《2混凝土梁桥预应力张拉质量控制及锚下有效预应力检测技术2080.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2混凝土梁桥预应力张拉质量控制及锚下有效预应力检测技术2080.docx（91页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、摘要预应力钢束是对预应力混凝土桥梁构架当中十分重要的部件，其性能的好坏直接决定整体的使用情况，预应力损失很大程度上会对桥梁的形状、结构以及使用年限产生很大的影响。因此，对于钢束有效预应力检测、评估以及相关的计算，对预应力混凝土桥梁具有十分重大的意思价值。本文针对这种情况进行了系统性的探讨。这篇文章依据国家西部交通建设科技项目大中跨径混凝土桥梁预应力检测技术研究为参考，借助相关专家研究出的预应力钢束沿程分布规律的探究成果，进行了详细的探究。在实桥预留测点处，通过横张位移增量法检测方法对钢束的有效预张力进行相应的检测，通过一定的规律计算出实际数据。对桥梁的结构数据建立科学化的模型，同时，遵循一定的
2、规律计算出相应的数据。并且通过钢束有效预应力实际测试结果和计划值做详细的对比，以此来判别当前阶段与影流损失的情况。同时，根据规状态下主梁上下缘混凝土应力实际布局状况，按照相应的标准进实际的操作，同时对已经通过抽检的钢束预应力进行测量出实际值。桥梁在实际使用用阶段，会因因为各种各样样复杂的原因因而产生相应应的影响，特特别是预应力力损失造成的的影响。因此此，为了更好好的保障桥梁梁的安全性问问题，本文通通过利用MIIDAS空间间模型，同时时，考虑到更更多可能的发发生的状况，对对桥梁的安全全性做出了相相应的检验分分析，从理论论情况来看，该该座大桥在投投入使用300年后很大程程度上会出现现开裂的现状状，
3、因此，强强烈建议在地地板出预留管管道处添加相相应的预应力力钢束或者是是增添体外预预应力束以此此来增强大桥桥的强度。关键词:预应力力损失，有效效预应力预测测，结构安全全性分析。IAbstracctPrestreessed steell beamm is vvery iimporttant ffor thhe preestresssed cconcreete brridge struccture of thhe commponennts, iits peerformmance deciddes thhe oveerall usagee, thee presstresss losss willl l
4、arggely aaffectt the shapee, strructurre andd servvice llife oof thee big bridgge. Thherefoore, iit is of grreat vvalue to thhe preestresssed cconcreete brridge for tthe deetectiion, eevaluaation and ccalcullationn of tthe efffectiive prrestreess off steeel beaams. TThis ppaper makess a syystemaatic
5、 sstudy on thhis kiind off situuationn.This arrticlee on tthe baasis oof wesstern transsport projeects mediuum andd largge spaan preestresssed cconcreete brridge detecction technnologyy reseearch as aa refeerencee, witth thee helpp of eexpertts of the pprestrressedd steeel beaam aloong thhe disstrib
6、uution of reesearcch ressults, carrried oout a detaiiled iinquirry. Thhe efffectivve pree tenssion oof thee steeel beaam is measuured bby thee methhod off the displlacemeent inncremeent meethod, and the aactuall dataa is ccalcullated by thhe metthod oof thee dispplacemment iincremment mmethodd. To e
7、stabblish a sciientiffic moodel oof thee struucturaal datta of the bbridgee, at the ssame ttime, to foollow certaain ruules tto callculatte thee corrresponnding data. By ccomparring tthe acctual test resullts annd thee plannned vvalue of thhe efffectivve preestresss of the ssteel beam, the resullts
8、off the curreent sttage aand thhe losss of the sshadoww floww can be juudged. At tthe saame tiime, aaccordding tto thee rulees of the mmain bbeam oon thee botttom eddge off the concrrete sstresss disttributtion ccondittions, accoordingg to tthe coorresppondinng staandardd intoo the actuaal opeeratio
9、on, att the same time on thhe steeel beeam haas beeen meaasuredd by tthe teest off the actuaal vallue.Bridge in thhe acttual uuse off the stagee, beccause of a varieety off compplex ccausess and the ccorresspondiing immpact, espeeciallly thee impaact caaused by thhe losss of presttress. Therreforee,
10、 in orderr to bbetterr prottect tthe saafety of thhe briidge, throuugh thhe usee of MMIDAS spacee modeel, att the same time, takiing innto acccountt the more likelly occcurrennce siituatiion, tthe saafety of thhe briidge hhas maade thhe corrrespoondingg anallysis test, fromm the theorreticaal perrsp
11、ecttive, the uuse off briddge crrack sstatuss willl appeear affter 330 yeaars laargelyy in iinput thereefore stronngly rrecommmendedd in tthe flloor oof thee pipeeline at thhe resservattion aand addd thee corrresponnding presttresseed steeel beeam orr addiing exxternaal preestresssed ttendonns in or
12、derr to eenhancce thee streength of thhe briidge.Key worrds: PPrestrress lloss; Effecctive presttress foreccast; Analyysis oof strructurral saafetyII目录摘要1Abstract21绪论11.1研究背景11.2预应力混凝土桥梁病害及成因21.2.1预应力混凝土桥梁病害现象21.2.2病害成因31.3国内外有效预应力检测研究现状41.3.1国外研究现状51.3.2国内研究现状 可加内容51.4本文研究的目的和主要内容91.4.1研究目的91.4.2主要
13、内容101.5研究内容、技术路线和创新点111.5.1研究内容111.5.2技术路线的创新点121.6本文采用的技术路线122有效预应力评价方法142.1基本假定142.2钢束的测试分类142.3钢束沿程分布模拟152.3.1平缓束152.4复杂钢束有效预应力的模拟192.4.1预应力损失及有效预应力计算192.4.2有效预应力的模拟242.5同一截面不同钢束间有效预应力预测272.5.1基本假定272.5.2锚固损失l2简化计算282.5.3同一截面内各对称钢束间有效预应力的关系原理293预应力结构工程施工313.1预应力结构工程特点313.1.1我国预应力混凝土的现状313.2预应力结构工
14、程施工中预应力损失及其控制323.2.1预应力损失323.3预应力钢绞线断丝或滑丝363.4预应力不均匀363.4.1减少预应力损失的措施373.5本章小节394预应力精细化施工技术404.1锚具及其安装就位质量控制404.1.1锚具质量控制404.1.2锚具安装就位质量控制414.2锚具施工中引起的预应力缺陷414.2.1孔道中心线与锚头垫板面不垂直或垫板中心偏离孔道轴线414.2.2锚具夹片滑丝412.2.3锚具碎裂424.3钢束的梳编穿束工艺424.3.1钢绞线发生缠绕的原因424.3.2钢束梳编穿束工艺434.4预应力张拉施工474.4.1张拉前的准备工作474.4.2 张拉施工工艺4
15、84.4.3张拉设备485锚下有效预应力检测505.1锚下有效预应力检测505.2锚下有效预应力检测技术最常用的方法505.3锚下有效预应力检测技术的频率525.4锚下预应力检测过程中所出现的问题535.4.1锚下有效预应力值小于控制张拉预应力值的原因535.4.2有效预应力值大于控制张拉预应力值的原因535.5小结546结论与展望566.1结论566.2展望56参考文献58851绪论1.1研究背景景根据预应力混凝凝土桥梁的相相关信息记载载，德国是其其出现最早的的地区，随后后随着其不断断的发展，开开始不断扩散散到其他地区区，主要有美美国、日本以以及欧洲等。早早在19世纪纪50年代之之前，因为各
16、各方面的限制制，主要包括括施工技术和和材料，所以以应用相对广广泛的是中小小跨径的简支支梁和拱桥。从从19世纪550年代开始始，建筑材料料和施工技术术等方面发展展迅速，在桥桥梁的建设过过程中，预应应力混凝土桥桥梁已经有了了一定的应用用，并且通过过了日常生产产实践的检验验，其使用开开始逐步扩散散至世界各个个地区。上个世纪中期，我我国在桥梁建建设方面的研研究方向有所所改变，对小小跨径预应力力混凝土桥梁梁中进行了相相关试验，并并成功实现国国内首个预应应力混凝土简简支梁桥的构构建，其跨径径长达20米米。自此以后后，在公路桥桥梁的建设过过程中，该项项技术有了广广泛的应用，与与之相关的装装配标准图也也通过出
17、版的的方式展现出出来。到上个个世纪60年年代，国内首首座Z型刚构构桥成功建成成，这是我国国第一次使用用悬臂施工的的方式进行的的桥梁建设过过程。20世世纪70年代代，一座形状状特殊的简支支梁桥成功建建成，呈现出出鱼腹的形状状，坐落于河河南，该桥梁梁的跨径长达达52米。随随后在19776年，一座座具有一定长长度的桥梁建建设成功，即即便是现在，国国内也还没有有比之更长的的桥梁建筑出出现，这座桥桥长达3kmm，建立于洛洛阳。紧接着着，预应力梁梁桥在国内有有了进一步的的发展，已经经开始出现连连续梁桥的工工程建设。从从上个世纪880年代开始始，国内在进进行桥梁建设设的过程中对对悬臂施工的的方式已经相相当熟
18、练，预预应力连续梁梁桥的建设已已经广泛存在在，一直到990年代前期期，随着相关关设备和工艺艺的不断进步步和完善，实实现大跨径的的预应力混凝凝土桥梁的建建设是其中的的一个必然趋趋势，在这之之后，国内桥桥梁开始向大大跨径的方向向发展，同时时在结构方面面也更倾向于于连续刚构的的桥梁。在11997年的的时候，我国国成功建成虎虎门辅航道桥桥，这座桥同同时具备大跨跨径和连续刚刚构的特点，在在当时那个年年代，是同类类型梁桥中，其其跨径长度创创世界之最。国国正处于改革革开放进行时时，各个方面面的发展都取取得了一定的的进步，基于于这样的现状状，各种交通通设施需要进进一步发展才才能满足人们们新的需求，包包括公路桥
19、梁梁以及城市桥桥梁等。人们们对交通设施施的要求在不不断的提高，而而国内交通设设施的现状表表现出一定的的落后性，两两者之间存在在巨大落差和和矛盾，为了了解决这一问问题，我国经经历了数十年年的时间，加加大力度发展展桥梁建设，并并在这方面取取得了比较一一定成绩。经经过多年的努努力，在全国国范围内实现现多个桥梁的的成功建设，在在这些桥梁中中，更多的还还是中跨径和和小跨径的桥桥梁。1.2预应力混混凝土桥梁病病害及成因1.2.1预应应力混凝土桥桥梁病害现象象在交通事业快读读发展的阶段段，除了大量量交通设施的的成功建设，对对于部分已有有的桥梁，基基于各种环境境因素的不利利影响，其预预应力结构也也会受到各种种
20、损害。对于于正在使用的的各种预应力力桥梁，它们们受到的损害害主要表现在在梁体出现裂裂缝、外漏的的钢线被腐蚀蚀生锈、梁体体裂缝情况加加重以及跨中中挠度加大等等情况(图11.2.1)，桥梁各方方面的功能性性都会受到一一定的影响。跨跨中挠度和梁梁底板之间存存在相互影响响的关系，前前者挠度的加加大将会对后后者的开裂成成都造成不利利影响，两者者之间的影响响是相互的，与与此同时还会会伴随着其他他各种情况的的发生，包括括钢筋锈蚀、持持久度以及强强度受损等等等，这一系列列的问题都使使得桥梁的正正常运营存在在各种隐患，其其使用周期以以及正常运营营过程都会受受到不利影响响。下面简单单介绍国内几几座著名桥梁梁使用过
21、程中中面临的各种种情况。 图1.2.1桥桥梁病害洛阳黄河公路路大桥，于11976年建建成，跨径长长达50米，整整个桥长达33千米。经过过多年的使用用之后，桥体体不可避免的的受到一些损损害，首先有有裂缝出现在在其局部，并并且存在坑槽槽的情况；在在桥梁的重要要部位主梁中中，结构中的的钢筋保护层层出现比较严严重的剥落情情况，在某些些局部区域甚甚至出现钢筋筋裸露的情况况，另外，预预应力钢筋存存在被锈蚀的的现象；除此此之外梁体上上面已经有较较多微笑的裂裂缝，存在下下挠的现象。虎门大桥辅航航道桥，在其其刚刚建设成成功的时期，其其跨径的长度度存在明显优优势，曾创世世界之最。有有相关人员对对其实际数据据进行多
22、年的的观测，结果果显示，其墩墩顶角并没有有出现明显的的位移，其承承台在竖直方方向上位置的的变化也相对对较小，但是是由于混凝土土收缩徐变等等原因，导致致其跨中挠度度向不断增大大的方向发展展。根据相关关检测数据显显示，对比其其刚刚建成时时的状态，这这座桥跨中下下挠的程度比比较明显，左左幅桥和右幅幅桥的累计下下挠分别为222.2cmm和20.77cm。1994年，金金山大桥于广广东佛山建成成，是一座预预应力混凝土土连续刚构桥桥梁。经过77年的运营之之后，其主跨跨中表现出下下挠现象，累累计下挠达222cm，另另外有较多的的斜向裂缝出出现在其主跨跨箱梁腹板。团山河大桥于于2000年年建成，是一一座斜交空
23、心心板桥。经过过7年的运营营之后，其空空心板部位的的钢筋裸露现现象严重，同同时伴随着明明显的麻面现现象；另外，不不止50%的的梁体都存在在明显的纵向向裂缝情况；有横向裂缝缝出现在大量量的梁体中，具具体表现在跨跨中附近的地地板上，其中中情况最严重重的莫过于第第四孔左幅，横横线裂缝的现现象出现在该该部位的所有有空心板中，对对于其中的边边梁，裂缝几几乎连接腹板板和顶板，其其宽度最宽达达到0.5mmm。山河大桥是一一座规模较大大的桥梁建筑筑，整个桥体体跨越山河，坐坐落于1022国道山海关关段。在经历历了多年的运运营之后，其其梁体下挠现现象明显，累累计量达500mm，有大大量的宽度大大约为0.22mm的
24、裂缝缝出现在其腹腹板部位，其其中宽度最大大的达到0.42mm，另另外其保护层层以及钢筋等等结构都受到到严重损害，桥桥梁的行车过过程存在较大大的安全隐患患。因为在预应力技技术方面的认认知不足，另另外没有有效效控制其预应应力筋危害的的发展，再加加上其使用过过程缺少规范范性以及后期期养护不足等等，导致预应应力混凝土桥桥梁出现各种种工程事故，严严重的还可能能出现桥梁垮垮塌的情况，最最终使得各个个方面的利益益都受到严重重损害。1.2.2病害害成因我们都知道，在在各种环境以以及材料的作作用下，混凝凝土的结构性性能都会受到到一定影响，轻轻则受到损伤伤，重则被损损坏，这个过过程的发展是是必然的。就就预应力混凝
25、凝土桥梁而言言，这种情况况通常表现在在混凝土在结结构方面表现现出的不同以以及混凝土各各方面功能性性的退化等的的出现及这些些情况的进一一步加剧等。混凝土结构的变变化呈现出非非线性的状态态，该过程相相当复杂，在在对之进行计计算的时候并并不能得到精精确的结果。根根据美国混凝凝土学会的相相关报告显示示，对混凝土土的收缩和徐徐变过程产生生影响的所有有因素中，其其自身同时也也属于一个随随机变量，并并且其变异系系数通常高于于15%，对对于众多预应应力混凝土桥桥梁来说，如如果其下挠程程度过于明显显，则表示在在估算混凝土土的结构属性性及其对桥梁梁使用寿命的的影响程度时时还不够全面面。当预应力力钢筋受到损损伤的时
26、候，特特别是其有效效预应力受到到不利影响，通通常情况下会会对桥梁的使使用寿命造成成一定影响，如如果情况比较较严重，桥梁梁的正常使用用过程将会存存在各种安全全隐患。根据以上所述不不难发现，桥桥梁主跨下挠挠过大以及斜斜缝裂的产生生等桥梁病害害现象的存在在相对广泛，而而这些病害的的出现大多数数都与预应力力减小相关。所所以为了保障障桥梁结构的的安全性并实实现其使用寿寿命的长期性性，有必要对对预应力混凝凝土新建桥梁梁展开深入研研究。由于受受到材料、施施工以及外界界环境等因素素的作用，处处于在役阶段段的桥梁存在在预应力损失失的现象。因因此在进行设设计的时候，应应该将对应的的应力损失减减去，经过这这样的处理
27、之之后得到的预预应力才是钢钢筋预应力值值。对于正处处于在建和在在役阶段的桥桥梁，其施工工过程通常采采取的是后张张法，所以当当对之进行正正常的使用时时，应该从一一下几个方面面对其损失进进行考虑。应力筋与管道道壁间摩擦引引起的应力损损失l1具变形、钢筋筋回缩和接缝缝压缩引起的的应力损失l2凝土弹性压缩缩引起的应力力损失l4筋松弛引起的的应力损失l5混凝土收缩和和徐变引起的的应力损失l6当桥梁所处的阶阶段为在役及及在建的时候候，并不能准准确获知其结结构实际的有有效预应力。就就现阶段而言言，在设计和和施工过程中中使用的有效效预应力是通通过计算获得得，通常情况况下，都是充充分利用各种种设计规范标标准，结
28、合相相关的公式原原理，进而展展开对应的预预应力损失估估算；进行具具体的施工时时，其控制过过程主要依赖赖于钢束拉值值。很显然，在在整个建设期期间，各种不不确定因素是是必然存在的的，包括在施施工和控制等等方面存在的的误差；当桥桥梁处于运营营期间，在各各方面原因的的影响下，与与计算值相比比，预应力钢钢束张力的具具体数值将会会有所不同，这这对桥梁的功功能性及其使使用寿命造成成一定影响，甚甚至将会让桥桥梁的使用过过程的安全性性失去有效保保障，造成安安全事故。1.3国内外有有效预应力检检测研究现状状仔细分析以上各各种桥梁病害害，不难发现现，预应力混混凝土结构在在构建内力结结构的过程中中，主要依赖赖于预张拉
29、预预应力筋，预预应力钢筋是是其重要的受受力结构，各各方面都于预预应力密切相相关，因此在在对桥梁的工工作性能进行行评价的时候候，最重要的的就是对其有有效预应力进进行详细的了了解。因此，有有必要采取相相关措施检测测桥梁钢束的的有效预应力力，密切关注注桥梁预应力力筋的具体情情况，以便能能够及时发现现并问题并找找出其具体原原因，进而使使得改进过程程具有较强目目的性，从而而减少甚至是是避免各种安安全事故的发发生。1.3.1国外外研究现状早在1978年年的时候，TTse就从理理论的角度提提出这样的观观点，由于在在轴向上，梁梁体的压力减减小，均质梁梁的振动频率率会因为这个个力的作用发发生变化。11982年到
30、到1988年年期间，有多多位学者展开开试验对桥梁梁多个结构的的单元刚度进进行测定。11990年的的时候，Buuckle两两座桥梁之间间是否存在了了裂缝进行测测定，他展开开的一系列试试验主要依托托于梁体振动动的特性。11994年，有有学者通过定定量的方式对对梁体刚度受受到永存预应应力的影响，他他们使用的原原理为桥梁的的振动频率；他们通过建建立室内模型型进行试验，得得到的结论为为：从理论上上来说，对于于质地均匀的的构件，理想想的状态应该该是随着预应应力的减小，频频率呈现出逐逐渐增大的发发展趋势；事事实上，因为为存在轴向压压力荷载，所所以构件将会会有所增强，随随着预应力的的增大，频率率将会逐渐增增大
31、，在实验验数据的基础础上，对之进进行进一步的的推导，求取取有效刚度(EI)的值值，可以通过过以下表达式式来表示二者者之间的关系系：(EI)e=(1+1.75Nfe)EIg (1.3.1)式中，N为轴向向压力(正数数);fe为混凝凝土抗压强度度;Elg为钢筋筋混凝土梁的的刚度;从表表达式可看出出，轴向力NN和有效刚度度(EI)ee。之间是线线性关系，但但是他们的试试验仅对矩形形截面形心处处直线布束模模型作了研究究，缺少其他他布束形式(例如曲线布布束、偏心直直线布束)和和其他截面形形式的研究。A.Dallasta和Lades对混凝土简支梁的研究，应用Kirchhoff动力模型，用变分法进行推导得:
32、n2n44mL4Ec-NAcIc+(Ey+NAy)Iy (11.3.2)式中Ey , AAy, Iy、一一一预应力束的的弹性模量、截截面积、惯性性矩;Ec , AAc, Ic一一混凝土的的弹性模量、截截面积梁的惯惯性矩;m单位长度度的质量，由由于张拉力NN 的项与和和奇成比例其其值远小于EE、和耳项，而而且I、通常常比I小很多多，因此，基基本上可以忽忽略梁受到的的来自钢束预预应力的振频频影响。德国国学者Jorrge F.Ungger在20006年的时时候进行了一一个试验，研研究的内容主主要是从开裂裂状态一直发发展至被破坏坏的状态，预预应力混凝土土梁表现出的的动力特性参参数。其测量量的数据显示示
33、，试验过程程中使用到的的方法本身存存在不足，另另外，当梁体体的破坏形态态处于早起阶阶段时，识别别梁体受到损损伤过程存在在一定难度，而而当其受到的的损伤状态趋趋于极限的时时候，可以对对之进行有效效识别。1.3.2国内内研究现状 可加内容通过搜集大量相相关资料并对对之进行分析析调研之后我我们发现，在在对有效预应应力进行检测测的时候，由由于相关的技技术本身存在在的不足，再再加上其计算算过程存在各各种不确定因因素，以至于于国内这方面面的发展进程程不够理想。整整体而言，在在有效预应力力的检测评估估方面，我们们要走的路还还很长。就这这方面的研究究，长安大学学相对来说更更加深入，下下面对其研究究成果进行总总
34、结：1、静测法静测法原理:将将一个横向的的荷载加载于于预应力钢绞绞线上，在横横向方向上始始终保持位移移不变，在这这种情况下，横横向荷载于钢钢束与张力之之间的关系基基本上可以认认为是成正比比的，然后进进行相关的试试验并得到具具体的数据，就就能够得到在在某个特定的的位移下两者者之间的比例例系数，所以以在横向位移移固定的时候候，将一个横横向荷载加载载于预应力钢钢绞线中，就就能够根据求求得的关系式式获得对应的的有效预应力力。为了尽可可能的减低系系统中存在的的误差，在求求取钢束预张张力的时候，首首先应该分别别求取横向位位移以及对应应的横向荷载载各自的差值值，并利用它它们之间关系系进行计算。所得公式如下:
35、F=lT4 (1.3.33)要求出预张力FF，我们可以以通过一些具具体的实验测测出以及及对应的TT，通过相应应公式进行计计算。其中无无论是还还是T，他他们都是出自自长按大学的的索力张力测测试仪器进行行测试得来的的，最为宝贵贵的一点就是是这个仪器是是我国自主研研发并得到完完整的验证。2、动测法动测法是一种直直观直接的测测量之法，它它完全不同于于静测法。这这种方法主要要是通过在特特殊情况下的的环境振动拉拉索，然后用用最新的传感感器记录全程程数据，以此此来识别拉索索应有的振动动频率。不过过由于索拉力力和其对应的的频率之间有有着一种极为为微妙的关系系，因此我们们可以通过测测量频率来间间接的得到我我们需
36、要的拉拉索索力，这这种方法在斜斜拉桥的索力力测量之中使使用特别广。想要测试桥梁内内部钢束的有有效预应力的的话必须要利用用动测之法来来测试，其最最为基本的一一种思路为：通过对现有有桥梁梁体进进行局部性质质的破损，然然后剥离出一一定长度的钢钢束，再然后后通过张拉仪仪将对应的钢钢束拉起，用用特有的测试试长度对它进进行简支，最最后通过钢束束频率来测试试计算出钢束束实际的预应应力。3、应力释放法法应力的释放之法法一般用在钢钢结构中残余余应力的测试试，其最基本本的工作原理理就是对最为为初始的约束束应力进行详详细的测试构构件，然后通通过相应的机机械切割来不不断的释放被被约束的应力力，接着使用用特定的仪器器测
37、量出在构构件被切割后后的应力变化化量，最后根根据相关的材材料得出结论论。这种方法法之下求到的的本构关系便便是构件的最最为真实的应应力状态，其其最后需要根根据截面的平平衡原理求出出截面对应的的预应力。4、刚度法测量量有效预应力力在预应力的混凝凝土中的支梁梁上固有的振振动一般都是是采取Eluuer-Beernoullli梁对应应的曲振方程程：EIY(4)+my+Ny=0 （1.3.4）可利用简支梁的的边界条件推推导出其固有有频率与张拉拉力的关系为为：n2=(nL)4ELm-(nL)2Nm (11.3.5)当EI, mm均为常数时时，等截面简简的支梁采用用Kirchhhoff动动力模型:Eb-NAp
38、Ip+(Ec-NAC)IC01*dx3+m01*dx3 (1.3.6)x3,t=n=1exp(int)nsin(nx3L) (1.3.7)得：n2=1m(nL)4Ep-NAPIP+(EC+NAc)IC (1.3.8)式中:Ap,Ep,Ip，分别为为梁的截面面面积，弹性模模量和惯性矩矩; Ac,Ec,Ic分别为预预应力钢束的的截面面积，弹弹性模量和惯惯性矩:N为为张拉力。由公式(1.33.5)和(1.33.7)可以以明显看出简简支梁的振动动频率随预张张力D增大而而减小，但是是在试验中却却发现简支梁梁的振动频率率随预张力的的增大而增大大的，这是因因为纵向力的的存在改变了了简支梁的刚刚度，所以采采用
39、修正刚度度的方法来计计算简支梁的的振动频率。根据简支梁的真真实纵向锚固固力N和基频频，结合大量量实验数据计计算回归分析析推导出结构构的有效刚度度Rc，空心板的的Rc随N的变化化规律如下:Rc=1+1.9(NAfcn)EI (1.33.9)式中: Rc一预应力力混凝土梁的的有效刚度;EI一钢筋混凝凝土梁的毛截截面刚度;N一预应力混凝凝土梁的有效效预应力(KKN );A一梁的毛截面面面积(m);fcn一混凝土立方体体抗压强度。由于预张力对混混凝土简支梁梁振动频率的的影响，且必必须推导预应应力构件的有有效刚度EllRc与轴向力NN之间的关系系，这就需要要试验来确定定不同截面形形式下的简支支梁的有效刚
40、刚度与轴向力力之间关系。5、基于开裂弯弯矩的有效预预应力检测理理论首次开裂弯矩矩法当预应力混凝土土梁出现可见见的裂缝时，可可以认为梁截截面承受的弯弯矩即是开裂裂弯矩，通过过首次开裂弯弯矩推导出有有效预应力Npl的的公式。Npl=Mcrly0I0-frI1An+epnynIn (1.3.10)式中:.yn,An,In一一梁底至净截截面形心距离离，不包括预预应力筋在内内的混凝土换换算截面面积积和净截面惯惯性矩;y0,A0,I0一梁底至包包括全部预应应力筋在内的的混凝土截面面形心的距离离，换算截面面的面积和换换算截面的惯惯性矩;Mcrl一首次开裂弯矩矩(Nmm)，fr一混凝土的弯曲曲拉拉强度(MPa
41、 ) ;epn一预应力钢筋合合力对不包括括预应力钢筋筋在内的混凝凝土截面偏心心矩。二次开裂弯矩矩法混凝土的受拉边边缘开裂后，裂裂缝将进一步步向上发展，如如果荷载继续续增加，使裂裂缝发展至预预留孔道附近近或者更接近近中和轴的位位置，此时己己开裂的混凝凝土不再承担担拉应力，卸卸载至零，裂裂缝在预应力力的作用下可可以完全闭合合，若再加载载至混凝土受受拉区的拉应应力和预压应应力完全相等等时，裂缝将将重新出现，称称为二次开裂裂裂缝，与此此相对应的截截面弯矩即为为二次开裂弯弯矩。由二次次开裂弯矩可可推导出二次次开裂弯矩确确定的有效预预压力Np2oNp2=Mcrly0I0 I1An+epnynIn (1.3
42、3.11)式中: Mcrl-为二次次开裂弯矩。总结在弯矩法开裂的的问题上，首首次开裂可能能存在的缺点点如下：开裂裂后荷载的准准确性，然后后还需要检验验下本身弯曲曲的抗压能林林值，这种实实验也只有在在这种时候才才可能被采用用。所以说这这种首次开裂裂的情况下是是很难进行测测量的，更别别说准确度了了。对于那些些第二次开裂裂的弯矩之法法来说，他们们的缺点主要要是：在什么么时候卸荷要要适当,尤其是第二二次开裂的时时候便需要一一定的技术和和经验作为基基础了，这样样才能确定其其荷载的准确确性，因为这这里的每一个个点都可能会会影响到预应应力的确定，所所以来不得半半点马虎。6、基于有限测测点法的永存存预应力预测
43、测法（1)主要思路路这种方法主要是是在相应的截截面智商借助助有限元的分分析之法，然然后再结合相相应的计算机机以及桥梁相相关的cadd技术，再然然后是计算出出相应的有效效应力，再然然后便是对现现有的桥梁机机构性能进行行综合性评估估。（2）具体的解解决方法通过试验准确的的测试出有限限点的混凝土土应力，然后后借助于有限限元工具，可可以有效地解解决预应力结结构的有效性性，具体步骤骤如下：采用原始结构构的离散有限限元模型；对应于材料和和截面特性计计算的I型模模型的有限元元模型；以有限元模型型为基础，建建立相应的边边界条件；针对相应的外外载仿真模型型，建立了相相应的有限元元模型；预应力I 进进行有限元模模
44、型的仿真AA；以-建立立有限元分析析模型，如果果结果能满足足一定的条件件，此时预应应力的模拟对对应的预应力力是实际有效效的预应力结结构，如果结结果不能满足足一定条件，则则从步骤开开始计算，从从别的点进行行模拟，预应应力I的有限限元模型在满满足一定的判判断条件时，此此时的预应力力才是真正有有效的预应力力结构。如果的全部部预应力不能能满足一定的的判断条件，又又回到原来的的结构的离散散有限元模型型进行II，然然后重复步骤骤-，迭迭代计算，直直到真正有效效的预应力结结构出现。1.4本文研究究的目的和主主要内容1.4.1研究究目的从上述调查情况况来看，预应应力混凝土箱箱梁桥病害广广泛、起因复复杂、加固困
45、困难，已经严严重制约了该该类桥梁的更更大发展。而而且，众多病病害桥梁的处处理也己成为为一个社会性性问题。本文文的工作可望望为这些问题题的解决提供供一个可靠的的理论和方法法。(1)混凝土桥桥梁病害研究究和加固设计计的前提是对对混凝土材料料性能的真实实把握，因此此试验研究了了自然环境下下高性能混凝凝土早期时变变性能一一抗抗压强度随时时间的发展、弹弹性模量随时时间的发展、收收缩和徐变。特特别设计在自自然环境下，并并且对徐变试试件早龄期即即加载，这些些都希望反映映出目前大量量使用的混凝凝土材料的真真实时变性能能。所以说，基于钢钢束的真实测测量值可以极极为有效的反反应出预应力力结构的工作作性能以及桥桥梁
46、本身的健健康状态，这这为后期的桥桥梁管理和养养护提供了切切实有效的技技术性支持。(2)材料的时时变性连同环环境、作用的的随时变化，共共同影响着桥桥梁结构性能能随时间发生生变化，对这这种变化的预预期不准、控控制偏差、利利用不当，是是造成桥梁结结构病害的直直接原因之一一。对混凝土土结构时变性性能分析方法法的研究为问问题的解决提提供了方法支支持。(3)无论是从从分析病害成成因还是从加加固维护的角角度，对病害害桥梁开展损损伤分析，模模拟和评价其其所处的结构构性能水平都都是必要和关关键的。因为为有材料时变变性能试验的的支持，损伤伤分析才保证证了成果的正正确性。(4)从桥梁结结构时变性能能的角度整合合桥梁
47、施工控控制的方法，既既有利于解决决施工控制中中的一些概念念和细节问题题，同时对充充分理解和掌掌握桥梁结构构时变性能，防防止出现结构构性损伤也有有很大贡献。(5)将基于结结构性能的新新一代设计方方法引入到加加固设计领域域，在继承基基于桥梁结构构时变性能的的损伤分析的的基础上，采采用基于性能能的方法，采采取包络线进进行加固设计计，为大量病病害桥梁的加加固设计提供供了可靠的实实用方法。1.4.2主要要内容在我国，公里特特别发达，尤尤其是最近五五十年修建了了很多预应力力混凝土桥梁梁。这些桥梁梁都已经经过过了多年的使使用，所以说说在某种程度度上难免会受受到各种各样样的损伤，对对于预应力筋筋的有效预应应力到底还存存在多少就根根本无从知晓晓了。直到现现在我国还没没有切实有效效的可以用来来检测的工程程方法和最新新设备，更没没有形成什么么系统化的评评价方法。所所以，本文主主要是为了对对钢筋混凝土土中结构的耐耐久性能检测测和评估上取取得的成就和和理论成果智智商，对现有有的中小型跨跨径预应力的的有效检测和和评估方法的的系统化研究