預應力檢測[1]原理是在外露鋼絞線上安裝含有壓力傳感器和智能限位控制裝置的千斤頂，張拉外露的鋼絞線，當千斤頂張拉的作用力小于錨頭內鋼絞線的作用力時，內部鋼絞線及夾片不會發生移動，當千斤頂張拉的作用力稍大于錨頭內鋼絞線的作用力時，鋼絞線和夾片會發生微小移動，智能限位控制裝置通過對平衡點的識別，控制千斤頂停止工作，經內置分析程序處理，分析得出所檢鋼絞線的有效預應力。檢測過程中，夾片會隨著鋼絞線軸線向外移動很小的位移，夾片與鋼絞線的相對位置（咬合位置）不會發生改變，當千斤頂回油放松后，夾片能隨著鋼絞線恢復到原有狀態，對原有錨下預應力影響很小，可忽略不計。檢測過程無損、準確、高效。測試原理示意圖如圖1。

錨下有效預應力的評價指標[2]有力值偏差（單根、整束、斷面）和不均勻度（同束、同斷面），指標計算公式如表1。

2 研究對象

以25 m預應力混凝土簡支小箱梁為研究對象，鋼束采用1×7?15.20?1 860預應力混凝土用預應力鋼絞線。張拉工作順序依次為N1、N3、N2、N5、N4，兩端同時對稱張拉，錨下控制張拉應力為0.75fpk。研究對象的鋼束布置圖如圖2。

在檢測過程中經常出現同斷面不均勻度偏大的情況，有些鋼束平均力值遠低于錨下有效預應力計算值的情況，各孔道的錨下預應力檢測數據如圖3。

混凝土壓縮、收縮、徐變，鋼絞線松弛、回縮，鋼絞線與波紋管及錨口之間的摩擦和錨具變形等均會造成預應力損失[3]。錨下有效預應力通常要求在張拉后24 h內完成檢測，因此可忽略混凝土壓縮、收縮及徐變以及鋼絞線松弛的因素。同一梁片中錨圈口摩阻和錨具變形對各孔道的影響差異也不大。根據設計規范提供的鋼絞線與波紋管的摩擦和鋼絞線回縮造成預應力損失的原理和計算方法[4]，25 m預應力箱梁N1～N5孔道的有效預應力值可分別計算為175.8 kN、174.7 kN、173.6 kN、172.5 kN、175.3 kN，平均值是174.4 kN，標準差1.1 kN。考慮到孔道偏差系數和孔道摩阻系數與設計值偏差過大會影響有效預應力，通過孔道摩阻試驗得出孔道偏差系數和孔道摩阻系數分別是0.001 47和0.207。N1～N5孔道的有效預應力值可分別為176.3 kN、175.4 kN、174.5 kN、173.6 kN、176.1 kN，平均值是175.2 kN，標準差0.92 kN。由此可以看出，鋼絞線與管道的摩擦和鋼絞線回縮所造成的預應力損失，對各孔道的影響也沒有太大區別。

3 張拉過程的損失試驗

為了查找各鋼束有效預應力差異較大的原因，提出做鋼束張拉過程的損失試驗。梁體按設計0.75fpk錨下控制應力進行張拉，每張拉完一對鋼束后立即檢測該對鋼束的錨下預應力，全部張拉完成后再立即按張拉順序對全部鋼束進行檢測，分析前后兩次的錨下有效預應力值并評價其質量。現將損失試驗前后兩次錨下有效預應力檢測結果及對比情況說明如表2、圖4～5。

發現：①第1次的檢測結果均在有效預應力計算值允許范圍內，表明張拉力值均勻、張拉設備穩定。②第1次檢測的整束力值偏差、斷面力值偏差和同斷面不均勻度結果均較好于第2次的檢測結果。③N4鋼束前、后兩次檢測結果表明，在短時間內預應力損失受混凝土壓縮、收縮、徐變、鋼絞線松弛和回縮、鋼束穿束質量、鋼絞線與波紋管、錨口之間的摩擦和錨具變形的影響很小。④同一束鋼束在短時間均有損失，且最先張拉的損失最多，最后張拉的損失最少。由于25 m簡支箱梁的結構特性和鋼束曲線設計的原因，梁體在受到預應力張拉后會起拱。梁體起拱會對張拉好的鋼束有“松手”效應，即減少張拉好鋼束的預應力。梁體越受力起拱越多，原有預應力減少得越多。這也符合先前的發現：在張拉過程中，梁體的預應力損失與張拉工序有關，先張拉好鋼束的預應力會因后張拉的工序而損失部分預應力。

4 張拉參數調整后再張拉

為使箱梁整體受力更加均勻，提高錨下有效預應力的質量，考慮將N1、N2、N3鋼束進行3%超張拉，N4和N5鋼束張拉不變。檢測結果如表3、圖6～7。

由表3、圖6和圖7可看出調整張拉參數后的錨下預應力更加均勻，梁體整體的受力也會更加均勻，更接近設計要求。

5 結語

預應力梁體在張拉時，不僅需要考慮鋼束穿束質量、孔道摩擦、錨圈口摩擦、錨具變形、鋼束回縮等因素會造成的預應力損失，還要考慮梁體的結構類型、施工工序等因素。簡支梁會因鋼束的張拉先后造成先張拉的鋼束損失掉過多的有效預應力。為使預應力梁體的錨下有效預應力更加均勻，尤其是簡支梁，建議在正式施工張拉前先做因張拉順序造成的預應力損失試驗，張拉時再相應地補償損失量，從而提高張拉施工質量，保證梁體整體的受力更加均勻。

參考文獻

[1]姚志安. 基于錨下有效預應力檢測的預應力后張法施工質量控制[J]. 中外公路， 2020（4）： 179-184．

[2]橋梁預應力及索力張拉施工質量檢測驗收規程： CQJTG/TF81—2009[S]. 北京：人民交通出版社， 2009．

[3]周臻. 試析影響預應力損失的因素及減少預應力損失的措施[J]. 建材與裝飾， 2015（2）： 55-56．

[4]公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范： JTG 3362—2018[S]. 北京：人民交通出版社， 2018．