基于拉脫法的錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測在轉(zhuǎn)體橋中的應(yīng)用

基于拉脫法的錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測在轉(zhuǎn)體橋中的應(yīng)用

0孟祥源主要研究方向橋梁現(xiàn)代化是指將橋梁結(jié)構(gòu)制備為非設(shè)計(jì)軸線，然后通過旋轉(zhuǎn)將其定位的施工方法。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動方向，可分為豎轉(zhuǎn)法、平轉(zhuǎn)法及兩者相結(jié)合的施工方法，其中平轉(zhuǎn)法的應(yīng)用最廣泛對于轉(zhuǎn)體橋的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力束筋有效值是否滿足設(shè)計(jì)要求及其分布狀態(tài)對橋梁安全有至關(guān)重要的意義。影響預(yù)應(yīng)力混凝土橋的有效預(yù)應(yīng)力分布狀態(tài)的因素很多，如張拉工藝、混凝土收縮徐變、孔道摩阻等都會對有效預(yù)應(yīng)力值產(chǎn)生影響。孟祥源對于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有效預(yù)應(yīng)力分布狀態(tài)及預(yù)應(yīng)力變化對橋梁豎向變形的影響有待進(jìn)一步研究。本文利用反拉法對橋梁的有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了檢測1預(yù)測測試結(jié)果的分析1.1橋壁梁板件結(jié)構(gòu)本文預(yù)應(yīng)力研究對象為山東省內(nèi)邯濟(jì)鐵路至膠濟(jì)鐵路聯(lián)絡(luò)線工程特大轉(zhuǎn)體橋，轉(zhuǎn)體質(zhì)量為25000t。主橋總體設(shè)計(jì)為獨(dú)塔雙索面有砟軌道矮塔加勁預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)，孔跨布置為(120+120)m。橋梁采用塔梁剛接的結(jié)構(gòu)體系，主梁為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，橋塔內(nèi)同樣配置預(yù)應(yīng)力鋼束，斜拉索采用扇形布置，曲率半徑為800m。主梁全長239.8m，計(jì)算跨徑為(119.05+119.05)m，邊支座中心線至梁端0.85m(見圖1)。索塔梁頂面以上全高29.7m。采用實(shí)心截面，外輪廓做倒角處理。索塔橫向?qū)挾染鶠?～6m。為抵消橋塔橫向彎矩，索塔下塔柱部分布置有豎向預(yù)應(yīng)力。截面采用單箱雙室、變高度連續(xù)箱梁，中支點(diǎn)截面梁高7.0m，跨中及邊跨等高段梁高4.5m，梁底下緣按二次拋物線變化。一般段箱梁頂寬16.1m，底寬13.6m，中支點(diǎn)頂寬局部加寬至16.5m。頂板厚度除支點(diǎn)附近均為0.4m;采用直腹板形式，腹板厚0.5m→0.7m→0.8m，按折線變化;底板厚由0.4m變化至根部的1m。1.2預(yù)應(yīng)力筋反拉本研究采用拉脫法測試鋼絞線有效預(yù)應(yīng)力，具體方法闡述如下。拉脫法的工作條件:預(yù)應(yīng)力鋼絞線的工作長度需保留，否則無法進(jìn)行反拉。其基本操作為:在對單根預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行反拉時(shí)，在穿心式千斤頂和工具錨之間放置穿心壓力傳感器，同時(shí)采用高精度位移計(jì)測試鋼絞線延伸量。檢測裝置如圖2所示。根據(jù)測試的鋼絞線張拉力-時(shí)間關(guān)系曲線(見圖3)得出鋼絞線預(yù)應(yīng)力值。1.3監(jiān)獄活檢根全橋?qū)?00束有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行抽檢，球鉸轉(zhuǎn)盤預(yù)應(yīng)力鋼絞線抽檢25根，縱向H1～H7抽檢19根，橫向Z1～Z2分別抽檢3根;現(xiàn)澆A號塊抽檢15根，索塔預(yù)應(yīng)力鋼絞線抽檢15根，大里程CD段抽檢10根，大里程D號段抽檢10根，小里程CD段抽檢15根，小里程D號段抽檢10根，部分測點(diǎn)如圖4所示。1.4測曲線，繪制測曲線由于篇幅所限，僅展示錨下有效預(yù)應(yīng)力部分檢測曲線，如圖5所示。全橋共抽檢100束，其中不合格的共有5束，合格率為95%，對其中不合格的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)拉，達(dá)到預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值。1.5理論模型假設(shè)將利用拉脫法測試的100個有效預(yù)應(yīng)力值作為統(tǒng)計(jì)樣本，開展概率分布假設(shè)。利用正態(tài)、對數(shù)正態(tài)、威布爾3種概率分布假設(shè)，建立鋼絞線張拉力概率分布模型，使用柯爾莫哥洛夫檢驗(yàn)法分別對各種分布假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)。值得注意的是，非參數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)法通常也采用χ利用柯爾莫哥洛夫檢驗(yàn)法檢驗(yàn)總體連續(xù)分布函數(shù)F(x)假設(shè)時(shí)，首先從總體抽取容量為n的子樣，并把子樣按由小到大的順序進(jìn)行排列，得出經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù);在原假設(shè)下，計(jì)算檢測值的理論分布函數(shù)F(x)的值，計(jì)算最大的統(tǒng)計(jì)量D統(tǒng)計(jì)正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布及威布爾分布的檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由表1可知，正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布均接受假設(shè)，3種分布模型在95%置信區(qū)間內(nèi)概率分布如圖6所示。由圖6可看出，正態(tài)分布的概率圖中2個點(diǎn)在95%置信區(qū)間的邊緣，其余點(diǎn)均在95%置信區(qū)間內(nèi);對數(shù)分布的概率圖中有3個點(diǎn)略超出95%置信區(qū)間;威布爾分布的概率圖中的兩端均有多點(diǎn)超出95%置信區(qū)間。雖然假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果顯示鋼絞線預(yù)應(yīng)力也服從對數(shù)正態(tài)分布，但考慮到正態(tài)分布的假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果最優(yōu)，最終檢驗(yàn)結(jié)果為鋼絞線預(yù)應(yīng)力服從正態(tài)分布。正態(tài)分布的概率密度函數(shù)為:式中:u為均值;σ通過計(jì)算求得均值u=17.886kN，方差σ通過查找正態(tài)分布概率表，得出有效預(yù)應(yīng)力的95%置信區(qū)間上限分位點(diǎn)值為19.26kN,95%置信區(qū)間下限分位點(diǎn)值為16.51kN。2有效預(yù)測對主梁線性的影響2.1梁體撓度分析基于Midas/Civil有限元軟件建立全橋的施工監(jiān)控模型，全橋施工監(jiān)控模型如圖7所示。為驗(yàn)證1.4節(jié)得出的正態(tài)分布的概率密度函數(shù)線形是否滿足要求，將Midas中的預(yù)應(yīng)力值設(shè)置為正態(tài)分布函數(shù)的均值17.886kN，計(jì)算有效預(yù)應(yīng)力在所得分布函數(shù)的均值下梁體撓度。由圖8可看出，在邊跨合龍段梁體下?lián)现递^大，在索塔中心位置由于有塔柱的豎向約束故變化值較小。根據(jù)Midas計(jì)算出的撓度值繪制撓度隨梁體變化曲線，如圖9所示。由圖9可知，當(dāng)預(yù)應(yīng)力為正態(tài)分布的概率密度函數(shù)的均值時(shí)，主梁的撓度由索塔中心向兩端逐漸增大，在邊跨合龍段出現(xiàn)最大值，最大值為189.83mm。當(dāng)預(yù)應(yīng)力為設(shè)計(jì)值時(shí)，即預(yù)應(yīng)力為100%時(shí)，主梁的最大撓度為167.61mm，兩者差值為22.22mm，滿足規(guī)范中規(guī)定的施工控制中主梁標(biāo)高偏差應(yīng)小于±L/5000(L為跨徑)，所以1.4節(jié)所得出的預(yù)應(yīng)力正態(tài)分布的概率密度函數(shù)滿足線形控制要求，即該正態(tài)分布的概率密度函數(shù)符合實(shí)際要求。2.2梁體下?lián)隙入S梁體截面的變化特征為研究預(yù)應(yīng)力變化對主橋線形的影響，將預(yù)應(yīng)力值設(shè)置為設(shè)計(jì)值的70%,80%,90%,100%，計(jì)算不同預(yù)應(yīng)力下的豎向位移，分析計(jì)算不同預(yù)應(yīng)力的條件下對10年混凝土收縮徐變后梁體線形的影響。統(tǒng)計(jì)不同有效預(yù)應(yīng)力下梁體撓度最大值，分析有效預(yù)應(yīng)力的影響，結(jié)果如表2所示。通過計(jì)算結(jié)果得到不同預(yù)應(yīng)力的撓度值隨梁體截面的變化曲線，如圖10所示。由圖10與表2可知，在索塔中心位置，由于有塔柱的豎向約束故變化值較小，在邊跨合龍段梁體下?lián)现递^大。70%的預(yù)應(yīng)力下梁體下?lián)系淖畲笾禐?41.98mm,80%的預(yù)應(yīng)力下梁體下?lián)系淖畲笾禐?16.87mm,90%的預(yù)應(yīng)力下梁體下?lián)系淖畲笾禐?90.84mm,100%的預(yù)應(yīng)力下梁體下?lián)系淖畲笾禐?67.61mm，撓度變化率如圖11所示。隨著預(yù)應(yīng)力的減小，梁體下?lián)显龃?，兩者為?fù)相關(guān);預(yù)應(yīng)力每減小10%，梁體撓度變化率增大約15%。通過以上數(shù)據(jù)可知，錨下有效預(yù)應(yīng)力對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的撓度影響較大，可認(rèn)為預(yù)應(yīng)力損失是影響撓度變化的主要原因之一。因此，保證有效預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)要求值對梁體的線形變化有至關(guān)重要的影響。若預(yù)應(yīng)力未達(dá)到設(shè)計(jì)值，梁體則會出現(xiàn)下?lián)线^大，過早出現(xiàn)裂縫，甚至更嚴(yán)重的病害。3鋼絞線正態(tài)分布模型1)利用拉脫法對本文研究橋梁有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行檢測，檢驗(yàn)合格率為95%以上，對不合格預(yù)應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)拉。2)利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，得出預(yù)應(yīng)力鋼絞線服從正態(tài)分布，并得出概率統(tǒng)計(jì)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式;且利用M