预制T梁形变分析及有效预应力检测评估技术_张辉.pdf

NORTHERN ARCHITECTURE收稿日期：2022-05-31作者简介：张辉（1985），男，河南省镇平县人，工程师，研究方向：公路桥梁。0引言现阶段，随着我国建筑行业技术及模式的改变与转型，部分公路、桥梁的施工效率也得到了极大的提升1。尤其是针对一些大型的桥梁形变控制与承压能力的处理，有效增加了施工的稳定性2。通常情况下，桥梁施工存在较多的预制 T 梁，这部分 T梁的主要作用是辅助桥梁承压，分化整体的承重，确保主要梁柱保持稳定的状态，提升建筑工程整体的安全性3。但是近年来，由于钢筋混凝土建筑材质的变化，以及 T 梁的形变，致使相关的工程发生安全事故，对工程的实施及进度的推进造成极大的影响4。为此，本文在较为真实的环境之下，结合预制 T 梁形变的情况，对桥梁自身预应力的变化状态进行测预制 T 梁形变分析及有效预应力检测评估技术张辉，程宏，伏贤良，王少凡，李东阳（中建七局安装工程有限公司，河南郑州450000）摘要：导致预制T梁发生形变的因素有很多，其中最为关键的是预应力的变化与作用方向，因此，对预制T梁形变及有效预应力检测评估技术进行分析与研究。首先，对预制T梁形变及影响条件进行简要分析，并得出形变的结果。结合上述得出的形变结果，获取预应力荷载参数，同时，设定双向机理检测结构，以此为基础，构建SFM重叠检测模型，采用竖向压缩检测实现有效预应力检测评估，为后续的施工奠定更为坚实的基础，推动相关行业的进一步创新与发展。关键词：预制T梁；形变分析；预应力检测；技术评估；结构测定；承压处理中图分类号：U445.57文献标识码：A文章编号：2096-2118（2023）01-0033-05Deformation Analysis and Effective Prestress Detection andEvaluation Technology of Precast T-BeamZHANG Hui，CHENG Hong，FU Xianliang，WANG Shaofan，LI Dongyang（Installation Engineering Co.，Ltd.of CSCEC 7th Division，Zhengzhou Henan450000，China）Abstract：There are many factors leading to the deformation of precast T-beam，and the most important one isthe change and action direction of prestress.Therefore，the deformation analysis and effective prestress detectionand evaluation technology of precast T-beam are analyzed and studied.First of all,the deformation and influenceconditions of precast T-beam are briefly analyzed，and the results of deformation are obtained.Combined with theabove deformation results，the prestress load parameters are obtained，at the same time，the two-way mechanismtesting structure is set up，on the basis of which the SFM overlap detection model is constructed，and the verticalcompression detection is used to realize the effective prestress detection and evaluation，which lays a more solidfoundation for the follow-up construction and promotes the further innovation and development of related industries.Keywords：precast T-beam；deformation analysis；prestress detection；technical evaluation；structural determination；pressure treatment北方建筑工程科技第 8 卷第 1 期 2023 年 2 月33NORTHERN ARCHITECTURE图 1T 梁规格（mm）定与评估。首先对预制 T 梁的极限承载力及高温拟合变化情况作出测定，随后，根据形变的程度，将其划定在对应的受力层级，结合此时的预应力极限标准，检测实际承受的预应力，为后续的工作提供数据信息支撑，推动工程更加稳定地实施。1预制T梁形变分析预制 T 梁实际上是一种承压式的辅助梁桩，主要应用于桥梁及公路的承压建筑之中，在施工初期取得了较好的效果，但是随着建筑模式及形式的变化，部分工程在对预制 T 梁进行处理的过程中，常会出现形变的问题，这一缺陷对于后续的施工会造成极为严重的影响，甚至会造成建筑承压梁断裂或者坍塌，形成不可估量的经济损失。因此，本文对预制 T 梁作出形变分析。预制 T 梁一般需要与混凝土截面辅助应用，梁体制造前，针对定向的荷载需求及标准，预先获取基础指标数值，与实测标准比照分析，奠定基础分析环境，具体设定见表 1。通过表 1 可以完成对 T 梁制造基础指标参数的设定。完成基础形变分析环境的搭建后，采用FBG 传感器，测定此时 T 梁的形变，并对所属数值记录、汇总，为后续的处理提供理论依据。根据获取的定向光波长度，结合梁体的形变延伸标准，可以在总波段上布设对应的中心波点，将其作为 T 梁形变的参照物。这部分可以采用受光波偏振态演变的方法，利用专业设备测定光强的实时波动，结合高精密波长调制型仪器，进行规模化的形变测定，对比梁体的承压极限，模拟定向的承压效果。首先，可以结合实际的形变范围，计算实时承压内力值，具体公式如下：G=（0.25+e2-3f）-v（1）式（1）中：G 为实时承压内力值，MPa；e 为测点距离，nm；f 为形变范围，nm；v 为纵向承压总值，MPa。通过上述计算，最终可以得出实际的实时承压内力值。结合得出的实时承压内力值，划定承压范围，此时，预制 T 梁的内力向量为 05。采用拟合弯压的方法，模拟基础形变环境，预设形变的极限值为 10，将 T梁发生形变的阶段分为 4 个，布设对应的测定节点，利用其获取变化数值，与设定的标准比照。如果存在拟合差值，可以通过定向承压的方式，在 T 梁的下方搭接一个稳定结构，分散梁体的整体压力，促使 T 梁整体承载压力逐渐均衡，加强对形变分析误差的控制。在此基础上，设定截面的中性轴距离为 12.05 m，方向应力为 10.55 MPa，纵向合力比为0.15，此时 T 梁的形变状态处于中期，形变的角度为90120，FBG 传感器测定的波长在标定范围之内，根据上述变化情况，计算弯矩公式如下：H=C+（4d+1）-1y（2）式（2）中：H 为弯矩，kN mm；C 为形变差异值，nm；d为无应力极限值，MPa；y 为迭代次数，次。通过上述计算，最终可以得出实际的弯矩。此时的弯矩为预制 T 梁的形变基础标准，设定 T 梁的高程值为 420mm，定向变动长度为 3 200 mm，梁底宽度为 220mm，外侧承压辅助长度设定为 3 000 mm，具体规格如图 1 所示。通过图 1 可以完成对 T 梁规格及外形的设计。在标定的承压范围之内，测定 T 梁的形变极限状态，与此同时，在不同的外力压强环境下，梁体形变的程度及割裂情况也是不同的。具体数据见表 2。通过表 2 可以完成对预制 T 梁形变弯矩与承压值的设定，结合对应截面的承压程度，测定 T 梁在后期形变下的状态变化。为了确保测定结果的精准性及可靠性，可以在梁体核心承压点上接入一根测定指标预设标准实测标准动态荷载差值比较重合极值10.2611.351.09承拉应变系数0.520.880.36耦合弯矩距离/mm15.6519.453.80沉降深度/mm4.608.053.45表 1T 梁制造基础指标参数设定测定弯矩/（kN mm）承压值/MPa荷载挠度/mm12.031 542.362.0312.451 677.242.6413.151 698.253.5413.671 703.614.65表 2预制 T 梁形变弯矩与承压值外侧承压辅助距离3 000变动长度 3 200高程值 420梁底宽度 220北方建筑第8卷34NORTHERN ARCHITECTURE图 2荷载与形变挠度曲线图支撑钢筋，与下方的辅助结构成 90，保持均衡垂直状态，采用 HRB335 规格的钢筋作为主筋，设定主筋与承拉区钢筋半径，分别为 9 mm 和 16 mm。模拟弯曲状态，当 T 梁一侧的钢筋弯起，表明承拉区的梁体也随之发生形变，对此时预制 T 梁形变荷载状态与挠度变化作出分析，具体见图 2。通过图 2 可以完成对荷载与形变挠度曲线的绘制，在不同的单向应力作用之下，荷载形变的状态也是不同的，受外部因素及定向压强的双向作用，T 梁的部分区域受力状态并不均匀，荷载力上升使 T 梁过渡弯曲，集中承压点的梁体更易出现裂缝、崩塌或者断裂等现象，以此可以推断出，两者之间成反比6。根据得出的数据信息，设定形变刚度矩阵，利用荷载力与挠度变化之间的关系，构建形变刚度矩阵的验证基准，利用矩阵获取迭代残余值及修正值，通过欧拉法对此时预制 T 梁的形变压力进行测定，并利用刚度矩阵将承受的形变压力作出分解，计算内力向量公式如下：Y=14x+（3r-1）（3）式（3）中：Y 为内力向量，MPa；x 为单元迭代距离，nm；r 为轴向应变比，nm。通过上述计算，最终可以得出实际的内力向量。经过分析可以发现，预制 T梁的内力向量越大，T 梁的形变状态越大，反之，预制 T 梁的内力向量越小，T 梁的形变状态越小。与此同时，为了便于进行后续有效预应力检测评估，可以将内力向量与预应力转化，通常情况下，内力向量与预应力之间存在双倍数的关系，所以，在桥梁工程执行的过程中，需要对承压截面作出处理。可以通过增加预制 T 梁垂直度的方式，将承压截面上的压力均匀化，以此降低转化过程中存在的误差。具体公式如下：M=2a+（1u-0.1）+4n（4）式（4）中：M 为基础预应力，kN；a 为屈服强度，MPa；u 为轴心抗压值，MPa；n 为挠度变化值，mm。通过上述计算，最终可以得出实际的基础预应力。通过转化，可以测定，预应力的变化对于预制 T 梁的形变具有一定的影响。2有效预应力检测评估2.1预应力荷载参数获取在对有效预应力进行检测评估之前，需要先进行预应力荷载参数的获取与计算。通常情况下，桥梁公路建设工程，均会提前规划承压梁的位置与方向，并设定对应的辅助安全措施，以此来确保最终测试结果的安全性与稳定性。本文的预制 T 梁在关联和安装的过程中，由于内力向量过大，处于极度不稳定状态。此时的梁体虽然具有较强的弹性，作用覆盖范围也相对可控，但是在外力的冲击下，常会出现梁内结构支座沉降问题，一定程度上也导致整个承压截面预应力随之增加，给工程造成更大的施工压力。所以，为了避免出现关联性的坍塌与裂变情况，可以先对基础的预应力荷载标准以及参数作出获取调整，具体见表 3。通过表 3 可以完成对基础预应力荷载参数标准的设定，根据基础荷载值及极限预应力差值，结合耦合测定仪器，测定 T 梁在不同截面厚度下，瞬时向量与预应力之间的比例关系，具体见表 4。通过表 4 可以完成对瞬时向量与预应力之间比例关系的分析和研究。在 T 梁中设定对应距离的预应力测