桥梁孔道预应力测技术[资料].docVIP

桥梁孔道预应力检测技术 本技术来自：四川升拓检测技术有限责任公司 升拓检测潜心多年研制的技术和设备可以对预应力梁、岩锚、拉杆/吊杆、锚索的张力进行综合无损检测。经过大量的现场验证，其测试精度、测试效率、适用范围等均可满足工程要求，对保证工程质量具有非常积极的意义。自2011年初推向市场以来，在较短的时间内已在多个桥梁工程中得到了综合性的应用。 关键词：桥梁预应力，孔道预应力检测，锚下预应力检测 测试意义 埋入式锚索在岩体支护、预应力结构中得到了极其广泛的应用。然而，在施工过程中，由于种种原因，普遍存在着张力不足的问题。 此外，在个工程中，存在钢绞线不连续的现象（如下图），其张力严重不足。从而极大地威胁桥梁的安全。 因堵塞、管壁变形而钢绞线不连续部分钢绞线不连续 因堵塞、管壁变形而钢绞线不连续 部分钢绞线不连续 图1 钢绞线不连续的状况 造成钢绞线不连续的原因主要有： 在反弯点，以及管壁变形，或者管壁破损造成混凝土浆液流入硬化，使得钢绞线难以穿过。此时，有的施工人员就采取从两端伸入钢绞线的方法（图1中上图）； 有的施工人员则恶意地偷工减料，在两端设置设计的钢绞线，而在中间则减少钢绞线的根数； 内部缺少钢绞线锚索外面为正常锚索 内部缺少钢绞线锚索 外面为正常锚索 照片2 钢绞线不连续的状况 由于钢绞线的有效截面不够，所以无法张拉到设计的张力，甚至完全不张拉。其造成的危害很大，严重时会导致桥梁的断裂。因此，如果能够准确地测出锚索/杆的现有张力（也称为“有效预应力”），也可以推断出钢绞线的连续性，从而有效地杜绝这类恶性事件的发生。 对于空悬的钢索、拉杆，其张力有较好的测试方法（基于自振频率）。而对于拉杆、特别是填充拉杆，由于其内部钢绞线与外套之间存在脱空现象，使得钢绞线与拉杆壳体间的振动不一致以及难以确定振动质量及抗弯刚度，使得张力测试非常困难。此外，埋入结构内部的锚索体系，基于自振频率的测试方法则有很大的局限，因此，迄今尚无有效的张力测试方法。 为此，在综合国内外现有先进技术的基础上，我们提出了基于等效质量法（TTEM）的埋入式预应力测试原理和方法：该方法通过对锚头激振并测试锚头的振动响应，从而可以推算埋入式锚索/杆的张力。 该方法已获得国家发明专利，专利号：ZL200910177856.5。 理论基础 埋入锚索与空悬锚索的边界条件有很大的不同，而且埋入式锚索无法对内部锚索激发自由振动，只能通过对锚头或露出锚索激振。因此，单纯依靠频率的测试方法有非常大的缺陷，严重影响了测试范围和测试精度。 为此，我们将锚头、垫板等简化为如下的模型。即将锚头与垫板、垫板与后面的混凝土或岩体的接触面模型化成如下的弹簧支撑体系。 该弹簧体系的刚性与张力（有效预应力）有关，当然张力越大，也越大。另一方面，在锚头激振诱发的系统基础自振频率可以简化表示为 其中，为振动体系的质量。 在上式中，如果为一常值，那么根据测试的基频即可较容易地测出张力。然而，通过实验发现，埋入式锚索在锚头激振时，其诱发的振动体系并非固定不变，而是会随着锚固力的变化而变化。锚固力越大，参与自由振动的质量也就越大。 在此基础上，我们提出了基于“等效质量”原理的有效张力测试理论和测试方法。利用激振锤（力锤）敲击锚头，并通过粘贴在锚头上的传感器拾取锚头的振动响应，从而能够快速、简单地测试锚索（杆）的现有张力[4]。 弹簧支撑钢材-钢材弹簧支撑 弹簧支撑 钢材-钢材 弹簧支撑 钢材-混凝土/岩体 图3 预应力测试的基本理论 图4 等效质量法测试的基本概念 同时，我们根据该理论开发了相应的张力测试技术（图4）和设备。经过大量的试验验证，证明了该理论的正确性。验证结果还表明，该技术的测试范围、精度和测试效率能够满足工程实际的要求，已达到了实用水平。 低张力时，振动体系小高张力时，振动体系大 低张力时，振动体系小 高张力时，振动体系大 图5 有效预应力与振动质量的关系 最后，利用回归得到的和，以及标定的、杆及激振锤的基本参数、垫板的面积即可测定同型预应力体系的张力： 其中，、、为标定参数，需要通过室内或现场标定得到。为大气压强，可取100KPa。为振动体系的质量，通过每次的测试测出： 其中，为激振锤的质量； 为激振锤的加速度时程，为系统的速度变化量，均通过测试计算得出。 配套检测设备 测试内容 测试对象：锚索（杆）、螺栓、悬索、拉杆 测试内容：张力（后张法的锚下应力）、悬索张力、拉杆张力 检测技术现状 预应力结构（混凝土梁、岩锚、吊杆、拉杆等）在运行的过程中，不可避免地会出现各种老化、劣化现象（如混凝土强度降低，预应力损失等）。同时，在预应力结构的制作中，预应力张力的损失也时有发生，严重时甚至造成安全隐患和垮桥等恶性事故，从