[00132630]混凝土桥梁有效预应力检测技术应用研究

课题组研究结合国内外预应力检测技术的相关成果,开展了大量的室内试验与现场试验,对横张增量法、光纤传感器、应力释放法等有效预应力检测方法进行了应用研究。通过横张增量法和光纤传感器有效预应力检测技术的联合应用,对预应力混凝土桥梁典型钢束有效预应力进行跟踪测试,采用基于有限点测试的有效预应力评估方法,对全桥钢束有效预应力的沿程分布规律及时变效应进行预测,并用于桥梁的安全性评价,形成了《基于有限点测试的混凝土桥梁有效预应力检测技术规程》。研究成果在依托工程钱江通道及接线工程南接线段项目中得到了应用。 1.主要的研究结论 （1）针对目前国内外预应力检测技术的研究现状,本项目对基于横张增量法的有效预应力检测技术、基于应力释放法的有效预应力检测技术、基于光纤传感器的有效预应力检测技术、基于动力性能的混凝土梁有效预应力检测方法和基于磁通量的有效预应力检测技术进行了比较分析,根据适用条件及测试精度差异,遴选出横张增量法、应力释放法和光纤传感器的有效预应力检测技术进行了深入研究,并提出了改进建议。 （2）课题组结合混凝土应力释放试验,完成了传感器稳定性比较测试,不同槽口深度、切割位置对混凝土应力释放效果对比试验,提出了基于HJ型系列应变测量计（双悬臂量测）混凝土结构有效应力释放测试技术;结合钢筋应力释放试验,对切割位置、温度等因素对释放效果的影响进行了研究。在此基础上,归纳提炼了基于应力释放法有效预应力预测技术控制精度措施。 （3）结合横张增量法和光纤光栅传感器两种测试技术的优缺点,首次提出了基于横张增量法和光纤传感器的有效预应力检测联合应用技术。在新建桥梁阶段,采用横张法测试钢束真实值,后期采用光纤光栅传感器跟踪钢束应力衰减,从而达到全程跟踪钢束受力状态监测。 （4）建立了复杂预应力体系桥梁钢束有效预应力衰减预测模型,实现了在役桥梁当获知典型钢束有限测点应力的基础上对于各类在役桥梁钢束有效预应力不同衰减程度的有效模拟,依托截面分析的方法实现了基于预应力度储备值的有效预应力衰减状况整体性评价。 （5）结合项目研究成果,编制了《基于有限点测试的混凝土桥梁有效预应力检测技术规程》。 2.本研究的特色及创新点 截止2013年底,我国公路已建桥梁达73.53万座、3977.80万米,其中大量桥梁采用了预应力技术。在取得如此巨大成就的同时,典型预应力桥梁的病害问题也逐渐成为行业内关注的重点。限于检测技术手段,目前确定结构实际预应力仍采用预应力损失计算的方法,即通过设计值减去估算的预应力损失值,推测桥梁结构的实际预应力。桥梁结构运营多年后,由于受到结构损伤、缺陷及超载等外界环境和施工误差的影响,现存的预应力值仅通过预应力损失计算公式来估算显然是不准确的,有时甚至出现较大的差异。 为了解决上述问题,本项目结合钱江通道南接线工程的建设,选取变截面预应力连续梁,等截面预应力连续箱梁和预制小箱梁等不同类型结构为研究样本。从基于光纤传感器应力衰减检测技术、基于应力释放法的有效预应力检测技术及基于横张增量法的有效预应力检测技术等多个方面开展了研究工作。 本项目创新点主要有以下几方面。 （1）利用HJ型系列应变测量计（双悬臂量测）,归纳提升了混凝土结构有效应力释放测试技术精度控制措施。 采用HJ型应变计进行混凝土应力释放测试,重点从关键截面梁体混凝土应力释放模型试验、截面应力状态的获取及基于释放应力的有效预应力预测方法等方面开展了深入研究,得出基于释放应力检测的桥梁有效预应力预测技术在有效预应力衰减状况的检测应用中是一种快速,无损的技术。 （2）联合应用横张法与光纤技术,提出混凝土结构钢筋（钢束）有效预应力测试技术。 结合横张增量法和基于光纤传感器的有效预应力检测技术的特点,将两种测试方法的优点结合起来,即在新建桥梁时,用横张增量法测试施工张拉完成时的真实应力,然后布设光纤传感器,用于后期应力损失的测试,这样就可得到服役桥梁任意时间点的钢束有效应力。 （3）提出基于有限点测试（局部破拆）的混凝土桥梁有效预应力检测技术规程。