采用复张法测试预应力混凝土T梁锚下预应力方法阐述

王志浩

摘 要：对于预应力结构来说，锚索锚固后锚下有效预应力的大小直接关系到结构的变形和开裂，是预应力结构质量控制的核心和工程长久耐用的生命线。本文首先分析了有效预应力测试的必要性，并通过具体工程实例全面阐述了目前普遍采用的复张法测试锚下有效预应力的原理及测试过程，以便给予初学者以些许参考。

关键词：复张法;预应力混凝土;T梁;锚下预应力

贵州是一个高原山地省份，享有“山地公园省”之美誉。随着贵州社会经济后发赶超式发展，近几年贵州省高速公路也得到了跨越式的投资建设。由于预应力混凝土结构可以节省材料、减轻自重，减少混凝土梁的竖向剪力和主拉应力，提高构件的抗裂性能和刚度，促进桥梁结构体系与施工方法的发展，因此，在目前公路桥梁的建设中采用预应力结构已是家常便饭。但也存在这样一个问题，即能否保证对梁段和梁片施加有效的预应力，是关系到桥梁结构安全与否的重要指标，是在预应力桥梁结构中必须考虑的问题。

一、锚下有效预应力测试的必要性

目前，预应力锚索技术已在国内交通土建，如桥梁工程、边坡工程中得到了广泛应用。对于预应力结构工程来说，锚索锚固后锚下有效预应力的大小直接关系到结构的变形和开裂，从而影响其使用性能和安全性能，是预应力结构质量控制的核心和工程长久耐用的生命线，而锚下有效预应力的准确施加和持久生效，既取决于设计的合理性，又和施工过程中使用原材料、施工器具、张拉设备、技术人员、施工工艺以及质量检验控制等多个因素有关。因此，对于预应力混凝土结构，需要通过有效手段测试和评估预应力张拉锚固后锚下预应力的施工质量，测试评估锚下有效预应力与设计值得偏差程度是否在规范规定合理范围之内，从而避免预应力结构出现梁体上拱度过大或者下挠开裂等问题，保障结构的安全运营。

本文就目前国内测试评估锚下预应力最常用的方法—复张法进行阐述。

二、复张法的测试原理

复张法的基本原理是对露在体外的钢绞线单根进行张拉，同时测试张拉力和钢绞线位移量。

对于已经施加预应力的钢绞线而言（见下图），它被梁体表面处的工作锚分成内外两个部分（长度为L1的外部段与长度为L2的内部段，往往L2远大于L1）。其中F内即为梁体内段钢绞线的应力，该应力通过工具锚传递给整个预应力构件;F外为梁体外段钢绞线的应力值。钢绞线锚固后，F内≤ F设计值，F外= 0。

为测定F内，可通过一定的机具对梁体外部的钢绞线施加一个应力，使得F外缓慢增大至F内。如左图所示，该过程会出现三种状态：

（1）稳态I（F外< F内）阶段，此时外部应力小于内部应力，外部应力无法拉动内部钢绞线，工作夹片未发生滑动，钢绞线仍被工作锚分为内外两个部分。如左图所示稳态I阶段，该阶段曲线的斜率k1应为L1段钢绞线对应的弹性系数。

（2）非稳态（F外≈ F内）阶段，此时外部应力接近内部应力，工作夹片与工作锚开始发生相对滑动，由于F外除了要克服F内外，还要克服工作夹片与工作锚间的摩擦力，因此F-S曲线上往往会出现一个尖峰（F外≤F内+F夹片摩阻），该尖峰过后，工作夹片完全从工作锚中滑出，F外也对应下降至F内，开始进入稳态II阶段。

（3）稳态II（F外=F内）阶段，此时外部应力等于内部应力，工作夹片已完全滑出。如左图所示的稳态II阶段，该阶段曲线的斜率k2应为L1段与L2段钢绞线共同受力串联而成的整束钢绞线的弹性系数。

三、复张法测试预制T梁锚下预应力全过程分析

测试工程实例。某桥梁全长146.08m。上部构造采用7×20m预应力混凝土简支T梁，先简支后结构连续。下部构造中两岸桥台均为肋板台、承台桩基础;桥墩为钢筋圆形双柱式墩、桩基础。桥面铺装层采用10cm厚沥青混凝土。

桥梁上部桥跨由双幅98片20mT梁组成，本次选取左幅2-2#T梁进行锚下预应力测试。

（1）T梁：采用C50现浇混凝土。

（2）预应力钢筋：采用抗拉强度标准值fpk=1860MPa，张拉控制应力σcon=0.75fpk，单股张拉控制力P=193.9kN，公稱直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。

（3）锚具：预制T梁正弯矩钢束采用15-6型、15-7型、15-8型、15-9型及15-10型系列锚具及其配件。预应力管道采用圆形金属波纹管;预制梁在墩顶处的负弯矩钢束采用BM15-5型扁锚及其配件，管道采用扁形金属波纹管。

（4）预应力工艺：预制T梁预应力钢束必须待混凝土立方体强度达到混凝土强度设计等级的85%后，且混凝土龄期不小于7d，方可张拉。预制梁内正弯矩钢束及墩顶连续段处的负弯矩钢束均采用两端同时张拉，锚下控制应力为0.75fpk=1395MPa。

四、结语

本文主要阐述了采用复张法测试预应力结构锚下有效预应力的原理及方法。通过具体工程实例，将实际工作中运用复张法测试锚索有效预应力的方法进行了较为全面的阐述，具有一定的理论价值与实践指导意义。

参考文献：

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）.人民交通出版社，2011-7.

[2]《桥梁预应力及索力张拉施工质量检测验收规程》（CQJTG /T F81-2009）.人民交通出版社，2009-7.