無損檢測技術(shù) 課件 3.1.1等效質(zhì)量法錨下預應(yīng)力檢測

無損檢測技術(shù)等效質(zhì)量法錨下預應(yīng)力檢測CONTENTS知識基礎(chǔ)任務(wù)分析一二目錄二三檢測流程

任務(wù)引入

受監(jiān)理公司邀請，需要你公司對某高速預制梁的錨下有效預應(yīng)力進行了檢測。前期測試結(jié)果顯示，該梁的孔道預應(yīng)力值整體較低?，F(xiàn)需現(xiàn)場驗證核實，根據(jù)檢測結(jié)果及時做出張拉施工方案的整改，保證了工程質(zhì)量。教學目標思政目標通過引入“交通建設(shè)發(fā)展”新理念——質(zhì)量、安全思政元素，培養(yǎng)學生對樹立“工程質(zhì)量、終身負責”的理念01熟悉等效質(zhì)量法檢測錨下預應(yīng)力的目的、意義及適用范圍；掌握等效質(zhì)量法的試驗步驟及注意事項；掌握檢測測區(qū)確定方法、測點布置要求.021.會查閱檢測規(guī)程運用公路工程質(zhì)量檢驗評定標準2.能正確連接檢測設(shè)備，3.會設(shè)置參數(shù)，布置測點、數(shù)據(jù)采集；4.會分析數(shù)據(jù)，能出具檢測報告03具有嚴格遵守安全操作規(guī)程的態(tài)度，具備認真的學習態(tài)度及解決實際問題的能力；具有嚴謹、認真負責的工作態(tài)度04技能目標知識目標素質(zhì)目標一、知識基礎(chǔ)

預應(yīng)力結(jié)構(gòu),是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受外力荷載作用前,先人為地對它施加壓力,由此產(chǎn)生的預應(yīng)力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的拉應(yīng)力,即借助于混凝土或者巖體較高的抗壓強度來彌補其抗拉強度的不足,達到推遲受拉區(qū)開裂的目的。以預應(yīng)力混凝土制成的結(jié)構(gòu),應(yīng)以張拉鋼筋的方法來達到預壓應(yīng)力,所以也稱預應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由于采用了高強度鋼材和高強度混凝土,預應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有抗裂能力強、抗?jié)B性能好、剛度大、強度高、抗剪能力和抗疲勞性能好的特點,對節(jié)約鋼材(可節(jié)約鋼材40%-50%、混凝土20%-40%)、減小結(jié)構(gòu)截面尺寸、降低結(jié)構(gòu)自重、防止開裂和減少撓度都十分有效,可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計得更為經(jīng)濟、輕巧與美觀。

此外,廣義的預應(yīng)力結(jié)構(gòu)還可以包括拉索、拉桿等承載、支護結(jié)構(gòu)。1.認識預應(yīng)力結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)根據(jù)預應(yīng)力的施加方法分為先張法和后張法。先張法即先張拉預應(yīng)力鋼束,后澆筑結(jié)構(gòu)混凝土,等混凝土養(yǎng)護期過后放開兩端的張拉設(shè)施形成結(jié)構(gòu)內(nèi)的預應(yīng)力;后張法是先澆筑結(jié)構(gòu)混凝土,預留預應(yīng)力管道,等養(yǎng)護期過后,在管道內(nèi)穿入預應(yīng)力鋼東束,在兩端進行預應(yīng)力張拉。不同點在于先張法需要專門的預應(yīng)力張拉臺座,預壓力束直接由預應(yīng)力束與混凝土的黏結(jié)力錨固,一般不需要錨具;后張法需要錨具,不需預應(yīng)力張拉臺座。預應(yīng)力結(jié)構(gòu)主要由預應(yīng)力筋/索、保護介質(zhì)(灌漿料)和錨固裝置三大部分組成,每個部分都對預應(yīng)力的保證起重要作用。預應(yīng)力本身缺陷現(xiàn)場張拉采用液壓千斤頂進行張拉,在張拉工程中,由于控制不嚴格或者錨固裝置的損壞都會導致張拉不充分,導致預應(yīng)力值達不到設(shè)計要求。其次,隨著預應(yīng)力結(jié)構(gòu)的使用,預應(yīng)力筋疲勞,也會導致預應(yīng)力的損失保護介質(zhì)的缺陷主要體現(xiàn)在管道灌漿不密實。灌漿不密實則會導致鋼筋與筋體之間黏結(jié)不夠,也會導致水和空氣進入,使得鋼絞線銹蝕。保護介質(zhì)的缺陷工程中導致預應(yīng)力損失的原因主要有：

埋入式錨索在巖體支護、預應(yīng)力結(jié)構(gòu)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。然而，在施工過程中，由于種種原因，普遍存在著張力不足的問題。在實際工程中，有時可能存在鋼絞線不連續(xù)的現(xiàn)象（如下圖3-2），其張力嚴重不足。從而極大地威脅橋梁的安全。2.認識錨下有效預應(yīng)力檢測

造成鋼絞線不連續(xù)的原因主要有：2.認識錨下有效預應(yīng)力檢測（1）在反彎點，以及管壁變形，或者管壁破損造成混凝土漿液流入硬化，使得鋼絞線難以穿過。此時，有的施工人員就采取從兩端伸入鋼絞線的方法；有的施工人員則惡意地偷工減料，在兩端設(shè)置了鋼絞線，而在中間則減少鋼絞線的根數(shù)；（2）

由于鋼絞線的有效截面不夠，所以無法張拉到設(shè)計的張力，甚至完全不張拉。其造成的危害很大，嚴重時會導致橋梁的斷裂。因此，如果能夠準確地測出錨索/桿的現(xiàn)有張力（也稱為“有效預應(yīng)力”），也可以推斷出鋼絞線的連續(xù)性，從而有效地杜絕這類惡性事件的發(fā)生。

目前行業(yè)內(nèi)使用進行錨下有效預應(yīng)力檢測的方法有反拉法和等效質(zhì)量法，兩種檢測方法各有不同的優(yōu)勢，反拉法與等效質(zhì)量法互補，兩種方法結(jié)合使用更有利于預應(yīng)力施工質(zhì)量監(jiān)管。在反拉法無法適用，或僅需對預應(yīng)力結(jié)構(gòu)進行張拉事故普查時，可嘗試采用等效質(zhì)量法對錨下有效預應(yīng)力檢測。本節(jié)課主要介紹等效質(zhì)量法檢測錨下有效預應(yīng)力。3.檢測方法

目該方法不僅適用于未灌漿的錨索（桿）張力檢測，還尤適用于在役的或者已灌漿的錨桿錨索檢測,攻克了過去預應(yīng)力錨固體系張力無法進行無損檢測的技術(shù)難題，從應(yīng)用實踐上彌補了振動頻率測試法等常用方法的缺陷和不足。該項技術(shù)應(yīng)用于橋梁、隧道、港口、邊坡、山體加固等工程中錨索（桿)的質(zhì)量檢測，也可應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的拉桿，機械行業(yè)中的螺栓張力檢測，克服了通常的頻率測試法的固有缺陷，在高張力條件下具有非常顯著的優(yōu)越性。4.方法特點

等效質(zhì)量法作為一種新型無損檢測方法,受限條件少,檢測快速,同時適用于無黏結(jié)和有黏結(jié)錨下預應(yīng)力檢測,填補了有黏結(jié)錨下有效預應(yīng)力無適用檢測方法的空白。與反拉法相比，其測試精度能夠滿足絕大部分工程需求。在多地若干工程的應(yīng)用實踐證實該方法測試可靠,效率高,應(yīng)用效果顯著。4.方法特點

錨索結(jié)構(gòu)在錨頭激振時，誘發(fā)的振動體系隨著錨固力大小的變化而變化錨固力越大，參與自由振動的質(zhì)量也就越大，單純依靠頻率的測試方法有非常大的缺陷，嚴重影響了測試范圍和測試精度。為此，將錨頭、墊板等簡化為如下圖3-3的模型。即將錨頭與墊板、墊板與后面的混凝土或巖體的接觸面模型化成如下的彈簧支撐體系。該彈簧體系的剛性K與張力（有效預應(yīng)力）有關(guān)，當然張力越大，K也越大。5.檢測原理

另一方面，在錨頭激振誘發(fā)的系統(tǒng)基礎(chǔ)自振頻率f可以簡化表示為式（3-1）：

其中，M為振動體系的質(zhì)量。

在上式中，如果M為一常值，那么根據(jù)測試的基頻f即可較容易地測出張力。5.檢測原理

在上式中，如果M為一常值，那么根據(jù)測試的基頻f即可較容易地測出張力。5.檢測原理然而，通過實驗發(fā)現(xiàn)，埋入式錨索在錨頭激振時，其誘發(fā)的振動體系并非固定不變，而是會隨著錨固力的變化而變化。錨固力越大，參與自由振動的質(zhì)量也就越大。。圖3-3等效質(zhì)量法的基本理論

在此基礎(chǔ)上，基于“等效質(zhì)量”原理的有效張力測試理論和測試方法，可利用激振錘（力錘）敲擊錨頭，并通過粘貼在錨頭上的傳感器拾取錨頭的振動響應(yīng)，從而能夠快速、簡單地測試錨索（桿）的現(xiàn)有張力。見圖3-4、3-5所示。5.檢測原理二、任務(wù)分析（一）檢測目的：

通過對錨頭敲擊誘發(fā)其自由振動，并測定其動力響應(yīng)的方法來推算錨下預應(yīng)力。

（二）適用范圍：

等效質(zhì)量法檢測宜用于張拉事故（如漏張、張拉設(shè)備出現(xiàn)問題或施工工藝出現(xiàn)問題等）的普查，以及壓漿后無法進行反拉法檢測的情況。檢測時應(yīng)滿足，鋼絞線已裁剪、錨頭尚未封端、具備激振錘擺動空間及傳感器安裝空間。（三）儀器設(shè)備：

（四）測點布置現(xiàn)場檢測的測點方案如下圖。一般情況下，接收傳感器（CH1）放置于錨具下方，敲擊位置位于錨具上方。如圖所示。三、檢測流程

有效預應(yīng)力標定是對同種結(jié)構(gòu)類型、位置、相同孔數(shù)、相同形狀的錨具進行參數(shù)標定，得到參數(shù)K0，m，Kb。并將其用到張力測試中。有效預應(yīng)力標定和測試的方案相同，但根據(jù)不同的施工條件分為標準標定和簡易標定。1.錨下有效預應(yīng)力標定1.錨下有效預應(yīng)力標定即在結(jié)構(gòu)一端張拉，另一端測試。測試一端鋼絞線預留長度約10cm左右，而張拉端需要分為10級（至少分為4級）張拉，每級張拉完成后，需要進行預應(yīng)力測試。同種結(jié)構(gòu)類型、位置、相同孔數(shù)、相同形狀的錨具進行預應(yīng)力測試（為確保被測對象錨具的張拉力，需要全程跟蹤該錨具的張拉并記錄張拉力，以備標定時使用），測試數(shù)量最少3束。當然測試數(shù)據(jù)越多，標定參數(shù)越準確。明確測試部位及測點后進行錨下有效預應(yīng)力標定。標