试析高速公路桥梁预应力检测及控制技术

殷保方　许鹏

摘要：在高速公路的桥梁施工建设过程中，预应力技术的应用具有十分重要的意义，不仅可以保证高速公路桥梁工程的施工进度，还可以保证施工安全，提升施工质量。基于此，本文重点结合某地的高速公路桥梁预应力技术应用案例，针对高速公路桥梁预应力检测及控制技术进行了详细的分析，以供参考。

Abstract： In the construction process of highway bridges， the application of prestressed technology is of great significance， which not only ensures the construction progress of highway bridge engineering， but also ensures construction safety and improves construction quality. Based on this， this paper focuses on the application of prestressed technology of expressway bridges in a certain place， and analyzes the prestressed detection and control technology of expressway bridges for reference.

关键词：高速公路;桥梁;预应力技术;检测与控制技术

Key words： expressway;bridge;prestressed technology;detection and control technology

中图分类号：U445.4                                      文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）28-0259-02

0  引言

在桥梁工程的施工建设过程中，预应力技术的应用在保证桥梁施工耐久性与安全方面发挥着不可忽视的作用。如果无法保证单束受力均匀，将会出现钢绞线疲劳、断裂的问题，甚至引起底板的纵向开裂。所以在桥梁工程中，预应力检测及控制技术一直受到业内人士的重点关注。由此可见，通过现阶段最先进的控制技术模式对预应力技术的应用展开系统的分析与研究，具有十分重要的意义。

1  某地高速公路桥梁预应力检测情况阐述

我国某城市正在建设3条高速公路，主要涉及的桥梁结构为预应力结构。为了保证预应力张拉施工质量，该施工单位专门成立了高速公路桥梁预应力检测及控制技术项目部分，正式开始对高速公路桥梁的预应力技术进行检测与控制。而在检测过程中，累积检测梁板115片，且都是预制空心板或者T型梁。

2  高速公路桥梁预应力的检测仪器与检测原理

在本文工程案例中，主要借助预应力张拉锚固自动控制综合测试仪进行锚下有效预应力的检测。该测试仪的主要组成部分包含以下三部分：第一液压泵站系统，第二千斤顶系统，第三计算机控制系统。这一测量仪以传统的张拉器具为基础，将计算技技术与测试技术进行了完美的结合，所以与普通测试仪相比，该测试仪的功能更加强大，可以实现大容量、复杂处理分析、数据管理、通讯及现实直观以及易于升级等功能。而且该测量仪可以通过计算机技术进行自动控制，实现了油泵的自动化设计、提升了千斤顶的实用性，优化了自动控制系统的软硬件开发以及系统集成。

作为一种新型的检测仪器，该测试仪的主要检测原理为，在弹模效应和最小应力跟踪原理的指导下，如果千斤顶带动绞线与夹片沿着轴线移动0.5mm，就可以精准的检测出锚下有效预应力。该测试仪虽然会对预应力筋进行检测张拉，但是却不会影响已经形成的锚下有效预应力。而且在进行检测张拉的时候，夹片只在千斤顶的带动下沿着轴线移动0.5mm，与限位板的限位面还有很长的一段距离，夹片也会与绞线紧紧的联系在一起，即便是力放开后，夹片与绞线之间的相对位置也不会发生任何改变。因为钢绞线具有一定的弹性，在一定范围内，力放开后，钢绞线也会迅速恢复原始状态，对于锚下有效预应力不会产生任何影响。所以该测试仪可以对单根钢绞锚下有效预应力进行逐根检测，获得同束有效预应力的不均匀度、有效预应力大小偏差以及同梁不均匀度等参数，实现预应力张拉施工的全方位的评价[1]。

在本文工程案例中，梁板的实测质量评定主要包含三部分：第一同束不均匀度，第二有效预应力大小偏差，第三同梁不均匀度。而每一部分的质量控制指标也有所差异，即：

同束不均匀度=（最大索力-最小索力）/最大索力*100%

有效预应力大小偏差=ABS（索力平均值-设计索力中值）/10

同梁不均匀度=（束力最大值-束力最小值）/束力最大值*100%

3  高速公路桥梁预应力检测中的问题分析

在本文工程案例中，结合施工现场的实际情况以及对不合格梁板的数据分析发现，该工程案例中预应力技术的应用主要存在着以下五大问题：第一，同束不均匀度太大，甚至高于52.75%，由此可见，已经出现了疏编穿束的质量问题以及钢绞线打绞问题。第二，单根绞线的有效预应力偏差过大，最大的为199.93kN，最小的为63.03kN，均不在（178±5%kN）合格范围内，而这会引起钢绞线疲劳断裂以及夹片滑移等问题。第三，平均张拉偏移较大，要么超张，要么欠张。第四，同梁束力不均匀度过大，严重影响了张拉力重复精度的控制以及油压表读数的准确性。

4  加强高速公路桥梁预应力张拉施工质量控制的措施

4.1 优化梳编穿束工艺

针对本文工程案例，针对预制构件中的短束，造成索力不均匀度过大的原因是梳编穿束的质量不合格，钢绞线打绞问题十分严重。所以，施工单位在梳编穿束的时候，必须要严格按照标准的梳编穿束工艺进行施工。在准备好油性笔、透明胶带、钢丝绳、梳编板、扎丝等工具之后，就要按照相应的流程进行施工。第一步，下料，即当每束绞线下料的时候，要确保有一根绞线长处10cm-20cm，并将其作为中间绞线，其它的绞线要保持下料长度相同。第二步，编号，即对每一根钢绞线的两端编上相同的号码，并用胶带进行固定;对两端的锚具进行同时编号，一块锚具为顺时针编号，一块锚具为逆时针编号。第三步，端头绑扎，注意要先将端头分层，先进行逐层绑扎，在进行全部绑扎。确保绑扎好后的绞线可以呈现出正方形、矩形或者梯形等形状。第四步，梳束，利用梳束板或者锚具梳理钢绞线，在钢绞线长度为1m处用扎丝扎紧，将扎丝端头朝上。第五步，穿束，钢丝绳的一端与卷扬机连接，另一端以绳套的形式与绞线穿入端连接。然后用塑料瓶与胶带固定穿入端端头，然后启动卷扬机，拉动绞线，保持匀速、缓慢。第六步，对中调整，去除传入端的钢丝绳、塑料瓶、胶带等物，露出绞线编号，然后将中间绞线套入锚具孔的中间位置，上夹片，轻微顶紧，再将其它绞线分别倒入相对应的锚具孔内，然后再调整锚具，使两端锚具各孔位对中。

4.2 张拉设备的准确标定

首先，针对张拉设备的整体标定。一个完整的张拉视力系统主要有三部分组成：第一千斤顶、第二压力表、第三油泵。其中，千斤顶的主要作用是进行张拉力值的显示，油压表的主要作用是进行兆帕数的显示。二者之间的相互转换与张拉油缸面积以及油缸本身的性质息息相关，所以必须要结合施工现场的实际情况进行整体静态标定。而我国目前的高速公路桥梁施工中，都以分割标定为主，即只标定千斤顶与压力表，甚至部分施工現场依然在使用动态标定，不仅不符合使用条件，还会引起较大范围内的误差，从而引起张拉停顿持荷中张拉力的过大。在低压力状态下，千斤顶的摩阻值的表现也十分强烈，标定的时候还需要满量程标定，加强摩阻的控制。需要注意的是，需要加强千斤顶的内泄漏控制，防止内泄漏太大而影响千斤顶的静态标定准确度，进而影响张拉中的持荷保压，造成张拉失控等问题。所以，必须要同时标定张拉仪、油压表以及千斤顶。最低标准也是实现同一规格型号的千斤顶系统中的一组与张拉仪的同步标定[2]。

其次，针对张拉设备的静态标定。顾名思义，必须要保持张拉系统的静态，才能进行标定，否则将会在摩阻以及内泄漏等因素的影响下增大标定时的油压表读数。这样在张拉持荷的时候，会引起张拉力的突然增大，如果此时钢绞线的受力不均匀，将会导致受力较大的绞线在张拉的时候陷入屈服区，从而无法成功施加预应力。在检测的时候，一旦发现预应力施加不成功，就要全部退锚并重新进行梳编穿束，修复好千斤顶泵站系统之后再重新进行张拉设备的静态标定。

4.3 油压表的精确读数

针对同梁束力不均匀度过大的问题，张拉人员在完成张拉设备的整体标定以及静态标定之后，还需要精读油表。在读数的时候需要考虑读数人员的位置与视线会对读数结果产生严重的影响。所以，必须张拉读数的操作人员必须要积极参与到标定读数工作中，并提升自身对准确定位精读油压表数的适应能力，从而保证张拉力的控制精度[3]。

4.4 优化张拉施工工艺

大多数情况下，预应力张拉控制都会使用张拉力与伸长值的双重控制法，张拉力为主导，伸长值为校核。需要注意的是，无论是结构整体，还是单个构件，都要严格遵循同步原则、对称原则以及分级张拉原则控制张拉顺序，同时严格控制张拉设备的移动频率。

首先，在预应力构件张拉的时候，由于张拉后的有效预应力容易受到混凝土弹性压缩不均、预应力筋会所以及锚具变形不均等问题的影响而出现整束有效预应力不均匀的问题，所以必须要加强千斤顶使用的控制，当张拉程度达到设计控制要求之后，要采取各种措施消除各束损失不均匀的影响，避免出现有效预应力偏差过大的问题。而在张拉施工过程中，也要注意各个张拉机具保压持荷稳定之后按照同步原则放张。

其次，在张拉施工的过程中，还需要采取相应的措施防止出现构件截面过大偏心受力的问题以及构件边缘拉应力过大而引起梁腹裂缝等问题。如果是多排钢束，要使其保持对称，按照分批张拉的原则进行张拉，从而确保施加预应力的过程中，梁可以保持受力均匀、同步且对称，避免在偏心力矩的作用下产生梁体弯曲扭转或者侧弯的现象。

最后，在张拉施工的过程中，还要注意伸长值的校核，按照设计要求进行实际伸长值与理论伸长值之间差值的控制。如果没有特殊设计要求，要将差值缩小到6%以下。差值一旦大于6%，就要暂时停止张拉施工，明确原因之后再进行针对性的调整，确认无误后再重新进行张拉施工。

5  结语

综上所述，要想加强预应力张拉施工质量的控制，就要优化梳编穿束工艺与张拉施工工艺，并按照相关施工规范进行施工、进行张拉设备的准确标定以及油压表的精确读数。而在实际的高速公路桥梁预应力检测及控制中，单根钢绞线锚下有效预应力的检测最为关键。只要加强单根钢绞线有效预应力的控制，就可以基本保证整束有效预应力符合施工设计要求。

参考文献：

[1]程显春.高速公路桥梁预应力检测及控制技术[J].设备管理与维修，2019（02）：135-136.

[2]鹿志伟.试述高速公路桥梁工程施工中预应力检测技术的应用[J].中国标准化，2018（24）：181-182.

[3]彭仙淼.高速公路桥梁预应力检测及控制技术研究[J].广东交通职业技术学院学报，2017，16（01）：35-38.

[4]王建华.高速公路桥梁预应力检测及控制技术研究[J].建筑工程技术与设计，2018（6）：2264.