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      公路橋梁預應力鋼絞線局部釋放法測試現存應力
      發布時間:2021-03-04 11:06
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      公路橋梁預應力鋼絞線局部釋放法測試現存應力技術指南

      1、范圍

      本標準規定了公路橋梁預應力鋼絞線局部釋放法測試現存應力的術語、定義和符號、基本規定、現場檢測。

      本標準適用于公路預應力混凝土橋梁鋼絞線現存應力檢測,其它鐵路橋梁、市政橋梁及預應力混凝

      土結構鋼絞線現存應力測試可參照使用。

      2、規范性引用文件

      下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。

      凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

      GB/T 31310 金屬材料 殘余應力測定 鉆孔應變法

      3、術語、定義和符號

      3.1 術語和定義

      下列術語和定義適用于本文件。

      3.1.1 釋放應變

      對鋼絞線進行應力釋放時,釋放前后鋼絞線測點處應變的變化量。

      3.1.2 混凝土保護層鑿除影響修正應變

      待測鋼絞線混凝土保護層鑿除前后,測點處鋼絞線應變的變化量。

      3.1.3 偏軸角

      最外層纏繞鋼絲測點處局部軸線方向與該根鋼絞線相同位置處芯絲軸線方向的夾角。

      3.1.4 偏軸影響修正系數

      鋼絞線單根鋼絲釋放應變和整根鋼絞線平均應變的比例系數。

      3.1.5 同絲定位法

      在同一根鋼絞線內,同一股待釋放鋼絲的測點與釋放點相對位置的定位方法。具體定位方法的條文

      說明見附錄A。

      3.2 符號

      下列符號適用于本文件。

      ε —— 鋼絞線現存應變,單位:με;

      εzc —— 鋼絞線混凝土保護層鑿除修正應變,單位:με;

      εsf —— 鋼絞線應力釋放時現場測試應變,單位:με;

      K ——鋼絞線偏軸影響修正系數。

      4 基本規定

      4.1 檢測部位與數量選定原則

      4.1.1 對于預應力混凝土橋梁,應根據檢測目的選擇受力最不利截面的最外緣鋼絞線進行測試,以及

      其它需要確定現存應力狀態的鋼絞線。

      4.1.2 一片梁任一截面鋼絞線釋放數量最多不應超過該截面鋼絞線總面積的 0.5%、最少可釋放一根鋼

      絞線的一股鋼絲。每束鋼絞線釋放數量最多不超過 2 根、每根鋼絞線釋放數量最多不超過 2 股,同一根

      鋼絞線在其全長范圍內不應釋放兩次。

      4.2 檢測儀器與設備

      4.2.1 檢測設備中的計量器具應定期進行檢定,數據采集儀器應具備連續采集和數據自動記錄功能,

      采樣頻率不應小于 200Hz,并具有顯示數據采集時程曲線的功能。

      4.2.2 應變測試元件應采用表面粘貼式鋼筋應變片,應變片長度不宜大于 5mm,數據采集線宜采用屏

      蔽線。

      4.2.3 應變記錄儀的分辨率應優于(1×10-6),短時穩定性和重復性至少為±(1×10-6)。

      4.3 檢測前的準備

      4.3.1 收集工程設計圖紙、施工工藝、鋼絞線進場檢驗資料、鋼絞線張拉和注漿情況等。

      4.3.2 調查工程現場、橋梁的病害類型、裂縫分布、損傷狀態,以及鋼絞線銹蝕程度等。

      4.3.3 依據檢測目的和調查結果合理選定測試截面擬釋放鋼絞線位置和數量,編制檢測方案。

      4.3.4 對橋梁結構進行必要的驗算分析,斷絲數量不應影響橋梁的運營安全。

      4.4 檢測流程

      橋梁預應力鋼絞線現存應力檢測流程詳見圖1.

      4.5 檢測報告

      4.5.1 檢測報告應用詞規范,結論明確。

      4.5.2 檢測報告應包括工程概況、檢測原因、檢測日期、檢測目的、檢測依據、檢測方法、檢測儀器

      設備、檢測部位、抽檢方式、抽檢數量、檢測數據分析與判定、鋼絞線現存應變大小等內容。

      5 現場檢測

      5.1 鋼絞線混凝土保護層鑿除

      5.1.1 混凝土保護層鑿除前,應首先擬定鋼絞線混凝土保護層鑿除位置、范圍和尺寸,并對擬鑿除混

      凝土保護層范圍的影響進行詳細驗算和評定,以不影響結構的受力安全為準。測試過程中應做好現場記

      錄,記錄表格參見附錄 B。

      5.1.2 鑿除前可配合使用混凝土切割機沿擬定的鑿除范圍標記線切成一道淺縫,以保證鑿除形狀盡可

      能規則,方便量測和計算。然后將擬鑿除范圍內混凝土保護層從結構表面分步鑿除,整個鑿除過程中不

      應損傷主梁主筋、鋼絞線。

      5.1.3 鋼絞線混凝土保護層鑿除長度不小于 1.2 倍捻距,且不小于 25cm ,最大鑿除長寬、寬度和深

      度以不影響檢測為準,且最大鑿除長寬不宜大于 30cm。

      5.1.4 被檢測鋼絞線的測點與釋放點之間鋼絲周圍不應有混凝土及漿體粘結、擠壓,清理過程中不應

      損壞和劃傷鋼絞線表面,應保持測點與釋放點之間鋼絞線表面光潔、干燥。

      5.2 測點和釋放點定位

      在已經鑿除混凝土保護層的鋼絞線上,采用同絲定位法分別確定測點和釋放點位置,其中測點與釋

      放點距離不應小于20cm。

      5.3 測試元件安裝

      5.3.1 應變片粘貼前,首先應清除測點處鋼絲表面氧化層和污垢。

      5.3.2 應變片敏感柵應與測點處鋼絲表面完全密貼,應變片敏感柵長度方向應與測點處鋼絲軸線方向

      一致。每個測點處應變片粘貼數量不宜少于 3 個。

      5.3.3 應變片接地電阻應在 20000MΩ以上。

      5.3.4 測試前應對測試元件及連接部位進行封裝,并對應變片粘貼質量和工作狀態的可靠性進行檢驗。

      5.3.5 應變片的粘貼和使用推薦采用 GB/T 31310 的有關規定。

      5.4 應力釋放及數據采集

      5.4.1 應力釋放前,在鋼絞線的測點和釋放點之間應采取有效降溫措施,并對應變片及測試導線進行

      嚴格保護,測試應變片不應受損、受潮。

      5.4.2 切割機砂輪片直徑不宜大于 50mm,鋼絲切割時間不應超過 40s。

      5.4.3 測試開始前應對采集儀的采集初值進行調零,并進行應變試采集,檢驗數據穩定后方可正式采

      集。

      5.4.4 數據采集時間不應少于 5min,鋼絲切斷后數據采集時間不應少于 3min。

      5.4.5 數據采集時應隨時關注數據采集儀的應變采集時程曲線,鋼絞線現場量測的有效釋放應變值取

      鋼絞線切斷后,應變采集時程曲線波形穩定時(一般為鋼絞線切斷后第 20s~80s 之間)有效測試數據

      的平均值。

      5.5 鋼絞線現存應力計算

      5.5.1 鋼絞線現存應力計算公式見式(1):

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

      式中:

      ε ——鋼絞線現存應變;

      εzc——鋼絞線混凝土保護層鑿除影響修正應變;

      εsf——鋼絞線現場釋放應變值;

      K ——鋼絞線偏軸影響修正系數;

      鋼絞線混凝土保護層鑿除影響修正應變宜采用精細有限元方法進行分析計算,或參照下式進行估

      算。

      鋼絞線混凝土保護層鑿除影響修正應變估算公式見式(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—混凝土保護層鑿除前、后測試截面恒載軸力,單位N;

      Mg0、Mg1—混凝土保護層鑿除前、后測試截面恒載彎矩,單位N·mm;

      A0、A1—混凝土保護層鑿除前、后測試截面面積,單位mm2;

      I0、I1—混凝土保護層鑿除前、后測試截面慣性矩,單位mm4;

      y0、y1—混凝土保護層鑿除前、后測試截面測點距截面中性軸的距離,單位mm;

      Ec—混凝土彈性模量,單位Mpa。

      5.5.2 鋼絞線偏軸影響修正系數按表 1 采用。

      橋梁工程常用規格鋼絞線偏軸影響修正系數

      表 1 橋梁工程常用規格鋼絞線偏軸影響修正系數

      鋼絞線規格 公稱直徑(mm) 捻距(mm) 偏軸角(°) 修正系數

      5.5.3 釋放應變取鋼絞線切斷后第 20s~80s 之間平均有效釋放應變值,溫度及擾動誤差可不予考慮。

      注:根據鋼絞線的溫度和機械切割擾動誤差影響試驗,采用機械切割法進行鋼絞線鋼絲應變釋放,并采取有效的降

      溫措施時,鋼絲切斷后的第20秒至第80s時間段內,應變采集時程曲線波形基本穩定,最大溫度及擾動零飄應

      變波動值小于±20με,遠小于一般橋梁鋼絞線的有效預應力應變值。

      5.6 測試位置結構恢復

      對測試位置處保護層混凝土鑿除部位應采用高強環氧混凝土(砂漿)等材料進行處理。

      預應力鋼絞線采用螺旋狀的編絲方法,無應力狀態下,沿任一規格的一根鋼絞線軸線方向,相距整

      倍數捻距的兩股鋼絲是屬于該根鋼絞線的同一股鋼絲。相同捻距的兩股鋼絲之間所間隔的鋼絲數是唯一

      確定的。根據不同規格鋼絞線螺旋狀的編絲特點,從一根鋼絞線的某一點開始記數,在該測點同一側、

      沿鋼絞線軸線方向數到第N股鋼絲(指鋼絞線最外層鋼絲)時的另一點為止,這兩點同屬于該根鋼絞線的

      同一股鋼絲,將其中一點作為測點,而另一點作為釋放點。

      例如:最常用的1×7(七股)型鋼絞線,N=7(見圖A.1),從一根鋼絞線的某一點開始記數,在

      該測點同一側、沿鋼絞線軸線方向數到第7股鋼絲時的另一點為止,這兩點同屬于該根鋼絞線的同一股

      鋼絲,將其中一點作為測點,而另一點作為釋放點。且一個捻距的測點與釋放點之間間隔5(N-2)股鋼

      絲,其它規格鋼絞線的定位方法與此類似。

      檢測過程中采用股數或捻距均可準確定位到同屬于一根鋼絲的測點和釋放點,但考慮到捻距是指鋼

      絞線在無應力狀態下的物理量,預應力鋼絞線檢測時處于有應力狀態,不同應力狀態的相同捻距的鋼絞

      線有應力長度會有差異,而采用同絲定位法時,其間隔股數的量值是唯一的,定位更加方便.

      預應力鋼絞線同絲定位法條文說明

      參 考 文 獻

      [1] GB/T5224-2014 預應力混凝土用鋼絞線

      [2] JTG D62-2004 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范

      [3] JTG/T J22-2008 公路橋梁加固設計規范

      [4] 鄭 輝 , 方 志 . 偏 軸 應 變 法 測 試 預 應 力 鋼 絞 線 拉 力 的 修 正 [J]. 中 國 公 路 學

      報,2014,(03):80-85+91.

      [5] 亢景 付 ,艾軍 ,劉穎 ,李志 國 . 用應 變片測 定鋼 絞線張 拉力的 理論 修正 [J]. 建筑 技

      術,2005,(04):285-286.

      [6] 山西省交通科學研究院.山西交科公路勘察設計院.一種預應力混凝土橋梁鋼絞線現存應力檢

      測系統.中國,ZL 2015 2 0149071.8[P],2015-7-29


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