無損檢測(cè)技術(shù) 課件 3.1.1等效質(zhì)量法錨下預(yù)應(yīng)力檢測(cè)

無損檢測(cè)技術(shù)等效質(zhì)量法錨下預(yù)應(yīng)力檢測(cè)CONTENTS知識(shí)基礎(chǔ)任務(wù)分析一二目錄二三檢測(cè)流程

任務(wù)引入

受監(jiān)理公司邀請(qǐng)，需要你公司對(duì)某高速預(yù)制梁的錨下有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了檢測(cè)。前期測(cè)試結(jié)果顯示，該梁的孔道預(yù)應(yīng)力值整體較低。現(xiàn)需現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證核實(shí)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)做出張拉施工方案的整改，保證了工程質(zhì)量。教學(xué)目標(biāo)思政目標(biāo)通過引入“交通建設(shè)發(fā)展”新理念——質(zhì)量、安全思政元素，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)樹立“工程質(zhì)量、終身負(fù)責(zé)”的理念01熟悉等效質(zhì)量法檢測(cè)錨下預(yù)應(yīng)力的目的、意義及適用范圍；掌握等效質(zhì)量法的試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)；掌握檢測(cè)測(cè)區(qū)確定方法、測(cè)點(diǎn)布置要求.021.會(huì)查閱檢測(cè)規(guī)程運(yùn)用公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)2.能正確連接檢測(cè)設(shè)備，3.會(huì)設(shè)置參數(shù)，布置測(cè)點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集；4.會(huì)分析數(shù)據(jù)，能出具檢測(cè)報(bào)告03具有嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程的態(tài)度，具備認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度及解決實(shí)際問題的能力；具有嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度04技能目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)一、知識(shí)基礎(chǔ)

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受外力荷載作用前,先人為地對(duì)它施加壓力,由此產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的拉應(yīng)力,即借助于混凝土或者巖體較高的抗壓強(qiáng)度來彌補(bǔ)其抗拉強(qiáng)度的不足,達(dá)到推遲受拉區(qū)開裂的目的。以預(yù)應(yīng)力混凝土制成的結(jié)構(gòu),應(yīng)以張拉鋼筋的方法來達(dá)到預(yù)壓應(yīng)力,所以也稱預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由于采用了高強(qiáng)度鋼材和高強(qiáng)度混凝土,預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有抗裂能力強(qiáng)、抗?jié)B性能好、剛度大、強(qiáng)度高、抗剪能力和抗疲勞性能好的特點(diǎn),對(duì)節(jié)約鋼材(可節(jié)約鋼材40%-50%、混凝土20%-40%)、減小結(jié)構(gòu)截面尺寸、降低結(jié)構(gòu)自重、防止開裂和減少撓度都十分有效,可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得更為經(jīng)濟(jì)、輕巧與美觀。

此外,廣義的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)還可以包括拉索、拉桿等承載、支護(hù)結(jié)構(gòu)。1.認(rèn)識(shí)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)根據(jù)預(yù)應(yīng)力的施加方法分為先張法和后張法。先張法即先張拉預(yù)應(yīng)力鋼束,后澆筑結(jié)構(gòu)混凝土,等混凝土養(yǎng)護(hù)期過后放開兩端的張拉設(shè)施形成結(jié)構(gòu)內(nèi)的預(yù)應(yīng)力;后張法是先澆筑結(jié)構(gòu)混凝土,預(yù)留預(yù)應(yīng)力管道,等養(yǎng)護(hù)期過后,在管道內(nèi)穿入預(yù)應(yīng)力鋼東束,在兩端進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。不同點(diǎn)在于先張法需要專門的預(yù)應(yīng)力張拉臺(tái)座,預(yù)壓力束直接由預(yù)應(yīng)力束與混凝土的黏結(jié)力錨固,一般不需要錨具;后張法需要錨具,不需預(yù)應(yīng)力張拉臺(tái)座。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)主要由預(yù)應(yīng)力筋/索、保護(hù)介質(zhì)(灌漿料)和錨固裝置三大部分組成,每個(gè)部分都對(duì)預(yù)應(yīng)力的保證起重要作用。預(yù)應(yīng)力本身缺陷現(xiàn)場(chǎng)張拉采用液壓千斤頂進(jìn)行張拉,在張拉工程中,由于控制不嚴(yán)格或者錨固裝置的損壞都會(huì)導(dǎo)致張拉不充分,導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力值達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。其次,隨著預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的使用,預(yù)應(yīng)力筋疲勞,也會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的損失保護(hù)介質(zhì)的缺陷主要體現(xiàn)在管道灌漿不密實(shí)。灌漿不密實(shí)則會(huì)導(dǎo)致鋼筋與筋體之間黏結(jié)不夠,也會(huì)導(dǎo)致水和空氣進(jìn)入,使得鋼絞線銹蝕。保護(hù)介質(zhì)的缺陷工程中導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失的原因主要有：

埋入式錨索在巖體支護(hù)、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。然而，在施工過程中，由于種種原因，普遍存在著張力不足的問題。在實(shí)際工程中，有時(shí)可能存在鋼絞線不連續(xù)的現(xiàn)象（如下圖3-2），其張力嚴(yán)重不足。從而極大地威脅橋梁的安全。2.認(rèn)識(shí)錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)

造成鋼絞線不連續(xù)的原因主要有：2.認(rèn)識(shí)錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)（1）在反彎點(diǎn)，以及管壁變形，或者管壁破損造成混凝土漿液流入硬化，使得鋼絞線難以穿過。此時(shí)，有的施工人員就采取從兩端伸入鋼絞線的方法；有的施工人員則惡意地偷工減料，在兩端設(shè)置了鋼絞線，而在中間則減少鋼絞線的根數(shù)；（2）

由于鋼絞線的有效截面不夠，所以無法張拉到設(shè)計(jì)的張力，甚至完全不張拉。其造成的危害很大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致橋梁的斷裂。因此，如果能夠準(zhǔn)確地測(cè)出錨索/桿的現(xiàn)有張力（也稱為“有效預(yù)應(yīng)力”），也可以推斷出鋼絞線的連續(xù)性，從而有效地杜絕這類惡性事件的發(fā)生。

目前行業(yè)內(nèi)使用進(jìn)行錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)的方法有反拉法和等效質(zhì)量法，兩種檢測(cè)方法各有不同的優(yōu)勢(shì)，反拉法與等效質(zhì)量法互補(bǔ)，兩種方法結(jié)合使用更有利于預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量監(jiān)管。在反拉法無法適用，或僅需對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行張拉事故普查時(shí)，可嘗試采用等效質(zhì)量法對(duì)錨下有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)。本節(jié)課主要介紹等效質(zhì)量法檢測(cè)錨下有效預(yù)應(yīng)力。3.檢測(cè)方法

目該方法不僅適用于未灌漿的錨索（桿）張力檢測(cè)，還尤適用于在役的或者已灌漿的錨桿錨索檢測(cè),攻克了過去預(yù)應(yīng)力錨固體系張力無法進(jìn)行無損檢測(cè)的技術(shù)難題，從應(yīng)用實(shí)踐上彌補(bǔ)了振動(dòng)頻率測(cè)試法等常用方法的缺陷和不足。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于橋梁、隧道、港口、邊坡、山體加固等工程中錨索（桿)的質(zhì)量檢測(cè)，也可應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的拉桿，機(jī)械行業(yè)中的螺栓張力檢測(cè)，克服了通常的頻率測(cè)試法的固有缺陷，在高張力條件下具有非常顯著的優(yōu)越性。4.方法特點(diǎn)

等效質(zhì)量法作為一種新型無損檢測(cè)方法,受限條件少,檢測(cè)快速,同時(shí)適用于無黏結(jié)和有黏結(jié)錨下預(yù)應(yīng)力檢測(cè),填補(bǔ)了有黏結(jié)錨下有效預(yù)應(yīng)力無適用檢測(cè)方法的空白。與反拉法相比，其測(cè)試精度能夠滿足絕大部分工程需求。在多地若干工程的應(yīng)用實(shí)踐證實(shí)該方法測(cè)試可靠,效率高,應(yīng)用效果顯著。4.方法特點(diǎn)

錨索結(jié)構(gòu)在錨頭激振時(shí)，誘發(fā)的振動(dòng)體系隨著錨固力大小的變化而變化錨固力越大，參與自由振動(dòng)的質(zhì)量也就越大，單純依靠頻率的測(cè)試方法有非常大的缺陷，嚴(yán)重影響了測(cè)試范圍和測(cè)試精度。為此，將錨頭、墊板等簡(jiǎn)化為如下圖3-3的模型。即將錨頭與墊板、墊板與后面的混凝土或巖體的接觸面模型化成如下的彈簧支撐體系。該彈簧體系的剛性K與張力（有效預(yù)應(yīng)力）有關(guān)，當(dāng)然張力越大，K也越大。5.檢測(cè)原理

另一方面，在錨頭激振誘發(fā)的系統(tǒng)基礎(chǔ)自振頻率f可以簡(jiǎn)化表示為式（3-1）：

其中，M為振動(dòng)體系的質(zhì)量。

在上式中，如果M為一常值，那么根據(jù)測(cè)試的基頻f即可較容易地測(cè)出張力。5.檢測(cè)原理

在上式中，如果M為一常值，那么根據(jù)測(cè)試的基頻f即可較容易地測(cè)出張力。5.檢測(cè)原理然而，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，埋入式錨索在錨頭激振時(shí)，其誘發(fā)的振動(dòng)體系并非固定不變，而是會(huì)隨著錨固力的變化而變化。錨固力越大，參與自由振動(dòng)的質(zhì)量也就越大。。圖3-3等效質(zhì)量法的基本理論

在此基礎(chǔ)上，基于“等效質(zhì)量”原理的有效張力測(cè)試?yán)碚摵蜏y(cè)試方法，可利用激振錘（力錘）敲擊錨頭，并通過粘貼在錨頭上的傳感器拾取錨頭的振動(dòng)響應(yīng)，從而能夠快速、簡(jiǎn)單地測(cè)試錨索（桿）的現(xiàn)有張力。見圖3-4、3-5所示。5.檢測(cè)原理二、任務(wù)分析（一）檢測(cè)目的：

通過對(duì)錨頭敲擊誘發(fā)其自由振動(dòng)，并測(cè)定其動(dòng)力響應(yīng)的方法來推算錨下預(yù)應(yīng)力。

（二）適用范圍：

等效質(zhì)量法檢測(cè)宜用于張拉事故（如漏張、張拉設(shè)備出現(xiàn)問題或施工工藝出現(xiàn)問題等）的普查，以及壓漿后無法進(jìn)行反拉法檢測(cè)的情況。檢測(cè)時(shí)應(yīng)滿足，鋼絞線已裁剪、錨頭尚未封端、具備激振錘擺動(dòng)空間及傳感器安裝空間。（三）儀器設(shè)備：

（四）測(cè)點(diǎn)布置現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的測(cè)點(diǎn)方案如下圖。一般情況下，接收傳感器（CH1）放置于錨具下方，敲擊位置位于錨具上方。如圖所示。三、檢測(cè)流程

有效預(yù)應(yīng)力標(biāo)定是對(duì)同種結(jié)構(gòu)類型、位置、相同孔數(shù)、相同形狀的錨具進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定，得到參數(shù)K0，m，Kb。并將其用到張力測(cè)試中。有效預(yù)應(yīng)力標(biāo)定和測(cè)試的方案相同，但根據(jù)不同的施工條件分為標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定和簡(jiǎn)易標(biāo)定。1.錨下有效預(yù)應(yīng)力標(biāo)定1.錨下有效預(yù)應(yīng)力標(biāo)定即在結(jié)構(gòu)一端張拉，另一端測(cè)試。測(cè)試一端鋼絞線預(yù)留長(zhǎng)度約10cm左右，而張拉端需要分為10級(jí)（至少分為4級(jí)）張拉，每級(jí)張拉完成后，需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力測(cè)試。同種結(jié)構(gòu)類型、位置、相同孔數(shù)、相同形狀的錨具進(jìn)行預(yù)應(yīng)力測(cè)試（為確保被測(cè)對(duì)象錨具的張拉力，需要全程跟蹤該錨具的張拉并記錄張拉力，以備標(biāo)定時(shí)使用），測(cè)試數(shù)量最少3束。當(dāng)然測(cè)試數(shù)據(jù)越多，標(biāo)定參數(shù)越準(zhǔn)確。明確測(cè)試部位及測(cè)點(diǎn)后進(jìn)行錨下有效預(yù)應(yīng)力標(biāo)定。標(biāo)