桥梁预应力张拉施工质量检测控制技术

桥梁预应力张拉施工质量检测控制技术大量现役预应力桥梁调查和检测结果表明，多数桥梁质量隐患来源于预应力张拉施工的质量控制不力。一、现役预应力桥梁主要病害及预应力施工现状预应力混凝土桥梁的病害主要是梁体下挠和梁体开裂。由于预应力筋的有效预应力失效或梁体裂缝，特别是纵向预应力损失过大引起下挠和底板横向裂缝进一步发展，当发展到一定程度，量变转为质变，梁体发生结构性破坏。预应力张拉质量控制一般采用“双控法”，施工工艺粗放、欠规范、缺乏严格有效的控制，目前施工工艺存在的问题如下：1、同束有效预应力不均匀度过大；2、同断面有效预应力大小和不均匀度不满足要求；3、预应力张拉控制存在问题，同步精度无法保证；4、锚具的质量存在问题往往被忽视；5、缺乏检测验收的评估手段。如何改进施工技术，在施工中有效地完成预应力施工，如何对整个桥梁预应力工程加以监控，如何对已完成的桥梁预应力工程实施有效全面的检测、验收已经成为亟待解决的重要问题。二、锚具质量检测技术有效控制锚具质量，用科学、准确的试验方法对锚具质量进行检测和评价。锚具组装件的外观及性能除应符合国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370）的要求。由于终身受力，而且处于低应力状态，锚具既要有良好的跟进，又要有防滑防松装置，同时务必作具有重复精度的周期荷载试验，完毕后无任何裂纹产生。由于现行的人工加载试验设备无法达到周期荷载试验的要求，可采用预应力锚具和连接器综合试验台。预应力锚具和连接器综合试验台克服了一般的试验台架手工加载、人为因素影响大、质量难以控制的缺点。整个试验过程完全由计算机控制，可实现全过程的有效监控，具有高精度、重复精度和操作安全、可靠的特点，能准确、科学地对锚具性能进行检测和评价。计算机设有人机对话界面，只要输入试验要求的参数，开动泵站，即可进入计算机自动控制，屏幕上清晰显示试验过程中的图像与数据，实现实时跟踪控制。一旦进入屈服区或图像异常，立即报警，提醒操作人员注意避免事故发生。加载时自动生成周期图像，具有峰值留存功能。对连接器试验，可自动定心和调索。所有试验均能自动打印实验结果（含图像与数据），并出具相应的试验报告。试验过程中采集的数据自动保存，并可任意设定步长、打印数据清单。三、张拉施工跟踪控制1、摩阻的动态测试张拉同时进行摩阻的动态测试（含锚口、锚垫板、管道摩阻），调整张拉应力。2、同步控制内容、精度及频率在预应力张拉过程中，张拉过程控制包括：单束钢绞线两端张拉同步性、多束钢绞线对称张拉同步性、张拉停顿点同步性。张拉过程控制精度：张拉同步性控制精度为±2％；张拉控制应力控制精度为±1.5％。对张拉过程进行控制，能及时发现施工中存在的问题，完善施工工艺和方法。张拉直接影响有效预应力大小和同断面的不均匀度，其控制频数：一般桥梁不宜少于10%；对于连续梁桥、连续刚构桥等重要桥梁应加大控制频数（20%），确保张拉操作人员的工作和张拉器材的使用达到良好的效果。张拉跟踪控制需保持张拉过程中两端的同步性，传统方法是在张拉时，梁体两端操作人员通过步话机联系，相互报告张拉值、伸长值的数据。由于两端张拉同步性要求高，在张拉过程中，应增加停顿次数。加载到张拉控制应力应保证其精度和足够的持荷时间，再缓缓同步放张锚固。但数据记录、表报处理费时费事。3、跟踪控制方法现有数显式张拉控制系统能对张拉过程中的压力和位移进行实时检测，指导张拉。张拉控制仪的数显控制箱，可与油压传感器和位移传感器连接并接受其信号，进行数字化显示，同时连接计算机，并将其存储的压力和位移数据作为张拉结果打印。此外，张拉控制仪相互之间可以进行无线通信，分别将该仪器安装在梁体的两端进行张拉时，可将其伸长值、张拉值进行数据互相传输并显示，避免了油粘度、摩阻、内泄漏、人为读数等的影响。使用时，给张拉千斤顶的进油口配上三通接头，其中两个接头分别连接油压传感器和位移传感器，并将油压传感器和位移传感器的另一端连接到数显式张拉控制仪上，即可对张拉过程中的压力和位移进行实时检测。需要打印张拉数据时，可把数显式张拉控制仪连接到计算机及打印设备打印即可，同时还能进行摩阻的动态测试（含锚口、锚垫板、管道摩阻）。施工中利用数显式张拉控制仪对张拉进行控制，可更准确地进行两端同步张拉。位于梁体两端的数显式张拉控制仪可同时显示本机和对方的数据，并根据对方当前的张拉力值，及时做出调整，可以更准确地进行两端同步张拉，而且仪器自动记录了所有张拉数据，可根据需要打印出来。数显拉控制仪检测原理图对特殊结构张拉有专门技术控制，如：连续刚构桥竖向索预应力施工控制；连续T梁、箱梁桥现浇连续段预应力施工控制；环形束预应力施工控制；连续刚构合龙段施工控制。四、有效预应力检测与验收1、检测验收内容和频率预应力筋张拉后，24h内进行检测，以便准确掌握张拉质量，及时进行灌浆封锚；索张拉后，1h内检测整束预应力筋和单根钢绞线的有效预应力，能做到检测控制及时，方便可靠，达到张拉质量控制的目标。质量检测控制要求：单根钢绞线和整束预应力钢筋有效预应力大小允许偏差±5％；有效预应力同束不均匀度允许偏差±5％；有效预应力同断面不均匀度允许偏差±2％。检测以抽检为主，检测频数一般不少于10%，但对重要部位，还应加大检测频数。预应力张拉施工前进行规程学习，张拉开始时要加大检测力度，取检测总量的40%，边检测边指导，待质量稳定后，以总量的50%进行长期抽检，最后10%在张拉结束前检测。这样通过检测，保证工艺的全面贯彻，同时也是控制施工结果的有力手段，达到全面控制的目的。对连续梁桥，由于按节段挂篮施工，采用连接器，每一节段短，连接器由周边P型锚进入中心锚具，绞线易打绞，必须严格梳编穿束，否则不均匀度偏差十分严重，故应加大检测频数：不得小于20%。对连续刚构桥的跨中节段，合龙前后必须实行全面的检测。合龙段筋束长、贯穿节段多，加之每束绞线根数多，易发生相互缠绕而导致有效预应力不均。为确保合龙段预应力施工质量，必须加大对边、中跨合龙段的检测控制力度，其频数不得小于20%，同时进行摩阻和回缩测试，并控制限位板尺寸。2、有效预应力检测原理和方法同束有效预应力检测的传统方法是在钢绞线上贴应变片，但其可靠性差、精度低，并受贴片水平影响。也可采用割断钢绞线安装力传感器进行测试，但存在价格、安装、安全等问题。对整束有效预应力检测，传统方法是于锚下埋设空心式传感器来检测同断面有效预应力。目前普遍采用钢弦式压力传感器，但对安装要求高，否则测试误差很大。预应力张拉锚固自动控制综合测试仪，利用锚固体系的弹模效应和最小应力跟踪原理进行有效预应力的检测，数显仪直接显示张拉力的大小和相应的伸长值，并自动发射无线传输。同时利用张拉中一端施力向另一端传递的原理，进行摩阻测试，以准确悉知有效预应力。它能准确测出单根和整束预应力筋的锚下有效预应力（精度达到1.5%FS），该仪器在现有传统张拉器具的基础上，将计算机技术和测试技术结合，充分利用计算机资源实现普通测试仪器不能实现的大容量、复杂处理分析、数据管理、通讯及显示直观、易于升级的能力。该仪器采用计算机自动控制，对油泵进行了自动化设计，对千斤顶进行了适用性改进，并进行了自动控制系统软硬件开发和系统集成优化。它由液压泵站系统、千斤顶系统、计算机控制系统组成，如下图所示：预应力张拉锚固自动控制综合测试仪原理图该检测仪器于检测完毕后可自动评定其梳束、编束、穿束、调束的工艺水平以及张拉控制水平,做到以有限的检测达到全面控制预应力施工质量的目的。同时还可实现远程接收数据，并形成评估意见,作为有效预应力检测控制和验收评估的依据。五、结语积极开展桥梁预应力施工跟踪检测和过程验收是保证桥梁结构的设计预应力度，防止预应力桥梁开裂和超限下挠，是保证桥梁的行车舒适度、保证桥梁结构的安全和耐久性的根本途径。