孟祥鶴,王保成
中國水利水電第四工程局有限公司,青海 西寧 810000
社會經濟的快速發展促使交通基礎設施的建設規模逐步擴大,預應力技術在橋梁建設領域具有舉足輕重的地位,有助于提高橋梁的施工質量[1]。受材料特性、施工工藝等因素的影響,自張拉以來,預應力筋的應力值呈持續降低的變化趨勢,易導致實際應力值難以滿足要求,不利于橋梁的正常使用,甚至引發安全事故。單束有效預應力是衡量預應力施工效果的重要指標,該值應維持在合理區間內。若單束有效預應力偏大,鋼絞線易出現疲勞乃至斷裂現象;而預應力偏低時,梁體下撓,可見頂底板等結構生成裂縫。對于整束預應力筋,在預應力缺乏均勻性時,易出現梁板受力變形的異常狀況。
錨下有效預應力是預制箱梁張拉施工中的關鍵控制指標,隨智能張拉技術應用水平的提升,可顯著提高張拉精度。但需注意,錨下預應力的受擾因素偏多,若僅憑智能張拉技術,所取得的應用效果依然有限,必須加強精細化控制,做好高精度的檢測與調整工作。
(1)常規的預應力測試方法較多,例如應變片法、傳感器器法等,但均存在精度偏低、可靠性不足、持續時間長、成本投入高等局限之處[2]。為保證錨下預應力檢測結果的準確性,需在既有預應力測試技術的基礎上實現突破。對此,可創建一體化系統、計算機系統和千斤頂系統,協同運行,共同參與至預應力檢測工作中。
(2)錨下有效預應力的測定需考慮到彈性效應和最小應力跟蹤原理。千斤頂可作為動力裝置而使用,在其帶動作用下可使鋼絞線和夾片發生移動,每次移動后均檢測錨下有效預應力??紤]到測量結果準確性和安全性的要求,夾片單次移動量以0.5mm 為宜,該移動變化對錨下有效預應力的影響甚微,幾乎可忽略不計。夾片與鋼絞線的相對位置具有固定性,且鋼絞線為彈性體,在力放松后能夠有效保證鋼絞線的完整性(恢復原狀),其期間錨下有效預應力也將維持穩定。
在應用上述所提的方法后,可分別完成對單根和整束的預應力檢測工作,所得的錨下有效預應力檢測結果可靠性較高,具有無損、高效、準確的特點,期間可省去應力傳感器等裝置,限制性因素較少,可根據需求靈活應用檢測技術。根據既有經驗,檢測精度可達到1.5%FS,達到業內主流水平。
測試儀檢測結果的可靠性與拉力精度標定具有直接關聯,需做好此方面的工作[3]。測試儀集一體化系統與千斤頂系統于一體,其中一體化系統的結構較為復雜,內含豐富的零部件,合理的拉力精度標定方式是提高系統運行水平的關鍵途徑。通過與計算機的互聯,能夠提高人機交互水平,呈現出系統的精度校正系數,供工作人員分析。對于千斤頂系統,其油缸活塞張拉面積精度較高,初始階段可完全互換,但若后續運行期間出現大幅度磨損的情況,則需重新標定。
根據彈性效應和最小應力跟蹤原理可知,在保證拉力精度達標的條件下,所得檢測結果的精度也能滿足要求。在檢測精度標定工作中,需利用測試儀檢測每根索的預應力,按照逐一累加的方式求得整束預應力,將實測值與傳感器數顯值展開對比分析,確定測試精度(需小于1%)。而在完成多次測試工作后,可求得重復精度,期間能夠及時分析錨下有效預應力的實際情況。
張拉錨固完成后,需檢測錨下有效預應力,根據要求,該值與設計張拉控制應力的誤差不宜超過±5%。同一斷面中,各束有效預應力的不均勻度不宜超過±2.5%,而在同一束中,各鋼絞線之間的該指標控制標準為不超過±5%。
按如下方法展開計算與分析:
(1)同束不均勻度:該指標可用于反映各孔梳編穿束的質量,該值越高,意味著質量越差。具體計算法方法為:(同束中的最大值-同束中的最小值)/同束中的最大實測值。
評價標準:不均勻度≤5%為優秀,5%~8%為良好,8%~10%為合格,10%~20%為較差,超20%為很差。
(2)同斷面不均勻度:該指標可用于反映張拉的重復精度,該值越高,意味著張拉精度越低。
具體計算法方法為:(同束索力平均值的最大值-同束索力平均值的最小值)/同束索力平均值的最大值。
評價標準:不均勻度≤1%為優秀,1%~2%為良好,2%~4%為合格,4%~10%為較差,超10%為很差。
(3)按照上述方法展開計算,確定兩項指標的具體值,再結合張拉力大小,經計算后求得綜合分值,根據所得結果作出判斷。
具體標準為:90 分以上為優秀,80~90 分為良好,60~80 分為合格,40~60 分為較差,40 分以下為很差。
某大橋預制箱梁150 片,為確保預制箱梁質量,取40 片預制箱梁采用錨下預應力檢測技術展開檢測,檢測期間及時采集數據并匯總,所得結果如下表1 所示:
表1 錨下有效預應力檢測結果
共檢測760 孔,經過檢測、數據采集與計算分析后,確定有效預應力同束不均勻度的結果,無較差和很差的情況,總體狀況良好,具體情況如表2 所示:共檢測40 片梁,經過檢測、數據采集與計算分析后,確定有效預應力同斷面不均勻度的結果,其中無較差和很差的情況,總體狀況良好,具體情況表3 所示。
表2 同束不均勻度
表3 同斷面不均勻度
綜上所述,同束不均勻度是評價疏編穿束質量的關鍵指標,隨著該值的增加,意味著疏編穿束質量越差;同斷面不均勻度則是評價張拉重復精度的關鍵指標,隨著該值的增加,意味著張拉重復精度越低;在兩項指標計算結果的基礎上,綜合考慮張拉力值,由此確定綜合評分,按標準作出評價,共劃分為優秀、良好、合格、較差及很差五個等級。具體至本文中,通過對40 片箱梁預應力的檢測、計算及對比后可知,各自的錨下預應力均滿足要求,施工質量良好。