预应力钢绞线张拉力智能测试技术研究

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1、46世界桥梁2016，44(1)预应力钢绞线张拉力智能测试技术研究欧阳华，张瑞霞。万成钢。张峰。，沈炼。(1．中铁大桥局集团有限公司设计分公司，湖北武汉430050；2．山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南250061；3．长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙414000)摘要：为便于准确地得到混凝土结构中预应力钢绞线的有效预应力，对预应力钢绞线张拉力智能测试技术进行研究。基于预应力钢绞线锚固系统的振动特性，以等效质量为原理，将锚具、锚垫片和附近区域混凝土看成整体(称为振动系统)，对张拉力、等效质量、

2、振动系统的弹簧系数三者进行分析，通过测试锚固系统的加速度、自振频率和敲锤加速度，建立这3个参数的关系，进而推算出有效预应力，并对陕西某刚构桥预应力钢绞线张拉力进行了测试。结果表明：智能测试结果与压力传感器、钢绞线伸长量换算和油泵测试结果吻合，且与压力传感器测试结果最大误差仅为5，比伸长量换算结果离散性小。该技术可用于预应力钢绞线张拉力测试。关键词：预应力钢筋混凝土桥；预应力钢绞线；有效预应力；锚固系统；加速度；频率；智能测试中图分类号：U448．35；U446．3文献标志码：A文章编号i1671—7767

3、(2016)01—0046—041引言效预应力值。然而预应力的损失机理复杂Ig]，如锚预应力合格与否是桥梁结构质量好坏的重要保固时的损失、混凝土的收缩徐变、钢筋的松弛和锈障，也是广大工程人员和学者关注的焦点问题¨】]。蚀，这些因素相互影响，加上外界的干扰，预应力损预应力不足会给桥梁带来严重的病害]，如果不失值随机性大，因此从原理上定量地分析预应力的及时采取措施，便会产生严重的后果。如，广东佛山损失较难。为快速、准确地得到混凝土结构中预应金山大桥通车不足7年在主跨箱梁腹板就出现了大力钢绞线的有效预应力，对预

4、应力钢绞线张拉力智量的斜裂缝；1993年建成的三门峡黄河公路大桥通能测试技术进行研究，并以陕西某刚构桥为工程背车10年后跨中就出现了18cm的挠度；1994年景，验证智能测试技术的准确性。建成的大河铺特大桥通车6年后跨中就出现了27cm的挠度]，腹板斜裂缝宽达1mm；帕劳共和国2智能测试技术的科罗尔一巴伯尔图阿普岛桥(Koror—BabeLdaob智能测试技术从锚固系统的振动特性出发，研Bridge)通车不久后主梁跨中挠度过大，造成垮塌事究了张拉力N、等效质量M、振动系统的弹簧系数故_3]。研究结果表明这

5、些桥梁发生惨重事故的主要K三者之间的关系，通过测试锚固系统的加速度和原因为预应力损失过大。当桥梁预应力损失过大自振频率，结合敲锤的加速度，建立三参数准则，最时，桥梁急切需要进行有效预应力测试，然后对其进终推算出预应力钢绞线的张拉力口。行维修加固。该技术基于等效质量原理，首先将锚具、锚垫片目前，除非在锚具内部埋置压力传感器，否则很和附近区域混凝土看成一个整体，视其为振动系统难直接测试到钢绞线的有效预应力值]。但埋置(见图1)，将该系统的质量定义为M，即为等效质式压力传感器造价高，得不到广泛应用。目前，工程量

6、[1。在大量试验中发现，系统的等效质量并非固中广泛采用张拉时油泵读数和钢绞线的伸长量来控定不变。对同一锚具而言，不同的张拉力，对应不同制张拉应力]，但由于施工误差的影响，可能导致预的等效质量。当锚固力越大时，参与振动的等效质应力钢绞线张拉力的实际值与理论值相差甚远。对量越大，反之越小。于预应力损失的测量，目前只能依靠现有的理论公为了得到等效质量，可以在锚具下缘设置高精式来估算各项预应力损失_8]，从而经过换算得到有度传感器，采集振动系统的加速度a和自振频率，，收稿日期：2015—04—13作者简介：欧阳华

7、(1986一)，男，2O10年毕业于湖南理工学院土木工程专业，工学学士，2ol3年毕业于长沙理工大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士(E—mail：332824730@qq．corn)。预应力钢绞线张拉力智能测试技术研究欧阳华，张瑞霞，万成钢，张峰，沈炼47的关系，其表达式为：低张拉力时振动体系小、I是一忌。一·((4)：_一式中，k。为初始刚性(N／m)；为接触面刚性系数l●(N／m。)，取决于结构材质(岩体、混凝土或钢材)及接触面的状态(粗糙、平滑等)，认为其为一常数；为接触面上的压应力(N／m)，p—N

8、／A，A为接触高张拉力时·振动体系大L面积(m。)；p为大气压，可取为105kPa；m为压力●r指数，在体系中认为其为一常数，无量纲。r则张拉力的表达式为：N—pA(5)对于同一振动系统，K与K。相等，结合式(1)～图1振动系统示意(5)可得：同时用一个敲锤对锚具进行敲击，在敲锤上也设置加速度传感器并采集敲锤的加速度n，敲锤的质量N—A·[丢(一是。)]·csm可以事先量测。现场测试如图2所示。式中，、、k。可由室内试验或张拉