混凝土梁橋預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制檢測(cè)技術(shù)

1、摘要預(yù)應(yīng)力鋼束是對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁構(gòu)架當(dāng)中十分重要的部件，其性能的好壞直接決定整體的使用情況，預(yù)應(yīng)力損失很大程度上會(huì)對(duì)橋梁的形狀、結(jié)構(gòu)以與使用年限產(chǎn)生很大的影響。因此，對(duì)于鋼束有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)、評(píng)估以與相關(guān)的計(jì)算，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁具有十分重大的意思價(jià)值。本文針對(duì)這種情況進(jìn)行了系統(tǒng)性的探討。這篇文章依據(jù)國家西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目大中跨徑混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)研究為參考，借助相關(guān)專家研究出的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程分布規(guī)律的探究成果，進(jìn)行了詳細(xì)的探究。在實(shí)橋預(yù)留測(cè)點(diǎn)處，通過橫位移增量法檢測(cè)方法對(duì)鋼束的有效預(yù)力進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，通過一定的規(guī)律計(jì)算出實(shí)際數(shù)據(jù)。對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)建立科學(xué)化的模型，同時(shí)，遵循一定的規(guī)律

2、計(jì)算出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。并且通過鋼束有效預(yù)應(yīng)力實(shí)際測(cè)試結(jié)果和計(jì)劃值做詳細(xì)的對(duì)比，以此來判別當(dāng)前階段與影流損失的情況。同時(shí)，根據(jù)規(guī)狀態(tài)下主梁上下緣混凝土應(yīng)力實(shí)際布局狀況，按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)實(shí)際的操作，同時(shí)對(duì)已經(jīng)通過抽檢的鋼束預(yù)應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量出實(shí)際值。橋梁在實(shí)際使用階段，會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣復(fù)雜的原因而產(chǎn)生相應(yīng)的影響，特別是預(yù)應(yīng)力損失造成的影響。因此，為了更好的保障橋梁的安全性問題，本文通過利用MIDAS空間模型，同時(shí)，考慮到更多可能的發(fā)生的狀況，對(duì)橋梁的安全性做出了相應(yīng)的檢驗(yàn)分析，從理論情況來看，該座大橋在投入使用30年后很大程度上會(huì)出現(xiàn)開裂的現(xiàn)狀，因此，強(qiáng)烈建議在地板出預(yù)留管道處添加相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力鋼束或者是增添

3、體外預(yù)應(yīng)力束以此來增強(qiáng)大橋的強(qiáng)度。關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力損失，有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測(cè)，結(jié)構(gòu)安全性分析。60 / 65AbstractPrestressed steel beam is very important for the prestressed concrete bridge structure of the components, its performance decides the overall usage, the prestress loss will largely affect the shape, structure and service life of the big bridg

4、e. Therefore, it is of great value to the prestressed concrete bridge for the detection, evaluation and calculation of the effective prestress of steel beams. This paper makes a systematic study on this kind of situation.This article on the basis of western transport projects "medium and large

5、span prestressed concrete bridge detection technology research" as a reference, with the help of experts of the prestressed steel beam along the distribution of research results, carried out a detailed inquiry. The effective pre tension of the steel beam is measured by the method of the displac

6、ement increment method, and the actual data is calculated by the method of the displacement increment method. To establish a scientific model of the structural data of the bridge, at the same time, to follow certain rules to calculate the corresponding data. By comparing the actual test results and

7、the planned value of the effective prestress of the steel beam, the results of the current stage and the loss of the shadow flow can be judged. At the same time, according to the rules of the main beam on the bottom edge of the concrete stress distribution conditions, according to the corresponding

8、standard into the actual operation, at the same time on the steel beam has been measured by the test of the actual value.Bridge in the actual use of the stage, because of a variety of complex causes and the corresponding impact, especially the impact caused by the loss of prestress. Therefore, in or

9、der to better protect the safety of the bridge, through the use of MIDAS space model, at the same time, taking into account the more likely occurrence situation, the safety of the bridge has made the corresponding analysis test, from the theoretical perspective, the use of bridge crack status will a

10、ppear after 30 years largely in input therefore strongly recommended in the floor of the pipeline at the reservation and add the corresponding prestressed steel beam or adding external prestressed tendons in order to enhance the strength of the bridge.Key words: Prestress loss; Effective prestress f

11、orecast; Analysis of structural safety目錄摘要1Abstract21緒論11.1研究背景11.2預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害與成因21.2.1預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害現(xiàn)象21.2.2病害成因31.3國外有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)研究現(xiàn)狀41.3.1國外研究現(xiàn)狀51.3.2國研究現(xiàn)狀 可加容51.4本文研究的目的和主要容91.4.1研究目的91.4.2主要容101.5研究容、技術(shù)路線和創(chuàng)新點(diǎn)111.5.1研究容111.5.2技術(shù)路線的創(chuàng)新點(diǎn)121.6本文采用的技術(shù)路線122有效預(yù)應(yīng)力評(píng)價(jià)方法142.1基本假定142.2鋼束的測(cè)試分類142.3鋼束沿程分布模擬152.3.1平緩束15

12、2.4復(fù)雜鋼束有效預(yù)應(yīng)力的模擬192.4.1預(yù)應(yīng)力損失與有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算192.4.2有效預(yù)應(yīng)力的模擬242.5同一截面不同鋼束間有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測(cè)272.5.1基本假定272.5.2錨固損失l2簡化計(jì)算282.5.3同一截面各對(duì)稱鋼束間有效預(yù)應(yīng)力的關(guān)系原理293預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程施工313.1預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程特點(diǎn)313.1.1我國預(yù)應(yīng)力混凝土的現(xiàn)狀313.2預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程施工中預(yù)應(yīng)力損失與其控制323.2.1預(yù)應(yīng)力損失323.3預(yù)應(yīng)力鋼絞線斷絲或滑絲363.4預(yù)應(yīng)力不均勻363.4.1減少預(yù)應(yīng)力損失的措施373.5本章小節(jié)394預(yù)應(yīng)力精細(xì)化施工技術(shù)404.1錨具與其安裝就位質(zhì)量控制404.1.1錨具質(zhì)量

13、控制404.1.2錨具安裝就位質(zhì)量控制414.2錨具施工中引起的預(yù)應(yīng)力缺陷414.2.1孔道中心線與錨頭墊板面不垂直或墊板中心偏離孔道軸線414.2.2錨具夾片滑絲412.2.3錨具碎裂424.3鋼束的梳編穿束工藝424.3.1鋼絞線發(fā)生纏繞的原因424.3.2鋼束梳編穿束工藝434.4預(yù)應(yīng)力拉施工474.4.1拉前的準(zhǔn)備工作474.4.2 拉施工工藝484.4.3拉設(shè)備485錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)505.1錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)505.2錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)最常用的方法505.3錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)的頻率525.4錨下預(yù)應(yīng)力檢測(cè)過程中所出現(xiàn)的問題535.4.1錨下有效預(yù)應(yīng)力值小于控制拉預(yù)應(yīng)力值的

14、原因535.4.2有效預(yù)應(yīng)力值大于控制拉預(yù)應(yīng)力值的原因535.5小結(jié)546結(jié)論與展望566.1結(jié)論566.2展望56參考文獻(xiàn)581緒論1.1研究背景根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的相關(guān)信息記載，德國是其出現(xiàn)最早的地區(qū)，隨后隨著其不斷的發(fā)展，開始不斷擴(kuò)散到其他地區(qū)，主要有美國、日本以與歐洲等。早在19世紀(jì)50年代之前，因?yàn)楦鞣矫娴南拗?，主要包括施工技術(shù)和材料，所以應(yīng)用相對(duì)廣泛的是中小跨徑的簡支梁和拱橋。從19世紀(jì)50年代開始，建筑材料和施工技術(shù)等方面發(fā)展迅速，在橋梁的建設(shè)過程中，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，并且通過了日常生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)，其使用開始逐步擴(kuò)散至世界各個(gè)地區(qū)。上個(gè)世紀(jì)中期，我國在橋梁建設(shè)

15、方面的研究方向有所改變，對(duì)小跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，并成功實(shí)現(xiàn)國首個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的構(gòu)建，其跨徑長達(dá)20米。自此以后，在公路橋梁的建設(shè)過程中，該項(xiàng)技術(shù)有了廣泛的應(yīng)用，與之相關(guān)的裝配標(biāo)準(zhǔn)圖也通過出版的方式展現(xiàn)出來。到上個(gè)世紀(jì)60年代，國首座Z型剛構(gòu)橋成功建成，這是我國第一次使用懸臂施工的方式進(jìn)行的橋梁建設(shè)過程。20世紀(jì)70年代，一座形狀特殊的簡支梁橋成功建成，呈現(xiàn)出魚腹的形狀，坐落于，該橋梁的跨徑長達(dá)52米。隨后在1976年，一座具有一定長度的橋梁建設(shè)成功，即便是現(xiàn)在，國也還沒有比之更長的橋梁建筑出現(xiàn)，這座橋長達(dá)3km，建立于。緊接著，預(yù)應(yīng)力梁橋在國有了進(jìn)一步的發(fā)展，已經(jīng)開始

16、出現(xiàn)連續(xù)梁橋的工程建設(shè)。從上個(gè)世紀(jì)80年代開始，國在進(jìn)行橋梁建設(shè)的過程中對(duì)懸臂施工的方式已經(jīng)相當(dāng)熟練，預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的建設(shè)已經(jīng)廣泛存在，一直到90年代前期，隨著相關(guān)設(shè)備和工藝的不斷進(jìn)步和完善，實(shí)現(xiàn)大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的建設(shè)是其中的一個(gè)必然趨勢(shì)，在這之后，國橋梁開始向大跨徑的方向發(fā)展，同時(shí)在結(jié)構(gòu)方面也更傾向于連續(xù)剛構(gòu)的橋梁。在1997年的時(shí)候，我國成功建成虎門輔航道橋，這座橋同時(shí)具備大跨徑和連續(xù)剛構(gòu)的特點(diǎn)，在當(dāng)時(shí)那個(gè)年代，是同類型梁橋中，其跨徑長度創(chuàng)世界之最。國正處于改革開放進(jìn)行時(shí)，各個(gè)方面的發(fā)展都取得了一定的進(jìn)步，基于這樣的現(xiàn)狀，各種交通設(shè)施需要進(jìn)一步發(fā)展才能滿足人們新的需求，包括公路橋梁

17、以與城市橋梁等。人們對(duì)交通設(shè)施的要求在不斷的提高，而國交通設(shè)施的現(xiàn)狀表現(xiàn)出一定的落后性，兩者之間存在巨大落差和矛盾，為了解決這一問題，我國經(jīng)歷了數(shù)十年的時(shí)間，加大力度發(fā)展橋梁建設(shè)，并在這方面取得了比較一定成績。經(jīng)過多年的努力，在全國圍實(shí)現(xiàn)多個(gè)橋梁的成功建設(shè)，在這些橋梁中，更多的還是中跨徑和小跨徑的橋梁。1.2預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害與成因1.2.1預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害現(xiàn)象在交通事業(yè)快讀發(fā)展的階段，除了大量交通設(shè)施的成功建設(shè)，對(duì)于部分已有的橋梁，基于各種環(huán)境因素的不利影響，其預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)也會(huì)受到各種損害。對(duì)于正在使用的各種預(yù)應(yīng)力橋梁，它們受到的損害主要表現(xiàn)在梁體出現(xiàn)裂縫、外漏的鋼線被腐蝕生銹、梁體裂縫

18、情況加重以與跨中撓度加大等情況(圖1.2.1)，橋梁各方面的功能性都會(huì)受到一定的影響?？缰袚隙群土旱装逯g存在相互影響的關(guān)系，前者撓度的加大將會(huì)對(duì)后者的開裂造成不利影響，兩者之間的影響是相互的，與此同時(shí)還會(huì)伴隨著其他各種情況的發(fā)生，包括鋼筋銹蝕、持久度以與強(qiáng)度受損等等，這一系列的問題都使得橋梁的正常運(yùn)營存在各種隱患，其使用周期以與正常運(yùn)營過程都會(huì)受到不利影響。下面簡單介紹國幾座著名橋梁使用過程中面臨的各種情況。圖1.2.1橋梁病害黃河公路大橋，于1976年建成，跨徑長達(dá)50米，整個(gè)橋長達(dá)3千米。經(jīng)過多年的使用之后，橋體不可避免的受到一些損害，首先有裂縫出現(xiàn)在其局部，并且存在坑槽的情況；在橋梁的

19、重要部位主梁中，結(jié)構(gòu)中的鋼筋保護(hù)層出現(xiàn)比較嚴(yán)重的剝落情況，在某些局部區(qū)域甚至出現(xiàn)鋼筋裸露的情況，另外，預(yù)應(yīng)力鋼筋存在被銹蝕的現(xiàn)象；除此之外梁體上面已經(jīng)有較多微笑的裂縫，存在下?lián)系默F(xiàn)象?；㈤T大橋輔航道橋，在其剛剛建設(shè)成功的時(shí)期，其跨徑的長度存在明顯優(yōu)勢(shì)，曾創(chuàng)世界之最。有相關(guān)人員對(duì)其實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行多年的觀測(cè)，結(jié)果顯示，其墩頂角并沒有出現(xiàn)明顯的位移，其承臺(tái)在豎直方向上位置的變化也相對(duì)較小，但是由于混凝土收縮徐變等原因，導(dǎo)致其跨中撓度向不斷增大的方向發(fā)展。根據(jù)相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，對(duì)比其剛剛建成時(shí)的狀態(tài)，這座橋跨中下?lián)系某潭缺容^明顯，左幅橋和右幅橋的累計(jì)下?lián)戏謩e為22.2cm和20.7cm。1994年，金山

20、大橋于建成，是一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁。經(jīng)過7年的運(yùn)營之后，其主跨中表現(xiàn)出下?lián)犀F(xiàn)象，累計(jì)下?lián)线_(dá)22cm，另外有較多的斜向裂縫出現(xiàn)在其主跨箱梁腹板。團(tuán)山河大橋于2000年建成，是一座斜交空心板橋。經(jīng)過7年的運(yùn)營之后，其空心板部位的鋼筋裸露現(xiàn)象嚴(yán)重，同時(shí)伴隨著明顯的麻面現(xiàn)象；另外，不止50%的梁體都存在明顯的縱向裂縫情況；有橫向裂縫出現(xiàn)在大量的梁體中，具體表現(xiàn)在跨中附近的地板上，其中情況最嚴(yán)重的莫過于第四孔左幅，橫線裂縫的現(xiàn)象出現(xiàn)在該部位的所有空心板中，對(duì)于其中的邊梁，裂縫幾乎連接腹板和頂板，其寬度最寬達(dá)到0.5mm。山河大橋是一座規(guī)模較大的橋梁建筑，整個(gè)橋體跨越山河，坐落于102國道山海關(guān)段

21、。在經(jīng)歷了多年的運(yùn)營之后，其梁體下?lián)犀F(xiàn)象明顯，累計(jì)量達(dá)50mm，有大量的寬度大約為0.2mm的裂縫出現(xiàn)在其腹板部位，其中寬度最大的達(dá)到0.42mm，另外其保護(hù)層以與鋼筋等結(jié)構(gòu)都受到嚴(yán)重?fù)p害，橋梁的行車過程存在較大的安全隱患。因?yàn)樵陬A(yù)應(yīng)力技術(shù)方面的認(rèn)知不足，另外沒有有效控制其預(yù)應(yīng)力筋危害的發(fā)展，再加上其使用過程缺少規(guī)性以與后期養(yǎng)護(hù)不足等，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)各種工程事故，嚴(yán)重的還可能出現(xiàn)橋梁垮塌的情況，最終使得各個(gè)方面的利益都受到嚴(yán)重?fù)p害。1.2.2病害成因我們都知道，在各種環(huán)境以與材料的作用下，混凝土的結(jié)構(gòu)性能都會(huì)受到一定影響，輕則受到損傷，重則被損壞，這個(gè)過程的發(fā)展是必然的。就預(yù)應(yīng)力混凝

22、土橋梁而言，這種情況通常表現(xiàn)在混凝土在結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)出的不同以與混凝土各方面功能性的退化等的出現(xiàn)與這些情況的進(jìn)一步加劇等?；炷两Y(jié)構(gòu)的變化呈現(xiàn)出非線性的狀態(tài)，該過程相當(dāng)復(fù)雜，在對(duì)之進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候并不能得到精確的結(jié)果。根據(jù)美國混凝土學(xué)會(huì)的相關(guān)報(bào)告顯示，對(duì)混凝土的收縮和徐變過程產(chǎn)生影響的所有因素中，其自身同時(shí)也屬于一個(gè)隨機(jī)變量，并且其變異系數(shù)通常高于15%，對(duì)于眾多預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁來說，如果其下?lián)铣潭冗^于明顯，則表示在估算混凝土的結(jié)構(gòu)屬性與其對(duì)橋梁使用壽命的影響程度時(shí)還不夠全面。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋受到損傷的時(shí)候，特別是其有效預(yù)應(yīng)力受到不利影響，通常情況下會(huì)對(duì)橋梁的使用壽命造成一定影響，如果情況比較嚴(yán)重，橋

23、梁的正常使用過程將會(huì)存在各種安全隱患。根據(jù)以上所述不難發(fā)現(xiàn)，橋梁主跨下?lián)线^大以與斜縫裂的產(chǎn)生等橋梁病害現(xiàn)象的存在相對(duì)廣泛，而這些病害的出現(xiàn)大多數(shù)都與預(yù)應(yīng)力減小相關(guān)。所以為了保障橋梁結(jié)構(gòu)的安全性并實(shí)現(xiàn)其使用壽命的長期性，有必要對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土新建橋梁展開深入研究。由于受到材料、施工以與外界環(huán)境等因素的作用，處于在役階段的橋梁存在預(yù)應(yīng)力損失的現(xiàn)象。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該將對(duì)應(yīng)的應(yīng)力損失減去，經(jīng)過這樣的處理之后得到的預(yù)應(yīng)力才是鋼筋預(yù)應(yīng)力值。對(duì)于正處于在建和在役階段的橋梁，其施工過程通常采取的是后法，所以當(dāng)對(duì)之進(jìn)行正常的使用時(shí)，應(yīng)該從一下幾個(gè)方面對(duì)其損失進(jìn)行考慮。應(yīng)力筋與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失l

24、1具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失l2凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失l4筋松弛引起的應(yīng)力損失l5混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失l6當(dāng)橋梁所處的階段為在役與在建的時(shí)候，并不能準(zhǔn)確獲知其結(jié)構(gòu)實(shí)際的有效預(yù)應(yīng)力。就現(xiàn)階段而言，在設(shè)計(jì)和施工過程中使用的有效預(yù)應(yīng)力是通過計(jì)算獲得，通常情況下，都是充分利用各種設(shè)計(jì)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合相關(guān)的公式原理，進(jìn)而展開對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失估算；進(jìn)行具體的施工時(shí)，其控制過程主要依賴于鋼束拉值。很顯然，在整個(gè)建設(shè)期間，各種不確定因素是必然存在的，包括在施工和控制等方面存在的誤差；當(dāng)橋梁處于運(yùn)營期間，在各方面原因的影響下，與計(jì)算值相比，預(yù)應(yīng)力鋼束力的具體數(shù)值將會(huì)有所不同，這對(duì)橋梁的功

25、能性與其使用壽命造成一定影響，甚至將會(huì)讓橋梁的使用過程的安全性失去有效保障，造成安全事故。1.3國外有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)研究現(xiàn)狀仔細(xì)分析以上各種橋梁病害，不難發(fā)現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在構(gòu)建力結(jié)構(gòu)的過程中，主要依賴于預(yù)拉預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋是其重要的受力結(jié)構(gòu)，各方面都于預(yù)應(yīng)力密切相關(guān)，因此在對(duì)橋梁的工作性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候，最重要的就是對(duì)其有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)的了解。因此，有必要采取相關(guān)措施檢測(cè)橋梁鋼束的有效預(yù)應(yīng)力，密切關(guān)注橋梁預(yù)應(yīng)力筋的具體情況，以便能夠與時(shí)發(fā)現(xiàn)并問題并找出其具體原因，進(jìn)而使得改進(jìn)過程具有較強(qiáng)目的性，從而減少甚至是避免各種安全事故的發(fā)生。1.3.1國外研究現(xiàn)狀早在1978年的時(shí)候，Tse就

26、從理論的角度提出這樣的觀點(diǎn)，由于在軸向上，梁體的壓力減小，均質(zhì)梁的振動(dòng)頻率會(huì)因?yàn)檫@個(gè)力的作用發(fā)生變化。1982年到1988年期間，有多位學(xué)者展開試驗(yàn)對(duì)橋梁多個(gè)結(jié)構(gòu)的單元?jiǎng)偠冗M(jìn)行測(cè)定。1990年的時(shí)候，Buckle兩座橋梁之間是否存在了裂縫進(jìn)行測(cè)定，他展開的一系列試驗(yàn)主要依托于梁體振動(dòng)的特性。1994年，有學(xué)者通過定量的方式對(duì)梁體剛度受到永存預(yù)應(yīng)力的影響，他們使用的原理為橋梁的振動(dòng)頻率；他們通過建立室模型進(jìn)行試驗(yàn)，得到的結(jié)論為：從理論上來說，對(duì)于質(zhì)地均勻的構(gòu)件，理想的狀態(tài)應(yīng)該是隨著預(yù)應(yīng)力的減小，頻率呈現(xiàn)出逐漸增大的發(fā)展趨勢(shì)；事實(shí)上，因?yàn)榇嬖谳S向壓力荷載，所以構(gòu)件將會(huì)有所增強(qiáng)，隨著預(yù)應(yīng)力的增大，頻

27、率將會(huì)逐漸增大，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)之進(jìn)行進(jìn)一步的推導(dǎo)，求取有效剛度(EI)的值，可以通過以下表達(dá)式來表示二者之間的關(guān)系：(EI)e=(1+1.75Nfe)EIg (1.3.1)式中，N為軸向壓力(正數(shù));fe為混凝土抗壓強(qiáng)度;Elg為鋼筋混凝土梁的剛度;從表達(dá)式可看出，軸向力N和有效剛度(EI)e。之間是線性關(guān)系，但是他們的試驗(yàn)僅對(duì)矩形截面形心處直線布束模型作了研究，缺少其他布束形式(例如曲線布束、偏心直線布束)和其他截面形式的研究。A.Dallasta和Lades對(duì)混凝土簡支梁的研究，應(yīng)用Kirchhoff動(dòng)力模型，用變分法進(jìn)行推導(dǎo)得:n2n44mL4Ec-NAcIc+(Ey+NAy)I

28、y(1.3.2)式中Ey, Ay, Iy、一一預(yù)應(yīng)力束的彈性模量、截面積、慣性矩;Ec , Ac, Ic一一混凝土的彈性模量、截面積梁的慣性矩;m單位長度的質(zhì)量，由于拉力N 的項(xiàng)與和奇成比例其值遠(yuǎn)小于E、和耳項(xiàng)，而且I、通常比I小很多，因此，基本上可以忽略梁受到的來自鋼束預(yù)應(yīng)力的振頻影響。德國學(xué)者Jorge F.Unger在2006年的時(shí)候進(jìn)行了一個(gè)試驗(yàn)，研究的容主要是從開裂狀態(tài)一直發(fā)展至被破壞的狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力混凝土梁表現(xiàn)出的動(dòng)力特性參數(shù)。其測(cè)量的數(shù)據(jù)顯示，試驗(yàn)過程中使用到的方法本身存在不足，另外，當(dāng)梁體的破壞形態(tài)處于早起階段時(shí)，識(shí)別梁體受到損傷過程存在一定難度，而當(dāng)其受到的損傷狀態(tài)趨于極限的時(shí)

29、候，可以對(duì)之進(jìn)行有效識(shí)別。1.3.2國研究現(xiàn)狀 可加容通過搜集大量相關(guān)資料并對(duì)之進(jìn)行分析調(diào)研之后我們發(fā)現(xiàn)，在對(duì)有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，由于相關(guān)的技術(shù)本身存在的不足，再加上其計(jì)算過程存在各種不確定因素，以至于國這方面的發(fā)展進(jìn)程不夠理想。整體而言，在有效預(yù)應(yīng)力的檢測(cè)評(píng)估方面，我們要走的路還很長。就這方面的研究，長安大學(xué)相對(duì)來說更加深入，下面對(duì)其研究成果進(jìn)行總結(jié)：1、靜測(cè)法靜測(cè)法原理:將一個(gè)橫向的荷載加載于預(yù)應(yīng)力鋼絞線上，在橫向方向上始終保持位移不變，在這種情況下，橫向荷載于鋼束與力之間的關(guān)系基本上可以認(rèn)為是成正比的，然后進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)并得到具體的數(shù)據(jù)，就能夠得到在某個(gè)特定的位移下兩者之間的比例系

30、數(shù)，所以在橫向位移固定的時(shí)候，將一個(gè)橫向荷載加載于預(yù)應(yīng)力鋼絞線中，就能夠根據(jù)求得的關(guān)系式獲得對(duì)應(yīng)的有效預(yù)應(yīng)力。為了盡可能的減低系統(tǒng)中存在的誤差，在求取鋼束預(yù)力的時(shí)候，首先應(yīng)該分別求取橫向位移以與對(duì)應(yīng)的橫向荷載各自的差值，并利用它們之間關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。所得公式如下:F=lT4(1.3.3)要求出預(yù)力F，我們可以通過一些具體的實(shí)驗(yàn)測(cè)出以與對(duì)應(yīng)的T，通過相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算。其中無論是還是T，他們都是出自長按大學(xué)的索力力測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試得來的，最為寶貴的一點(diǎn)就是這個(gè)儀器是我國自主研發(fā)并得到完整的驗(yàn)證。2、動(dòng)測(cè)法動(dòng)測(cè)法是一種直觀直接的測(cè)量之法，它完全不同于靜測(cè)法。這種方法主要是通過在特殊情況下的環(huán)境振動(dòng)拉索

31、，然后用最新的傳感器記錄全程數(shù)據(jù)，以此來識(shí)別拉索應(yīng)有的振動(dòng)頻率。不過由于索拉力和其對(duì)應(yīng)的頻率之間有著一種極為微妙的關(guān)系，因此我們可以通過測(cè)量頻率來間接的得到我們需要的拉索索力，這種方法在斜拉橋的索力測(cè)量之中使用特別廣。想要測(cè)試橋梁部鋼束的有效預(yù)應(yīng)力的話必須要利用動(dòng)測(cè)之法來測(cè)試，其最為基本的一種思路為：通過對(duì)現(xiàn)有橋梁梁體進(jìn)行局部性質(zhì)的破損，然后剝離出一定長度的鋼束，再然后通過拉儀將對(duì)應(yīng)的鋼束拉起，用特有的測(cè)試長度對(duì)它進(jìn)行簡支，最后通過鋼束頻率來測(cè)試計(jì)算出鋼束實(shí)際的預(yù)應(yīng)力。3、應(yīng)力釋放法應(yīng)力的釋放之法一般用在鋼結(jié)構(gòu)中殘余應(yīng)力的測(cè)試，其最基本的工作原理就是對(duì)最為初始的約束應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)試構(gòu)件，然后

32、通過相應(yīng)的機(jī)械切割來不斷的釋放被約束的應(yīng)力，接著使用特定的儀器測(cè)量出在構(gòu)件被切割后的應(yīng)力變化量，最后根據(jù)相關(guān)的材料得出結(jié)論。這種方法之下求到的本構(gòu)關(guān)系便是構(gòu)件的最為真實(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，其最后需要根據(jù)截面的平衡原理求出截面對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力。4、剛度法測(cè)量有效預(yù)應(yīng)力在預(yù)應(yīng)力的混凝土中的支梁上固有的振動(dòng)一般都是采取Eluer-Bernoulli梁對(duì)應(yīng)的曲振方程：EIY(4)+my+Ny=0 （1.3.4）可利用簡支梁的邊界條件推導(dǎo)出其固有頻率與拉力的關(guān)系為：n2=(nL)4ELm-(nL)2Nm (1.3.5)當(dāng)EI, m均為常數(shù)時(shí)，等截面簡的支梁采用Kirchhoff動(dòng)力模型:Eb-NApIp+(Ec-N

33、AC)IC01*dx3+m01*dx3 (1.3.6)x3,t=n=1exp(int)nsin(nx3L) (1.3.7)得：n2=1m(nL)4Ep-NAPIP+(EC+NAc)IC (1.3.8)式中:Ap,Ep,Ip，分別為梁的截面面積，彈性模量和慣性矩; Ac,Ec,Ic分別為預(yù)應(yīng)力鋼束的截面面積，彈性模量和慣性矩:N為拉力。由公式(1.3.5)和(1.3.7)可以明顯看出簡支梁的振動(dòng)頻率隨預(yù)力D增大而減小，但是在試驗(yàn)中卻發(fā)現(xiàn)簡支梁的振動(dòng)頻率隨預(yù)力的增大而增大的，這是因?yàn)榭v向力的存在改變了簡支梁的剛度，所以采用修正剛度的方法來計(jì)算簡支梁的振動(dòng)頻率。根據(jù)簡支梁的真實(shí)縱向錨固力N和基頻，結(jié)

34、合大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算回歸分析推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)的有效剛度Rc，空心板的Rc隨N的變化規(guī)律如下:Rc=1+1.9(NAfcn)EI (1.3.9)式中: Rc一預(yù)應(yīng)力混凝土梁的有效剛度;EI一鋼筋混凝土梁的毛截面剛度;N一預(yù)應(yīng)力混凝土梁的有效預(yù)應(yīng)力(KN );A一梁的毛截面面積(m²);fcn一混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。由于預(yù)力對(duì)混凝土簡支梁振動(dòng)頻率的影響，且必須推導(dǎo)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的有效剛度ElRc與軸向力N之間的關(guān)系，這就需要試驗(yàn)來確定不同截面形式下的簡支梁的有效剛度與軸向力之間關(guān)系。5、基于開裂彎矩的有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)理論首次開裂彎矩法當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土梁出現(xiàn)可見的裂縫時(shí)，可以認(rèn)為梁截面承受的彎矩即是開裂彎

35、矩，通過首次開裂彎矩推導(dǎo)出有效預(yù)應(yīng)力Npl的公式。Npl=Mcrly0I0-frI1An+epnynIn (1.3.10)式中:.yn,An,In一梁底至凈截面形心距離，不包括預(yù)應(yīng)力筋在的混凝土換算截面面積和凈截面慣性矩;y0,A0,I0一梁底至包括全部預(yù)應(yīng)力筋在的混凝土截面形心的距離，換算截面的面積和換算截面的慣性矩;Mcrl一首次開裂彎矩(Nmm)，fr一混凝土的彎曲拉拉強(qiáng)度(MPa ) ;epn一預(yù)應(yīng)力鋼筋合力對(duì)不包括預(yù)應(yīng)力鋼筋在的混凝土截面偏心矩。二次開裂彎矩法混凝土的受拉邊緣開裂后，裂縫將進(jìn)一步向上發(fā)展，如果荷載繼續(xù)增加，使裂縫發(fā)展至預(yù)留孔道附近或者更接近中和軸的位置，此時(shí)己開裂的混

36、凝土不再承擔(dān)拉應(yīng)力，卸載至零，裂縫在預(yù)應(yīng)力的作用下可以完全閉合，若再加載至混凝土受拉區(qū)的拉應(yīng)力和預(yù)壓應(yīng)力完全相等時(shí)，裂縫將重新出現(xiàn)，稱為二次開裂裂縫，與此相對(duì)應(yīng)的截面彎矩即為二次開裂彎矩。由二次開裂彎矩可推導(dǎo)出二次開裂彎矩確定的有效預(yù)壓力Np2oNp2=Mcrly0I0 I1An+epnynIn (1.3.11)式中: Mcrl-為二次開裂彎矩?？偨Y(jié)在彎矩法開裂的問題上，首次開裂可能存在的缺點(diǎn)如下：開裂后荷載的準(zhǔn)確性，然后還需要檢驗(yàn)下本身彎曲的抗壓能林值，這種實(shí)驗(yàn)也只有在這種時(shí)候才可能被采用。所以說這種首次開裂的情況下是很難進(jìn)行測(cè)量的，更別說準(zhǔn)確度了。對(duì)于那些第二次開裂的彎矩之法來說，他們的缺

37、點(diǎn)主要是：在什么時(shí)候卸荷要適當(dāng),尤其是第二次開裂的時(shí)候便需要一定的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)作為基礎(chǔ)了，這樣才能確定其荷載的準(zhǔn)確性，因?yàn)檫@里的每一個(gè)點(diǎn)都可能會(huì)影響到預(yù)應(yīng)力的確定，所以來不得半點(diǎn)馬虎。6、基于有限測(cè)點(diǎn)法的永存預(yù)應(yīng)力預(yù)測(cè)法（1)主要思路這種方法主要是在相應(yīng)的截面智商借助有限元的分析之法，然后再結(jié)合相應(yīng)的計(jì)算機(jī)以與橋梁相關(guān)的cad技術(shù)，再然后是計(jì)算出相應(yīng)的有效應(yīng)力，再然后便是對(duì)現(xiàn)有的橋梁機(jī)構(gòu)性能進(jìn)行綜合性評(píng)估。（2）具體的解決方法通過試驗(yàn)準(zhǔn)確的測(cè)試出有限點(diǎn)的混凝土應(yīng)力，然后借助于有限元工具，可以有效地解決預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的有效性，具體步驟如下：采用原始結(jié)構(gòu)的離散有限元模型；對(duì)應(yīng)于材料和截面特性計(jì)算的I型模

38、型的有限元模型；以有限元模型為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的邊界條件；針對(duì)相應(yīng)的外載仿真模型，建立了相應(yīng)的有限元模型；預(yù)應(yīng)力I 進(jìn)行有限元模型的仿真A；以-建立有限元分析模型，如果結(jié)果能滿足一定的條件，此時(shí)預(yù)應(yīng)力的模擬對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力是實(shí)際有效的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，如果結(jié)果不能滿足一定條件，則從步驟開始計(jì)算，從別的點(diǎn)進(jìn)行模擬，預(yù)應(yīng)力I的有限元模型在滿足一定的判斷條件時(shí)，此時(shí)的預(yù)應(yīng)力才是真正有效的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。如果的全部預(yù)應(yīng)力不能滿足一定的判斷條件，又回到原來的結(jié)構(gòu)的離散有限元模型進(jìn)行II，然后重復(fù)步驟-，迭代計(jì)算，直到真正有效的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。1.4本文研究的目的和主要容1.4.1研究目的從上述調(diào)查情況來看，預(yù)應(yīng)力混凝土

39、箱梁橋病害廣泛、起因復(fù)雜、加固困難，已經(jīng)嚴(yán)重制約了該類橋梁的更大發(fā)展。而且，眾多病害橋梁的處理也己成為一個(gè)社會(huì)性問題。本文的工作可望為這些問題的解決提供一個(gè)可靠的理論和方法。(1)混凝土橋梁病害研究和加固設(shè)計(jì)的前提是對(duì)混凝土材料性能的真實(shí)把握，因此試驗(yàn)研究了自然環(huán)境下高性能混凝土早期時(shí)變性能一一抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間的發(fā)展、彈性模量隨時(shí)間的發(fā)展、收縮和徐變。特別設(shè)計(jì)在自然環(huán)境下，并且對(duì)徐變?cè)嚰琮g期即加載，這些都希望反映出目前大量使用的混凝土材料的真實(shí)時(shí)變性能。所以說，基于鋼束的真實(shí)測(cè)量值可以極為有效的反應(yīng)出預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的工作性能以與橋梁本身的健康狀態(tài)，這為后期的橋梁管理和養(yǎng)護(hù)提供了切實(shí)有效的技術(shù)性支持

40、。(2)材料的時(shí)變性連同環(huán)境、作用的隨時(shí)變化，共同影響著橋梁結(jié)構(gòu)性能隨時(shí)間發(fā)生變化，對(duì)這種變化的預(yù)期不準(zhǔn)、控制偏差、利用不當(dāng)，是造成橋梁結(jié)構(gòu)病害的直接原因之一。對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)變性能分析方法的研究為問題的解決提供了方法支持。(3)無論是從分析病害成因還是從加固維護(hù)的角度，對(duì)病害橋梁開展損傷分析，模擬和評(píng)價(jià)其所處的結(jié)構(gòu)性能水平都是必要和關(guān)鍵的。因?yàn)橛胁牧蠒r(shí)變性能試驗(yàn)的支持，損傷分析才保證了成果的正確性。(4)從橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)變性能的角度整合橋梁施工控制的方法，既有利于解決施工控制中的一些概念和細(xì)節(jié)問題，同時(shí)對(duì)充分理解和掌握橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)變性能，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損傷也有很大貢獻(xiàn)。(5)將基于結(jié)構(gòu)性能的新一代設(shè)

41、計(jì)方法引入到加固設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在繼承基于橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)變性能的損傷分析的基礎(chǔ)上，采用基于性能的方法，采取包絡(luò)線進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，為大量病害橋梁的加固設(shè)計(jì)提供了可靠的實(shí)用方法。1.4.2主要容在我國，公里特別發(fā)達(dá)，尤其是最近五十年修建了很多預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。這些橋梁都已經(jīng)經(jīng)過了多年的使用，所以說在某種程度上難免會(huì)受到各種各樣的損傷，對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力到底還存在多少就根本無從知曉了。直到現(xiàn)在我國還沒有切實(shí)有效的可以用來檢測(cè)的工程方法和最新設(shè)備，更沒有形成什么系統(tǒng)化的評(píng)價(jià)方法。所以，本文主要是為了對(duì)鋼筋混凝土中結(jié)構(gòu)的耐久性能檢測(cè)和評(píng)估上取得的成就和理論成果智商，對(duì)現(xiàn)有的中小型跨徑預(yù)應(yīng)力的有效檢測(cè)和評(píng)估方法

42、的系統(tǒng)化研究。筆者相信，通過本文的詳細(xì)認(rèn)真的研究之后，筆者可以掌握我國現(xiàn)有的跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁本身的技術(shù)狀況，然后根據(jù)實(shí)際情況制定出相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，這樣才能從根本上延長橋梁的使用壽命。因此，在提高投資的效益的時(shí)候，一定也要全面的考慮到一些重要問題，避免出現(xiàn)安全事故。本文主要是研究關(guān)于混凝土的橋梁預(yù)應(yīng)力在拉情況下的控制以與檢測(cè)技術(shù)，這個(gè)論題其實(shí)主要還是依托在交通部門的科技項(xiàng)目之中，下面便是研究的幾個(gè)重點(diǎn)方向：1.有效預(yù)應(yīng)力評(píng)價(jià)方法2.預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程施工3.預(yù)應(yīng)力精細(xì)化施工技術(shù)1.5研究容、技術(shù)路線和創(chuàng)新點(diǎn)1.5.1研究容a.高大模架的選型問題我國現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工中常采用扣件式鋼管排架支模，該

43、支架具有搭設(shè)方便，通用性強(qiáng)、搭設(shè)三維尺寸靈活等特點(diǎn)，能夠滿足不同體型的結(jié)構(gòu)施工需求。在公用建筑中，如展覽中心的多功能廳、劇場(chǎng)的舞臺(tái)池座等大開間、大跨度部分，常采用超大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁結(jié)構(gòu)來作為大跨度現(xiàn)澆樓蓋轉(zhuǎn)換層。由于其跨度大、荷載重、高度高，要求施工單位在編制專項(xiàng)施工方案中應(yīng)當(dāng)結(jié)合超大跨預(yù)應(yīng)力混凝土大梁特點(diǎn)與施工企業(yè)的技術(shù)力量，結(jié)合可組織的材料進(jìn)行模架形式選型，做充分的驗(yàn)算與合理構(gòu)造措施，同時(shí)考慮利用己澆注混凝土結(jié)構(gòu)傳遞卸載的有利因素與規(guī)避其他不利因素，從而做到既能保證高大模架的安全可靠，又能保證相對(duì)的經(jīng)濟(jì)效益。b.如何減少預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力的損失后法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由于施工工期長、占用的周轉(zhuǎn)材

44、料較高，一般施工單位會(huì)通過摻加早強(qiáng)劑來提高混凝土早期強(qiáng)度，一般澆注5天后就開始拉預(yù)應(yīng)力，這是不可取的。因?yàn)榛炷翉?qiáng)度和彈性模量增長是不同的，強(qiáng)度增長快，彈性模量增長慢，早期混凝土變形大，過早拉預(yù)應(yīng)力會(huì)使預(yù)應(yīng)力損失增大，導(dǎo)致大梁承載力不足而出現(xiàn)裂縫病害。因此，預(yù)應(yīng)力大梁拉前不但要保證混凝土實(shí)體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)值，而且混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間要保證21天，以減少混凝土收縮和徐變。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力拉一般采用拉力和預(yù)應(yīng)力筋伸長值同時(shí)控制，以力為主，以伸長值校核拉力，這對(duì)于一般結(jié)構(gòu)而言完全能滿足。但對(duì)超大跨預(yù)應(yīng)力梁伸長值按規(guī)規(guī)定，控制圍為±6%就顯得偏差圍過大，易造成鋼絞線之間預(yù)應(yīng)力受力不均勻，所以伸長值

45、宜控制在±5。根據(jù)國外相關(guān)規(guī)，跨度歲30m均要求采用兩端對(duì)稱拉法，才能保證跨中有效預(yù)應(yīng)力的建立，以減少預(yù)應(yīng)力的損失。C.預(yù)應(yīng)力混凝土大梁為大體積混凝土，如何控制溫度裂縫的產(chǎn)生由于超大跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁屬于大體積混凝土疇，如何控制溫度收縮裂縫是保證混凝土大梁施工質(zhì)量的關(guān)鍵?；炷链罅阂话憬孛孑^高、體積較大，施工組織難度大，提出了施工前制定合理的施工方案，施工中加強(qiáng)施工控制來保證混凝土梁不出現(xiàn)溫度裂縫。d.預(yù)應(yīng)力混凝土大梁鋼筋骨架的安裝細(xì)化預(yù)應(yīng)力混凝土大梁鋼筋骨架的梁底保護(hù)層與鋼筋骨架的臨時(shí)固定、接頭等都不同于一般的混凝土梁，由于大梁骨架高、鋼筋直徑粗、密集、重量大，如何保證梁底受力鋼筋保

46、護(hù)層厚度與整個(gè)骨架的受力鋼筋位置是施工單位應(yīng)考慮的細(xì)節(jié)問題。1.5.2技術(shù)路線的創(chuàng)新點(diǎn)超大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土大梁是公用建筑的施工關(guān)鍵部位，對(duì)工期、安全、成本影響較大。本文針對(duì)超大跨預(yù)應(yīng)力大梁跨度大、高度高、自重大的特點(diǎn)，對(duì)工期、安全、成本影響較大，提出了以下創(chuàng)新技術(shù)路線:a.高大模架選型是超大跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工的關(guān)鍵，直接決定結(jié)構(gòu)的工期、安全、成本。因此，在綜合考慮以上因素情況下，應(yīng)優(yōu)先選用通用性強(qiáng)、搭拆靈活的扣件式鋼管腳手架支撐體系。b.預(yù)應(yīng)力混凝土梁要建立正確的預(yù)應(yīng)力，要從控制預(yù)應(yīng)力損失入手。重點(diǎn)在制訂拉藝上，提出了應(yīng)采用兩端對(duì)稱拉、超拉來保證超大跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁受力可靠，通過調(diào)整縮小預(yù)應(yīng)

47、力伸長值校核圍來減小拉力偏差，防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉裂縫。c.預(yù)應(yīng)力混凝土梁屬于大體積混凝土圍，控制溫度裂縫的產(chǎn)生，重點(diǎn)是編制詳盡的澆注方案，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，實(shí)施溫控，實(shí)現(xiàn)施工全過程監(jiān)督來保證混凝土梁的施工質(zhì)量。d.采用抗壓強(qiáng)度較高的石窄板條做超大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁底受力鋼筋保護(hù)層，代替施工中常用的混凝土墊塊，解決了鋼筋保護(hù)層易變小的質(zhì)量通病。1.6本文采用的技術(shù)路線本文研究的技術(shù)路線如圖1-5所示。研究源于混凝土箱梁橋各類病害的分析和加固處理方法的探索。通過從實(shí)踐和理論兩個(gè)方面進(jìn)行資料準(zhǔn)備與文獻(xiàn)評(píng)論，逐漸找出并明確了研究的主線一一對(duì)結(jié)構(gòu)時(shí)變性能的分析與控制。在研究主線的指導(dǎo)下進(jìn)行了試驗(yàn)、理論研究以與應(yīng)用方

48、法研究兩類共五個(gè)方面的研究工作:圖1-5論文研究技術(shù)路線通過自然環(huán)境下HPC早齡期時(shí)變性能的試驗(yàn)研究、基于齡期調(diào)整有效模量的分時(shí)步計(jì)算法等試驗(yàn)和理論研究，為結(jié)構(gòu)時(shí)變性能分析方法的研究奠定了基礎(chǔ)。應(yīng)用方法研究包括了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋時(shí)變性能分析、基于結(jié)構(gòu)時(shí)變性能的損傷分析方法、基于時(shí)變性能的橋梁施工控制方法以與基于性能的加固設(shè)計(jì)方法四個(gè)方面。這四個(gè)方面的研究，緊緊圍繞結(jié)構(gòu)時(shí)變性能這一主線，在分析獲得預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋時(shí)變性能之后，由時(shí)變性能分析的差異對(duì)造成結(jié)構(gòu)損傷的影響引出對(duì)結(jié)構(gòu)損傷分析方法的探索，在獲得了損傷分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出按照基于性能的方法完成加固設(shè)計(jì)。對(duì)作為設(shè)計(jì)與施工的技術(shù)銜接環(huán)

49、節(jié)，提出了基于結(jié)構(gòu)時(shí)變性能的施工控制總體方法。2有效預(yù)應(yīng)力評(píng)價(jià)方法2.1基本假定鋼束有效預(yù)應(yīng)力的正常狀況:是指預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)橋均處于無遺漏拉等異常狀況，并且嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙中規(guī)定的錨下拉控制應(yīng)力建立預(yù)應(yīng)力體系的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。為了便于分析研究，根據(jù)實(shí)體工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工等實(shí)際情況，在正常使用狀況下，做以下幾項(xiàng)基本假設(shè):(1)鋼束預(yù)應(yīng)力損失的理論分布規(guī)律與實(shí)際分布規(guī)律之間是可以相互比擬的。(2)預(yù)應(yīng)力總損失的理論分布規(guī)律與摩阻相關(guān)損失的沿程分布趨勢(shì)近似一致。(3)在役混凝土橋梁中預(yù)應(yīng)力鋼束有效預(yù)應(yīng)力預(yù)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的差異沿縱橋向長度變化趨勢(shì)受瞬時(shí)損失中摩阻損失l1，與錨固損失l2的沿程變化規(guī)律影

50、響較大，而受預(yù)應(yīng)力長期損失。l4-l3影響程度較小。預(yù)應(yīng)力鋼束的有效預(yù)應(yīng)力縱向沿程分布預(yù)測(cè)值與理論計(jì)算值的差異可以用管道摩阻損失l1，與錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失l2共同辛卜償。 (4)混凝土彈性壓縮損失6ia、預(yù)應(yīng)力鋼束松弛損失l5和混凝土收縮徐變損失l6三項(xiàng)之和的預(yù)測(cè)值可通過公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)JTG D62-2004中的計(jì)算值來模擬，另須計(jì)入摩阻相關(guān)損失(l2與l6)對(duì)這三項(xiàng)損失設(shè)計(jì)值的影響。2.2鋼束的測(cè)試分類對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土來說，這種應(yīng)力本身對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)來說都是一種潛在的未知數(shù)。就眼下情況來看的話，僅僅依靠一些簡單的理論公式就想在設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候進(jìn)行估算其中可

51、能存在的損失。如果計(jì)算得出的值和估算得來的值實(shí)際上會(huì)差別很大，因此在很大程度上這種結(jié)構(gòu)在某種狀態(tài)下影響到原本的性能和壽命。所以說，一定要對(duì)現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行最直接的測(cè)量，所以說這樣便可以準(zhǔn)確的分析出其本身所處之地。在預(yù)應(yīng)力束實(shí)際值的測(cè)量方面，目前國外研究甚少，主要研究還都集中于實(shí)驗(yàn)室里，沒有推廣到實(shí)際工程中去。本文結(jié)合西部交通建設(shè)項(xiàng)目“大、中跨徑混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)研究”課題研究提出了三種預(yù)應(yīng)力混凝土梁有效預(yù)應(yīng)力實(shí)際值測(cè)量方法。靜測(cè)法、動(dòng)測(cè)法和應(yīng)力釋放法，靜測(cè)法是利用預(yù)應(yīng)力鋼束力測(cè)試儀把鋼束拉起一個(gè)較小的位移，然后根據(jù)力學(xué)平衡原理，建立平衡方程，來求解鋼束的實(shí)際有效預(yù)應(yīng)力值;動(dòng)測(cè)法是利用索

52、力測(cè)試原理進(jìn)行單根鋼束測(cè)量，通過有限點(diǎn)的測(cè)量值來模擬預(yù)應(yīng)力的沿程分布，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià);應(yīng)力釋放法是對(duì)混凝土或鋼筋進(jìn)行切割釋放應(yīng)力，通過截面平衡求得預(yù)應(yīng)力的合力值，采用預(yù)應(yīng)力度的思路進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。但是在實(shí)際的測(cè)量過程中，由于受到條件的限制，不可能測(cè)到鋼束沿程各點(diǎn)的有效預(yù)應(yīng)力值，而且層鋼束由于受到表層鋼束的限制，也是無法測(cè)量。因此需要對(duì)鋼束進(jìn)行分類，對(duì)不同類型的鋼束采用不同的模擬方法，只有比較精確的模擬各根鋼束的實(shí)際有效預(yù)應(yīng)力值，才能準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的使用性能。基于上述原因，通過對(duì)大量實(shí)際工程的仿真分析和規(guī)律總結(jié)，可以將預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中的測(cè)試鋼束分類，分別采用相應(yīng)的模擬方法：1.縱向預(yù)應(yīng)力鋼

53、束分類根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)施工方法可以將縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的分為:懸臂束和連續(xù)束兩大類。根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼束布置的位置分為:頂板束、底板束和腹板束三大類。根據(jù)節(jié)段施工過程中預(yù)應(yīng)力體系建立的順序，分為層鋼束和表層鋼束兩大類。2.鋼束應(yīng)力沿程分布界限波動(dòng)率a在鋼束拉端至錨固端縱向沿程分布圍，有效預(yù)應(yīng)力分布與預(yù)應(yīng)力損失沿程偏差情況是密切關(guān)聯(lián)的，鋼束波動(dòng)規(guī)律與預(yù)應(yīng)力損失的發(fā)生機(jī)理基本一致。為了綜合考慮空間長度、空間包角、平豎曲線彎起方向和水平投影長度等幾何線型因素對(duì)鋼束預(yù)應(yīng)力損失的影響，定義鋼束分類的界限指標(biāo)應(yīng)力沿程界限波動(dòng)率a，即:=pemax-pemincon (2.2.1)pemax在理想狀況下，縱向沿程分布圍單

54、根鋼束有效預(yù)應(yīng)力理論最大值;pemin在理想狀況下，縱向沿程分布圍單根鋼束有效預(yù)應(yīng)力理論最小值;con在理想狀況下，單根鋼束拉控制應(yīng)力設(shè)計(jì)值。2.3鋼束沿程分布模擬從常見的表層測(cè)試鋼束入手，介紹鋼束分布型態(tài)的判別方法以與相應(yīng)的模擬方法。2.3.1平緩束1.分布模式判別由2.1節(jié)中的基本假定:鋼束預(yù)應(yīng)力損失的理論分布規(guī)律與實(shí)際分布規(guī)律之間是可以相互比擬的。對(duì)于不同截面形式、不同鋼束形式、不同施工工藝與管道狀況的平緩束而言，鋼束縱向有效預(yù)應(yīng)力沿程分布的預(yù)測(cè)值與設(shè)計(jì)值之間的關(guān)系通?？梢愿爬榈炔?、等比和混合三種模式。(1)分布模式判斷將平緩束細(xì)化為n個(gè)數(shù)值點(diǎn)，則有效預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失關(guān)系的三種模式為

55、:1)等差模式對(duì)于鋼束上任意一點(diǎn)，若實(shí)際損失值與理論損失值的變化趨勢(shì)基本一致，且兩者最大差值與最小差值之差約在10 MPa以，即可認(rèn)為當(dāng)前鋼束分布狀態(tài)屬于等差模式，如圖2.3.1所示。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:i=pe實(shí)-pe難，i=1nmax=max,i=1nmax=mix,i=1n (2.3.1)圖2.3.1等差分布模式2)等比模式對(duì)于鋼束上任意一點(diǎn)，若實(shí)際發(fā)生損失值與理論損失值的變化趨勢(shì)不同，但是，兩者近似存在比例關(guān)系，即可認(rèn)為當(dāng)前鋼束分布狀態(tài)屬于等比模式，如圖2.3.2所示。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:i=pe實(shí)-pe難，i=1nmax=max,i=1nmax=mix,i=1n (2.3.2)圖2.3.2等比分

56、而模式3)混合模式在混合模式下，鋼束上任意一點(diǎn)有效預(yù)應(yīng)力的預(yù)測(cè)值與設(shè)計(jì)值總滿足式(2.3.3 )中的特定函數(shù)關(guān)系?；旌戏植寄Ｊ饺鐖D2.3.3所示。pe實(shí)jGape理，j+Aape理，j (2.3.3)式中:G等比權(quán)重系數(shù)，0<G<l;A等差權(quán)重系數(shù)，0<A_<1;a、b變化系數(shù)。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:i=pe實(shí)-pe難，i=1nmax=max,i=1nmax=mix,i=1n (2.3.4)圖形描述為:圖2.3.3混合分布模式(2)分布模式判斷指標(biāo)s每根鋼束有效預(yù)應(yīng)力具有不同程度的衰減，現(xiàn)擬定s作為平緩束有效預(yù)應(yīng)力分布模式的判別指標(biāo)，如式(2.3.5)所示。=pe測(cè)（x0）pe理（x0） （2.3.5）式中x0平緩束中單測(cè)點(diǎn)的位置;pe測(cè)（x0）單測(cè)點(diǎn)位置xo處當(dāng)前鋼束有效預(yù)應(yīng)力實(shí)測(cè)值;pe理（x0）單測(cè)點(diǎn)位置xo處鋼束有效預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值。鋼束有效預(yù)應(yīng)力分布模式的判斷，如表2.3.1所示。表2.3.1分布模式判斷表判別區(qū)間分布模式目標(biāo)誤差限值Err=4%err=5%0.94<1.04等差0.84<0.94等比<0.84混合2.3.2波動(dòng)束對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中常見的組合曲線鋼束綜合分類，可概括為下述三種形式