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公路桥梁预应力钢绞线局部释放法测试现存应力

作者: 奕星SEO 分类: 公司新闻 发布时间: 2019-03-17 19:28 阅读量:

公路桥梁预应力钢绞线局部释放法测试现存应力技术指南

1 范围

本标准规定了公路桥梁预应力钢绞线局部释放法测试现存应力的术语、定义和符号、基本规定、现

场检测。

本标准适用于公路预应力混凝土桥梁钢绞线现存应力检测,其它铁路桥梁、市政桥梁及预应力混凝

土结构钢绞线现存应力测试可参照使用。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 31310 金属材料 残余应力测定 钻孔应变法

3 术语、定义和符号

3.1 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

释放应变

对钢绞线进行应力释放时,释放前后钢绞线测点处应变的变化量。

3.1.2

混凝土保护层凿除影响修正应变

待测钢绞线混凝土保护层凿除前后,测点处钢绞线应变的变化量。

3.1.3

偏轴角

最外层缠绕钢丝测点处局部轴线方向与该根钢绞线相同位置处芯丝轴线方向的夹角。

3.1.4

偏轴影响修正系数

钢绞线单根钢丝释放应变和整根钢绞线平均应变的比例系数。

3.1.5

同丝定位法

在同一根钢绞线内,同一股待释放钢丝的测点与释放点相对位置的定位方法。具体定位方法的条文

说明见附录A。

3.2 符号

下列符号适用于本文件。

ε —— 钢绞线现存应变,单位:με;

εzc —— 钢绞线混凝土保护层凿除修正应变,单位:με;

εsf —— 钢绞线应力释放时现场测试应变,单位:με;

K ——钢绞线偏轴影响修正系数。

4 基本规定

4.1 检测部位与数量选定原则

4.1.1 对于预应力混凝土桥梁,应根据检测目的选择受力最不利截面的最外缘钢绞线进行测试,以及

其它需要确定现存应力状态的钢绞线。

4.1.2 一片梁任一截面钢绞线释放数量最多不应超过该截面钢绞线总面积的 0.5%、最少可释放一根钢

绞线的一股钢丝。每束钢绞线释放数量最多不超过 2 根、每根钢绞线释放数量最多不超过 2 股,同一根

钢绞线在其全长范围内不应释放两次。

4.2 检测仪器与设备

4.2.1 检测设备中的计量器具应定期进行检定,数据采集仪器应具备连续采集和数据自动记录功能,

采样频率不应小于 200Hz,并具有显示数据采集时程曲线的功能。

4.2.2 应变测试元件应采用表面粘贴式钢筋应变片,应变片长度不宜大于 5mm,数据采集线宜采用屏

蔽线。

4.2.3 应变记录仪的分辨率应优于(1×10-6),短时稳定性和重复性至少为±(1×10-6)。

4.3 检测前的准备

4.3.1 收集工程设计图纸、施工工艺、钢绞线进场检验资料、钢绞线张拉和注浆情况等。

4.3.2 调查工程现场、桥梁的病害类型、裂缝分布、损伤状态,以及钢绞线锈蚀程度等。

4.3.3 依据检测目的和调查结果合理选定测试截面拟释放钢绞线位置和数量,编制检测方案。

4.3.4 对桥梁结构进行必要的验算分析,断丝数量不应影响桥梁的运营安全。

4.4 检测流程

桥梁预应力钢绞线现存应力检测流程详见图1.

4.5 检测报告

4.5.1 检测报告应用词规范,结论明确。

4.5.2 检测报告应包括工程概况、检测原因、检测日期、检测目的、检测依据、检测方法、检测仪器

设备、检测部位、抽检方式、抽检数量、检测数据分析与判定、钢绞线现存应变大小等内容。

5 现场检测

5.1 钢绞线混凝土保护层凿除

5.1.1 混凝土保护层凿除前,应首先拟定钢绞线混凝土保护层凿除位置、范围和尺寸,并对拟凿除混

凝土保护层范围的影响进行详细验算和评定,以不影响结构的受力安全为准。测试过程中应做好现场记

录,记录表格参见附录 B。

5.1.2 凿除前可配合使用混凝土切割机沿拟定的凿除范围标记线切成一道浅缝,以保证凿除形状尽可

能规则,方便量测和计算。然后将拟凿除范围内混凝土保护层从结构表面分步凿除,整个凿除过程中不

应损伤主梁主筋、钢绞线。

5.1.3 钢绞线混凝土保护层凿除长度不小于 1.2 倍捻距,且不小于 25cm ,最大凿除长宽、宽度和深

度以不影响检测为准,且最大凿除长宽不宜大于 30cm。

5.1.4 被检测钢绞线的测点与释放点之间钢丝周围不应有混凝土及浆体粘结、挤压,清理过程中不应

损坏和划伤钢绞线表面,应保持测点与释放点之间钢绞线表面光洁、干燥。

5.2 测点和释放点定位

在已经凿除混凝土保护层的钢绞线上,采用同丝定位法分别确定测点和释放点位置,其中测点与释

放点距离不应小于20cm。

5.3 测试元件安装

5.3.1 应变片粘贴前,首先应清除测点处钢丝表面氧化层和污垢。

5.3.2 应变片敏感栅应与测点处钢丝表面完全密贴,应变片敏感栅长度方向应与测点处钢丝轴线方向

一致。每个测点处应变片粘贴数量不宜少于 3 个。

5.3.3 应变片接地电阻应在 20000MΩ以上。

5.3.4 测试前应对测试元件及连接部位进行封装,并对应变片粘贴质量和工作状态的可靠性进行检验。

5.3.5 应变片的粘贴和使用推荐采用 GB/T 31310 的有关规定。

5.4 应力释放及数据采集

5.4.1 应力释放前,在钢绞线的测点和释放点之间应采取有效降温措施,并对应变片及测试导线进行

严格保护,测试应变片不应受损、受潮。

5.4.2 切割机砂轮片直径不宜大于 50mm,钢丝切割时间不应超过 40s。

5.4.3 测试开始前应对采集仪的采集初值进行调零,并进行应变试采集,检验数据稳定后方可正式采

集。

5.4.4 数据采集时间不应少于 5min,钢丝切断后数据采集时间不应少于 3min。

5.4.5 数据采集时应随时关注数据采集仪的应变采集时程曲线,钢绞线现场量测的有效释放应变值取

钢绞线切断后,应变采集时程曲线波形稳定时(一般为钢绞线切断后第 20s~80s 之间)有效测试数据

的平均值。

5.5 钢绞线现存应力计算

5.5.1 钢绞线现存应力计算公式见式(1):

ε=εsf×K+εzc ......................................................................... (1)

式中:

ε ——钢绞线现存应变;

εzc——钢绞线混凝土保护层凿除影响修正应变;

εsf——钢绞线现场释放应变值;

K ——钢绞线偏轴影响修正系数;

钢绞线混凝土保护层凿除影响修正应变宜采用精细有限元方法进行分析计算,或参照下式进行估

算。

钢绞线混凝土保护层凿除影响修正应变估算公式见式(2):

g1 g1 g0 g0

zc 1 0

c 1 c 1 c 0 c 0

N M N M

( ) ( ) E E I E E I y y A A

     ........................................(2)

式中:

Ng0、Ng1—混凝土保护层凿除前、后测试截面恒载轴力,单位N;

Mg0、Mg1—混凝土保护层凿除前、后测试截面恒载弯矩,单位N·mm;

A0、A1—混凝土保护层凿除前、后测试截面面积,单位mm2;

I0、I1—混凝土保护层凿除前、后测试截面惯性矩,单位mm4;

y0、y1—混凝土保护层凿除前、后测试截面测点距截面中性轴的距离,单位mm;

Ec—混凝土弹性模量,单位Mpa。

5.5.2 钢绞线偏轴影响修正系数按表 1 采用。

桥梁工程常用规格钢绞线偏轴影响修正系数

表 1 桥梁工程常用规格钢绞线偏轴影响修正系数

钢绞线规格 公称直径(mm) 捻距(mm) 偏轴角(°) 修正系数

5.5.3 释放应变取钢绞线切断后第 20s~80s 之间平均有效释放应变值,温度及扰动误差可不予考虑。

注:根据钢绞线的温度和机械切割扰动误差影响试验,采用机械切割法进行钢绞线钢丝应变释放,并采取有效的降

温措施时,钢丝切断后的第20秒至第80s时间段内,应变采集时程曲线波形基本稳定,最大温度及扰动零飘应

变波动值小于±20με,远小于一般桥梁钢绞线的有效预应力应变值。

5.6 测试位置结构恢复

对测试位置处保护层混凝土凿除部位应采用高强环氧混凝土(砂浆)等材料进行处理。

预应力钢绞线采用螺旋状的编丝方法,无应力状态下,沿任一规格的一根钢绞线轴线方向,相距整

倍数捻距的两股钢丝是属于该根钢绞线的同一股钢丝。相同捻距的两股钢丝之间所间隔的钢丝数是唯一

确定的。根据不同规格钢绞线螺旋状的编丝特点,从一根钢绞线的某一点开始记数,在该测点同一侧、

沿钢绞线轴线方向数到第N股钢丝(指钢绞线最外层钢丝)时的另一点为止,这两点同属于该根钢绞线的

同一股钢丝,将其中一点作为测点,而另一点作为释放点。

例如:最常用的1×7(七股)型钢绞线,N=7(见图A.1),从一根钢绞线的某一点开始记数,在

该测点同一侧、沿钢绞线轴线方向数到第7股钢丝时的另一点为止,这两点同属于该根钢绞线的同一股

钢丝,将其中一点作为测点,而另一点作为释放点。且一个捻距的测点与释放点之间间隔5(N-2)股钢

丝,其它规格钢绞线的定位方法与此类似。

检测过程中采用股数或捻距均可准确定位到同属于一根钢丝的测点和释放点,但考虑到捻距是指钢

绞线在无应力状态下的物理量,预应力钢绞线检测时处于有应力状态,不同应力状态的相同捻距的钢绞

线有应力长度会有差异,而采用同丝定位法时,其间隔股数的量值是唯一的,定位更加方便.

预应力钢绞线同丝定位法条文说明

参 考 文 献

[1] GB/T5224-2014 预应力混凝土用钢绞线

[2] JTG D62-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范

[3] JTG/T J22-2008 公路桥梁加固设计规范

[4] 郑 辉 , 方 志 . 偏 轴 应 变 法 测 试 预 应 力 钢 绞 线 拉 力 的 修 正 [J]. 中 国 公 路 学

报,2014,(03):80-85+91.

[5] 亢景 付 ,艾军 ,刘颖 ,李志 国 . 用应 变片测 定钢 绞线张 拉力的 理论 修正 [J]. 建筑 技

术,2005,(04):285-286.

[6] 山西省交通科学研究院.山西交科公路勘察设计院.一种预应力混凝土桥梁钢绞线现存应力检

测系统.中国,ZL 2015 2 0149071.8[P],2015-7-29


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