預應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。對于傳統的大跨徑預應力梁橋,箱梁開裂必然伴隨著跨中過量下撓病害。縱觀現代橋梁史,因長期形變而引發的特大橋梁事故時有發生。周家剛、RobertsonI.N.等國內外學者對箱梁開裂引發的病害有過深入研究,一致認為連續剛構橋開裂及下撓主要是由于縱向預應力不足所導致。在橋梁施工過程中,考慮到施工人員素質、施工環境、突發事件等原因,縱向預應力張拉力不足這一現象普遍存在,對大跨徑梁橋的營運和結構穩定造成極大的安全隱患。因此,預應力構件內部的工作應力檢測一直是土木工程領域重點關注的問題。該文采用拉脫法,借助張拉力與延伸量的曲線特征,提出一種新的數值分析理論,建立與張拉力相關聯的曲線回歸方程,為張拉力檢測提供參考依據。1拉脫法荷載-位移曲線如圖1所示,基于拉脫法的預應力鋼絞線張拉力測試主要通過對單根預應力鋼絞線進行反拉,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系曲線。理論條件下拉脫法荷載與位移曲線應為折線,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生內滑現象,導致無法呈現出較為明顯的折線(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:該階段為消除結構之間初始縫隙階段。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生脫離,摩阻力逐漸減小。當張拉力達到拐點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力完全一致。2模型試驗2.1預應力筋設計試驗采用C50砼、OVM15-3群錨體系、15-7Φ5預應力鋼絞線。在砼構件內部設3條平行等間距波紋管孔道作為對照,并在波紋管內部設置鋼絞線。為方便敘述,將3根鋼絞線編號為1、2、3。鋼絞線參數見表1,砼構件模型見圖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據的準確、有效。2.3壓力傳感設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,檢測結果見圖5。從圖5可看出:檢測數據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致的,屬于正常現象。為快速、有效地分析處理數據,提出如下數據處理原則: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據;2)考慮到采集數據較多,僅對影響權重較大的數據進行分析處理,將位移10mm以上的數據作為研究對象;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,并保留小數點后8位數。基于上述數據處理原則,對1、2、3號鋼絞線張拉力檢測數據進行分析處理,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數,確定回歸分析方程斜率趨于零的力的大小(見圖6)。根據圖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預應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系,當夾片與錨具分離時,其外露段鋼絞線受力與內部鋼絞線受力相一致。采用拉脫法對預應力鋼絞線張拉力進行測試,根據鋼絞線張拉力檢測數據推算斜率曲線,斜率值趨于零所對應點處的力即為鋼絞線的張拉力值。根據模型試驗結果,該方法的檢測精度在5%以內,可以滿足設計