预制T梁预应力损失智能反拉检测与分析

郝利琴

(山西路桥第六工程有限公司 晋中市 030600)

0 引言

在我国大跨径桥梁中，大部分采用预应力混凝土构件，但伴随着桥梁的运营很多问题逐步显露出来，其中施工期间的预应力损失就是其中的一个主要方面[1]。由于施工不规范、运营环境条件差、有效预应力计算不准确等原因，造成桥梁预应力钢筋张拉后没有达到预期效果，降低了结构安全性[2]。结合现役桥梁施工案例，运用智能反拉检测技术对桥梁预应力进行检测，分析确定预应力结构的实际工作状况。

1 智能反拉检测技术简介

智能反拉检测技术是由Bruce等人提出来的，最早在日本和我国香港地区开展了研究，近年来我国也进行了研究，该检测技术广泛适用于先张法和后张法预应力施工。智能反拉检测技术精度高、技术可靠、操作方法简便，在我国公路桥梁检测中得到了广泛应用[3]。为了防止水泥浆的影响造成纵向受力变形，后张法预应力损失检测应在注浆前完成。

智能反拉检测技术主要形式有整束张拉和单根张拉两种[4]。整束张拉法千斤顶拉力从零开始，当反拉力超过钢绞线预应力时，钢绞线会产生纵向伸长，当拉拔力增加时，钢绞线纵向伸长量也会按一定关系增长，通过分析拉拔力-位移关系曲线上拐点所对应的预应力值，确定钢绞线原有预应力，与设计值对比确定预应力损失。单根张拉法是在单根外漏的钢绞线上安装工具锚，通过千斤顶张拉过程中通过位移、力传感器对夹片的位移和反应力进行检测。当反拉力小于钢绞线预应力时，夹片不会产生位移，反拉力超过预应力时夹片随钢绞线的伸长产生位移，可通过分析夹片的位移变化趋势确定钢绞线的有效预应力。

2 预制T梁预应力损失智能反拉检测方案

2.1 工程概况

某高速公路大桥桥梁上部结构采用10×30 m预应力钢筋混凝土T梁，柱式墩，桩基础采用钻孔灌注桩，桥梁设计全长306 m。为检验30 m预应力钢筋混凝土T梁预应力是否满足设计要求，在施工现场选取3 片试验梁，采用智能反拉检测技术进行检测。预制T梁主要受力构件采用预应力钢绞线OVM型锚固体系，在梁体浇筑完成养生时间达到施工要求，且梁体混凝土强度达到设计要求后方可进行预应力钢绞线张拉。分别选取大桥左幅2-2#梁、右幅4-5#梁、右幅7-2#梁作为试验对象，预应力孔道数量为3 个，孔道标号分别为N1、N2、N3，检测内容为锚下预应力，预应力孔道编号如图1所示。

图1 30 m预制T梁预应力孔道编号

2.2 智能反拉施工方案

为了防止预应力钢绞线产生纵向伸缩，锚下预应力智能反拉检测通常选择在注浆前进行，以避免检测结果受到水泥浆与预应力钢绞线之间作用力的影响。智能反拉法检测前在锚段布置测力计，采用千斤顶施加张拉力，分级张拉，在张拉过程中采集应力和位移，绘制应力-位移变化曲线，分析确定实际锚下应力。智能反拉施工技术如下[5]：

(1)T梁预应力张拉后对锚下构件进行彻底清洗，清除各构件之间的锈迹，以避免在张拉过程中产生摩阻效应，影响张拉结果。

(2)将张拉构件固定安装在预应力束上，将夹片压紧到工具锚中，对反张拉段长度进行测量。

(3)在千斤顶上部粘贴位移计，连接好油泵。

(4)采用千斤顶开始分级张拉，初始张拉值为0.1 倍设计张拉控制应力，位移计归零后进行第二次加载，增加到0.2 倍设计张拉控制应力，然后依次逐级加载，直到达到设计张拉控制应力值。在张拉过程中通过位移计、测力计收集每级加载过程中的应力值和锚头位移值。

(5)张拉完成后，依次取下油泵、千斤顶和各张拉构件。

3 智能反拉检测数结果分析

3.1 有效预应力智能反拉检测结果分析

根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650—2020)中的相关规定，公路桥梁有效预应力根据设计张拉力确定估值系数，进而确定有效预应力规范值和计算值。采用智能反拉法对三个试验T梁有效预应力进行检测，检测结果如表1所示。标准有效偏差值1为检测值与规范值之间的差值百分比，偏差值2为检测值与计算值之间的差值百分比。

表1 各试验梁有效预应力检测值与设计值对比分析表

分析表1数据，各试验T梁锚下实际有效预应力检测值与规范值和计算值之间的偏差均小于5%，其中最大偏差值为-2.5%，最小值为-0.9%，满足《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650—2020)中的相关规定，说明预制T梁张拉后预应力损失较小，有效预应力满足要求，预应力张拉施工质量合格。分析有效预应力检测值检测结果，三孔检测值均小于计算值。结合其他预制T梁试验结果，得出大部分孔道有效预应力低于规范值，说明锚固过程中产生了应力损失，分析原因是由于锚具变形和钢筋回缩造成的。

3.2 规范值与计算值对比

根据表1数据，绘制有效预制力规范值与计算值对比分析图，如图2所示。

图2 预制T梁有效预应力对比图

对比分析预制T梁有效预应力规范值与计算值，得出二者差异很小，三个试验梁为-0.4 %，小于1%，说明二者比较接近，可作为有效预应力参考值。

3.3 有效预应力偏差分析

根据表1所列数据，绘制有效预应力偏差值1和偏差值2分布曲线如图3所示。

图3 预制T梁有效预应力偏差分布图

分析偏差1和偏差2数值与分布曲线，左幅2-2#梁和右幅4-5#梁实测值均低于计算值，偏差值为负值，差值百分比均值分别为-1.62 %和-0.62%；右幅7-2#梁实测值均高于计算值，偏差为正值，差值百分比均值分别为1.53 %和2.53 %。根据预制T梁后张法张拉工序，超张拉应力为1.03 倍σcon，达到张拉应力后进行锚固。但最终有两个试验梁有效预应力实测值小于计算值，且均小于张拉力设计值，说明在最终锚固后锚下应力值出现了一定的损失，采用103%的超张拉不尽合理，应适当增加超张拉系数，以补充锚固过程中所产生的应力损失。

4 结语

结合30 m预制T梁预应力损失智能反拉检测案例，选取3 个试验梁试验检测结果进行分析，得出以下结论：

(1)通过分析各试验T梁智能反拉检测结果，各梁有效预应力检测值与规范值和计算值偏差均小于5%，说明张拉后预应力损失较小，张拉施工质量合格。

(2)各预制T梁有效预应力规范值与计算值差值仅为-0.4 %，说明二者比较接近，可作为有效预应力参考值。

(3)由于各试验梁有效预应力实测值均小于张拉力设计值，说明原施工方案中的超张拉系数不尽合理，应适当增加，以补充锚固过程中所产生的应力损失。