锚下预应力检测技术在预制箱梁张拉施工中的应用

孟祥鹤，王保成

中国水利水电第四工程局有限公司，青海 西宁 810000

1 锚下预应力检测技术的概述

社会经济的快速发展促使交通基础设施的建设规模逐步扩大，预应力技术在桥梁建设领域具有举足轻重的地位，有助于提高桥梁的施工质量［1］。受材料特性、施工工艺等因素的影响，自张拉以来，预应力筋的应力值呈持续降低的变化趋势，易导致实际应力值难以满足要求，不利于桥梁的正常使用，甚至引发安全事故。单束有效预应力是衡量预应力施工效果的重要指标，该值应维持在合理区间内。若单束有效预应力偏大，钢绞线易出现疲劳乃至断裂现象；而预应力偏低时，梁体下挠，可见顶底板等结构生成裂缝。对于整束预应力筋，在预应力缺乏均匀性时，易出现梁板受力变形的异常状况。

锚下有效预应力是预制箱梁张拉施工中的关键控制指标，随智能张拉技术应用水平的提升，可显著提高张拉精度。但需注意，锚下预应力的受扰因素偏多，若仅凭智能张拉技术，所取得的应用效果依然有限，必须加强精细化控制，做好高精度的检测与调整工作。

2 锚下预应力检测技术的原理

（1）常规的预应力测试方法较多，例如应变片法、传感器器法等，但均存在精度偏低、可靠性不足、持续时间长、成本投入高等局限之处［2］。为保证锚下预应力检测结果的准确性，需在既有预应力测试技术的基础上实现突破。对此，可创建一体化系统、计算机系统和千斤顶系统，协同运行，共同参与至预应力检测工作中。

（2）锚下有效预应力的测定需考虑到弹性效应和最小应力跟踪原理。千斤顶可作为动力装置而使用，在其带动作用下可使钢绞线和夹片发生移动，每次移动后均检测锚下有效预应力。考虑到测量结果准确性和安全性的要求，夹片单次移动量以0.5mm 为宜，该移动变化对锚下有效预应力的影响甚微，几乎可忽略不计。夹片与钢绞线的相对位置具有固定性，且钢绞线为弹性体，在力放松后能够有效保证钢绞线的完整性（恢复原状），其期间锚下有效预应力也将维持稳定。

在应用上述所提的方法后，可分别完成对单根和整束的预应力检测工作，所得的锚下有效预应力检测结果可靠性较高，具有无损、高效、准确的特点，期间可省去应力传感器等装置，限制性因素较少，可根据需求灵活应用检测技术。根据既有经验，检测精度可达到1.5%FS，达到业内主流水平。

3 检测设定

3.1 拉力精度标定

测试仪检测结果的可靠性与拉力精度标定具有直接关联，需做好此方面的工作［3］。测试仪集一体化系统与千斤顶系统于一体，其中一体化系统的结构较为复杂，内含丰富的零部件，合理的拉力精度标定方式是提高系统运行水平的关键途径。通过与计算机的互联，能够提高人机交互水平，呈现出系统的精度校正系数，供工作人员分析。对于千斤顶系统，其油缸活塞张拉面积精度较高，初始阶段可完全互换，但若后续运行期间出现大幅度磨损的情况，则需重新标定。

3.2 检测精度标定

根据弹性效应和最小应力跟踪原理可知，在保证拉力精度达标的条件下，所得检测结果的精度也能满足要求。在检测精度标定工作中，需利用测试仪检测每根索的预应力，按照逐一累加的方式求得整束预应力，将实测值与传感器数显值展开对比分析，确定测试精度（需小于1%）。而在完成多次测试工作后，可求得重复精度，期间能够及时分析锚下有效预应力的实际情况。

3.3 检测评定标准

张拉锚固完成后，需检测锚下有效预应力，根据要求，该值与设计张拉控制应力的误差不宜超过±5%。同一断面中，各束有效预应力的不均匀度不宜超过±2.5%，而在同一束中，各钢绞线之间的该指标控制标准为不超过±5%。

按如下方法展开计算与分析：

（1）同束不均匀度：该指标可用于反映各孔梳编穿束的质量，该值越高，意味着质量越差。具体计算法方法为：（同束中的最大值-同束中的最小值）/同束中的最大实测值。

评价标准：不均匀度≤5%为优秀，5%～8%为良好，8%～10%为合格，10%～20%为较差，超20%为很差。

（2）同断面不均匀度：该指标可用于反映张拉的重复精度，该值越高，意味着张拉精度越低。

具体计算法方法为：（同束索力平均值的最大值-同束索力平均值的最小值）/同束索力平均值的最大值。

评价标准：不均匀度≤1%为优秀，1%～2%为良好，2%～4%为合格，4%～10%为较差，超10%为很差。

（3）按照上述方法展开计算，确定两项指标的具体值，再结合张拉力大小，经计算后求得综合分值，根据所得结果作出判断。

具体标准为：90 分以上为优秀，80～90 分为良好，60～80 分为合格，40～60 分为较差，40 分以下为很差。

4 检测结果分析

某大桥预制箱梁150 片，为确保预制箱梁质量，取40 片预制箱梁采用锚下预应力检测技术展开检测，检测期间及时采集数据并汇总，所得结果如下表1 所示：

表1 锚下有效预应力检测结果

共检测760 孔，经过检测、数据采集与计算分析后，确定有效预应力同束不均匀度的结果，无较差和很差的情况，总体状况良好，具体情况如表2 所示：共检测40 片梁，经过检测、数据采集与计算分析后，确定有效预应力同断面不均匀度的结果，其中无较差和很差的情况，总体状况良好，具体情况表3 所示。

表2 同束不均匀度

表3 同断面不均匀度

5 结束语

综上所述，同束不均匀度是评价疏编穿束质量的关键指标，随着该值的增加，意味着疏编穿束质量越差；同断面不均匀度则是评价张拉重复精度的关键指标，随着该值的增加，意味着张拉重复精度越低；在两项指标计算结果的基础上，综合考虑张拉力值，由此确定综合评分，按标准作出评价，共划分为优秀、良好、合格、较差及很差五个等级。具体至本文中，通过对40 片箱梁预应力的检测、计算及对比后可知，各自的锚下预应力均满足要求，施工质量良好。