預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力控制

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力控制

近年來，橋梁施工迅速，許多問題也隨著此而來。箱梁橋裂縫防治就是其中之一。對于傳統(tǒng)的大跨徑預(yù)應(yīng)力梁橋,箱梁開裂必然伴隨著跨中過量下?lián)喜『??？v觀現(xiàn)代橋梁史,因長期形變而引發(fā)的特大橋梁事故時有發(fā)生。周家剛、RobertsonI.N.等國內(nèi)外學(xué)者對箱梁開裂引發(fā)的病害有過深入研究,一致認為連續(xù)剛構(gòu)橋開裂及下?lián)现饕怯捎诳v向預(yù)應(yīng)力不足所導(dǎo)致。在橋梁施工過程中,考慮到施工人員素質(zhì)、施工環(huán)境、突發(fā)事件等原因,縱向預(yù)應(yīng)力張拉力不足這一現(xiàn)象普遍存在,對大跨徑梁橋的營運和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成極大的安全隱患。因此,預(yù)應(yīng)力構(gòu)件內(nèi)部的工作應(yīng)力檢測一直是土木工程領(lǐng)域重點關(guān)注的問題。該文采用拉脫法,借助張拉力與延伸量的曲線特征,提出一種新的數(shù)值分析理論,建立與張拉力相關(guān)聯(lián)的曲線回歸方程,為張拉力檢測提供參考依據(jù)。1拉脫法荷載-位移曲線如圖1所示,基于拉脫法的預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力測試主要通過對單根預(yù)應(yīng)力鋼絞線進行反拉,在穿心式千斤頂和工具錨之間安裝穿心式壓力傳感器,并用高精度位移計測試鋼絞線延伸量,從而獲取張拉力與延伸量之間的關(guān)系曲線。理論條件下拉脫法荷載與位移曲線應(yīng)為折線,但實際操作過程中,工作錨、墊板、千斤頂之間的微小縫隙及夾片受力會產(chǎn)生內(nèi)滑現(xiàn)象,導(dǎo)致無法呈現(xiàn)出較為明顯的折線(見圖2)。從圖2(b)可看出:實際荷載-位移不規(guī)則曲線可分為O—A、A—B、B—C、C—D4個階段。O—A段:該階段為消除結(jié)構(gòu)之間初始縫隙階段。外露段鋼絞線張拉力增長緩慢,而夾片與鋼絞線之間的摩阻力保持不變。A—B段:該階段外露段鋼絞線張拉力逐漸增大,而夾片與鋼絞線之間的摩阻力與O—A階段保持一致。B—C段:該階段夾片與鋼絞線發(fā)生脫離,摩阻力逐漸減小。當(dāng)張拉力達到拐點C處時,夾片與鋼絞線完全脫離。C—D段:該階段自由段的鋼絞線與外露段的鋼絞線應(yīng)力完全一致。2模型試驗2.1預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計試驗采用C50砼、OVM15-3群錨體系、15-7Φ5預(yù)應(yīng)力鋼絞線。在砼構(gòu)件內(nèi)部設(shè)3條平行等間距波紋管孔道作為對照,并在波紋管內(nèi)部設(shè)置鋼絞線。為方便敘述,將3根鋼絞線編號為1、2、3。鋼絞線參數(shù)見表1,砼構(gòu)件模型見圖3。2.2檢測頻率及檢測精度出于試驗方法的需要,檢測前需保證模型內(nèi)鋼絞線已張拉完畢,同時外露段鋼絞線未進行切割且波紋管孔道內(nèi)部不進行壓漿操作。選取DH5923作為頻率采集儀器,采樣頻率為20Hz;位移計檢測精度達0.01mm,量程100mm;壓力傳感器檢測精度達0.001N,量程25t。位移計及壓力傳感器的檢測精度可基本保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、有效。2.3壓力傳感設(shè)備在外露段鋼絞線上依次安裝退錨器、墊板、穿心式壓力傳感器等設(shè)備。采用單端鋼絞線張拉千斤頂進行張拉,張拉過程中,一旦夾片脫離錨具(見圖4),立刻停止張拉。3壓力傳感回歸分析模型試驗共對1、2、3號鋼絞線張拉力進行檢測,檢測結(jié)果見圖5。從圖5可看出:檢測數(shù)據(jù)毛刺狀波動隨著張拉力的提高而逐漸明顯,這是由千斤頂回油所導(dǎo)致的,屬于正常現(xiàn)象。為快速、有效地分析處理數(shù)據(jù),提出如下數(shù)據(jù)處理原則:1)將通過壓力傳感器獲取的壓力值換算成以噸為單位的數(shù)據(jù);2)考慮到采集數(shù)據(jù)較多,僅對影響權(quán)重較大的數(shù)據(jù)進行分析處理,將位移10mm以上的數(shù)據(jù)作為研究對象;3)為提高處理精度,回歸分析時采用六次高階多項式進行擬合,并保留小數(shù)點后8位數(shù)。基于上述數(shù)據(jù)處理原則,對1、2、3號鋼絞線張拉力檢測數(shù)據(jù)進行分析處理,得1號鋼絞線回歸分析曲線方程為:對回歸分析曲線方程取一階導(dǎo)數(shù),確定回歸分析方程斜率趨于零的力的大小(見圖6)。根據(jù)圖6可判斷鋼絞線張拉力值的大小:1號鋼絞線張拉力為22.3t,2號鋼絞線張拉力為22.1t,3號鋼絞線張拉力為20.6t。4預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力檢測張拉力與鋼絞線伸長量之間有著較為明顯的關(guān)系,當(dāng)夾片與錨具分離時,其外露段鋼絞線受力與內(nèi)部鋼絞線受力相一致。采用拉脫法對預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力進行測試,根據(jù)鋼絞線張拉力檢測數(shù)據(jù)推算斜率曲線,斜率值趨于零所對應(yīng)點處的力即為鋼絞線的張拉力值。根據(jù)模型試驗結(jié)果,該方法的檢測精度在5%以內(nèi),可以滿足設(shè)計