DB36T 1136-2019 公路水运工程预应力张拉有效应力检测技术规程x

ICS 93.080

P 66

DB36

江 西 省 地 方 标 准

DB36/T 1136—2019

公路水运工程预应力张拉有效应力检测技 术规程

Technical specification for testing for effective stress of prestressed tension in road water transportation engineering

2019 - 07 - 03 发布 2020 - 01 - 01 实施

江 西 省 市 场 监 督 管 理 局 发 布

DB36/T

DB36/T 1136—2019

DB36/T

DB36/T 1136—2019

I

I

I

II

目 次

前言 II

1 范围 1

2 规范性引用文件 1

3 术语和定义 1

4 基本要求 2

5 检测内容 2

6 检测方法 2

7 检测指标 6

8 张拉有效应力不合格情况的处理 7

附录 A（资料性附录） 锚下有效预应力检测汇总表 8

附录 B（规范性附录） 锚下有效预应力检测原理 9

附录 C（规范性附录） 锚下有效预应力不均匀度计算方法 11

前 言

本标准根据GB/T 1.1—2009给出的规则起草。

　 本标准由江西省交通运输厅提出并归口。

本标准起草单位： 江西省高速公路投资集团有限公司、中交路桥建设有限公司、上海同禾土木工 程科技有限公司。

本标准主要起草人：王阅章、王琛、张龙生、许兵、朱木锋、刘礼辉、刘羽春、梁华、刘爱明、陈 德志、邓超、闫少泽、叶昆、周昌。

PAGE

PAGE 11

PAGE

PAGE 10

公路水运工程预应力张拉有效应力检测技术规程

1 范围

本标准规定了公路水运工程预应力张拉有效应力检测的术语与定义、基本要求、检测方法、检测指 标及张拉有效应力不合格情况的处理。

本标准适用于适用于公路水运工程新建、改建和加固工程中后张法有粘结的预应力构件在未作孔道 压浆之前的张拉有效应力检测。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 5223 预应力混凝土用钢丝 GB/T 5224 预应力混凝土用钢绞线

GB/T 14370 预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB/T 20065 预应力混凝土用螺纹钢筋 JTG/T F50 公路桥涵施工技术规范

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

锚固应力损失 anchorage stress loss

预应力筋张拉锚固后，因预应力筋回缩、锚具和梁体变形等原因引起的预应力损失。

3.2

锚下有效预应力 effective prestress under anchorage

预应力筋张拉锚固后，实际张拉控制应力扣除相应损失后，预应力筋锚下留存的应力。

3.3

有效预应力检测 effective prestress detection

预应力筋张拉锚固后，对锚下有效预应力大小及其不均匀度的检测评定。

3.4

有效预应力同束不均匀度 unevenness of effective prestress in the same bunch

同一束预应力筋中各单根预应力筋锚下有效预应力最大值和最小值的偏差程度。

3.5

复张法 against method

对张拉完成的预应力筋进行二次张拉，张拉过程中实时监测预应力筋的张拉力与伸长值，通过其相 关关系判断锚下有效应力的一种方法。

3.6

单根检测 single detection

相对于整束检测，是在判定钢绞线束的有效应力时，对整束中的每一根钢绞线分别进行检测，将得 出的每一根钢绞线的有效应力相加从而得出整束钢绞线的有效应力。

4 基本要求

4.1 进行有效应力检测的预应力筋应满足 GB/T 14370、 GB/T 20065、GB/T 5223、GB/T 5224 的要求。

4.2 预应力张拉有效应力检测除应符合本规程的要求外，尚应符合国家和行业现行有关标准、规范的 规定。

4.3 预应力张拉有效应力检测前应编制预应力张拉有效应力专项检测方案并经过审批。

4.4 预应力张拉有效应力检测应由具有相关资质的单位和人员实施，检测人员的配备应满足工程施工 与现场检测的需求，并应在进场前对其进行岗前培训和技术、安全交底。

5 检测内容

有效应力检测包括以下内容：

a) 摩阻测试，包括孔道摩阻测试及锚圈口摩阻测试； b) 预应力张拉有效应力检测。

6 检测方法

6.1 一般规定

6.1.1 预应力张拉有效应力检测应使用复张法进行检测，宜采用单根检测的方法进行检测。

6.1.2 预应力张拉有效应力检测现场记录表的格式见附录 A。

6.1.3 复张法检测应在预应力筋已张拉、未注浆、钢绞线未切割的状态下进行，钢绞线的外露长度不 小于 300mm。

6.2 检测设备

6.2.1 摩阻测试仪器应满足如下要求：

a) 摩阻测试仪器包含测力传感器（油压传感器或应力传感器）、数据采集仪及数据分析系统； b) 测力传感器测试精度不低于 0.5%F·S；

c) 测力传感器应定期到法定计量部门进行校准，校准时间间隔不大于 1 年。

6.2.2 有效应力检测仪器应满足如下要求：

a) 有效应力检测仪器包含加载系统与数据采集分析系统；

b) 加载系统包含：穿心式千斤顶、油泵（电动或手动）、高压油管、锚夹具、锚垫板、限位板等。

　c) 数据采集分析系统包含：测力传感器（油压传感器或应力传感器）、位移传感器、数据采集分 析仪；

d) 加载系统应具备连续加载的能力，并能对加载速度进行调整，加载系统的额定出力应不小于被 测预应力筋有效应力的 1.2 倍；

e) 测力传感器测试精度不低于 0.5%F·S，位移传感器测试精度不低于 0.5%F·S； f) 检测设备应定期到法定计量单位进行校准，校准时间间隔不大于 6 个月。

6.3 锚圈口摩阻损失测试

6.3.1 锚圈口摩阻损失测定采用张拉千斤顶为加压装置，可用静载锚固试验机在小型试件上用一根直 孔道钢筋混凝土柱进行试验，试验可采用单端张拉的方式，测试分为加压端、封闭端进行，被测锚夹具 应安装于主动端。测试方式如图 1 所示。

图1 锚圈口摩阻损失测试图

6.3.2 试验前准备工作：

a) 为了保证试验结果的精度，试验需要待试件的混凝土强度达到设计强度的 100%后方可进行； b) 搭设牢固可靠的脚手架或操作平台以及悬挂传感器、千斤顶所需的支架。便于操作人员进行

传感器、千斤顶的安装及定位；

c) 按照图 1 的要求安装测试设备，所有设备安装应牢固可靠。千斤顶、锚夹具、测力传感器及 预应力筋应严格对中，测试钢绞线的延长线方向上应设置防护挡板。

6.3.3 试验及数据处理:

a) 对加压端千斤顶进行加压，加压至张拉控制应力的 15%，持荷 30s；

b) 将加压端千斤顶加压至张拉控制应力，加压速率不大于 25%σcon/min。数据稳定后读取主、 被动端的应力值；

c) 加压端测试应力为 Na 时，封闭端测试应力为 Nb，则锚圈口摩阻力：

N0 Na -Nb ……………………………………………(1)

NaNbn

Na

Nb

……………………………………………(2)

式中：

N0— 锚圈口摩阻； Na— 加压端测试应力； Nb— 封闭端测试应力；

n0 — 克服锚圈口摩阻力的超张拉系数。

d) 测试反复进行 3 次，取得的平均值即为测定值。

6.4 孔道摩阻损失测试

6.4.1 孔道摩阻测试应在现场结构物孔道上进行测试，采用张拉千斤顶为加压装置。测试采用单端张

拉的方式，分为加压端、封闭端进行测试，测试模型如如图 2 所示。

图2 孔道摩阻测试图

6.4.2 试验前准备工作：

a) 孔道摩阻损失测试在试件混凝土达到设计要求的强度后进行；

b) 测试前应预留足够长度的钢绞线，两端应考虑传感器的长度。计算伸长值必要时两端各配置 一台千斤顶，以确保加压端一次张拉到控制值；

c) 搭设牢固可靠的支架或操作平台以及悬挂传感器、千斤顶所需的支架。便于操作人员进行传 感器、千斤顶的安装及定位。

6.4.3 试验及数据处理：

a) 根据图 2 的要求安装传感器、锚具、锚垫板、千斤顶。传感器，锚具，千斤顶，管道要求同 心；

b) 封闭端千斤顶主缸进油空顶 150mm 后锁定，两端预应力筋应均匀楔紧于千斤顶上，两端装置 对中；

c) 梁的两端千斤顶同时加压，加压至张拉控制应力的 15%，持荷 30s；

d) 封闭端千斤顶进行封闭，张拉端千斤顶加压至张拉控制应力。加压速率不大于 25%σcon/min。

　e) 主动端测试应力为 Na 时，被动端测试应力为 Nb，则孔道摩阻损失：

Nk Na -Nb ……………………………………………(3)

式中： Nk—孔道摩阻力； Na—主动端测试拉力； Nb—被动端测试拉力。

f) 如此反复进行3次，取两端压力差的平均值；

g) 仍按上述方法，加压端封闭端交换，取两端 3 次压力差的平均值；

h) 将上述两次压力差平均值再次平均，即为孔道摩阻力的测定值。

6.5 张拉有效应力测试

6.5.1 锚下有效预应力的测试宜采用单根钢绞线复张法，复张法检测的基本原理见附录 B，试验前应 该进行如下准备工作：

a) 张拉有效应力测试应在施工现场进行测试，为了保证试验结果的精度，试验需要待试件的混 凝土强度达到设计强度的 100%后方可进行；

b) 复张法检测应在预应力筋已张拉、未注浆、钢绞线未切割的状态下进行，钢绞线的外露长度 不小于 300mm；

c) 搭设牢固可靠的支架或操作平台以及悬挂传感器、千斤顶所需的支架。便于操作人员进行传 感器、千斤顶的安装及定位。

6.5.2 现场试验应按照下列步骤进行： a) 在工作锚上安装限位板；

b) 在限位板上安装千斤顶，采用体外复张的方法，施加与锚下有效预应力方向相反的张拉力； c) 建立伸长量-张拉力曲线，分析曲线斜率变化过程，如果斜率稳定，继续施加拉力；如果斜率

突然变小，应停止加载，曲线上突变点对应的拉力数值即为锚下有效预应力数值；如出现张 拉力突然变小（斜率为负），应减缓加载速度进行加载，当张拉力再次增加（斜率变正值） 时停止加载，曲线上的点对应的拉力数值为锚下有效预应力，如图 3 所示的有效应力点即为 锚下有效预应力；

图3 锚下有效预应力的确定

d) 根据伸长量与张拉力的关系，可确定锚下有效预应力数值，及其相应的伸长量与张拉力曲线。

6.5.3 张拉有效应力的确定：

a) 对预应力筋的外露段施加与锚下有效预应力方向相反的张拉力，采集并记录伸长量和张拉力 值，建立伸长量-张拉力曲线；

b) 计算伸长量-张拉力曲线的斜率；

c) 判断斜率变化情况，如果斜率稳定，继续施加拉力，如果斜率突然变小，曲线上突变点对应 的拉力数值即为锚下有效预应力数值；如出现张拉力突然变小（斜率为负），应减缓加载速 度进行加载，当张拉力再次增加（斜率变正值）时曲线上的点对应的拉力数值为锚下有效预 应力；

d) 对软件判定结果存在疑问时，应进行人工复核。

7 检测指标

7.1 一般规定

7.1.1 预应力张拉施工前应进行摩阻测试。

7.1.2 张拉施工前，应对不同孔道进行两孔以上的摩阻测试。

7.1.3 摩阻测试确定的孔道摩擦系数μ和孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数 k。

7.1.4 预应力筋锚下有效预应力检测应在张拉锚固后进行，检测频率见表 1。如检测中出现不合格情 况，应根据不合格梁板（孔道）的数量加倍进行检测。

表1 有效应力检测频率

类别

检测频率

预应力筋

一般预应力筋

≥3%

体外筋、环形筋、竖向筋、负弯矩段筋

≥3%

边、中跨合龙段预应力筋

≥3%

注：检测频率对于预制梁指梁板总数的百分率，对于其它梁指钢绞线孔道总数的百分率。

7.1.5 有效应力控制指标：对 fpk=1860MPa，公称直径为 15.24mm 的钢绞线，单根预应力筋与梁板（断 面）的张拉有效应力控制指标见表 2 和表 3。

表2 预应力筋张拉有效预应力大小的控制要求

设计张拉控制应力（MPa）

张拉方式

钢绞线长度（m）

张拉力（kN）

允许偏差（%）

0.7 f pk

单端

≥30

170

±5

双端

168

±5

单端

25

165

±5

双端

163

±5

单端

20

155

±5

双端

153

±5

0.75 f pk

单端

≥30

183

±5

双端

178

±5

单端

25

178

±5

双端

173

±5

单端

20

168

±5

双端

163

±5

注：对于20m以下的短梁，锚下有效预应力标准值应该以相关规范计算的理论值作为标准参考值。

表3 梁板（断面）张拉有效预应力控制指标

项目

允许偏差

不均匀度

有效预应力同束不均匀度

±5%

大小

整束平均有效预应力大小

±5%

注：锚下有效预应力不均匀度计算方法参见附录C。

7.2 有效应力检测资料整理

有效应力检测报告应包含检测概况、检测依据、检测仪器、检测方法、检测数据及检测结论，检测 数据应包含锚下有效应力的大小及锚下有效预应力同束不均匀度，检测数据表格可参照附录A。

8 张拉有效应力不合格情况的处理

8.1 当单根预应力筋初次检验出现张拉有效应力不满足表 2 的要求时，应对测试数据进行初步分析， 使用检测设备将该根钢绞线张拉至张拉控制应力后进行锚固，锚固后立即对该预应力筋重新进行二次检 测，若二次检测结果合格则该预应力筋视为验收合格。

8.2 二次检测结果不合格，该孔预应力筋应全部进行退索处理，分析原因后调整张拉机具与张拉工艺， 更换预应力筋及锚具后重新进行张拉。退出的钢绞线及锚具应进行报废处理，不得再次使用。

8.3 若某一批次的预应力筋初次检验张拉有效应力不合格率≥8%（按每 100 孔张拉孔道数进行计算） 时，应立即停止张拉施工，分析原因调整施工工艺，重新制作试验梁板，待试验梁板检测合格后方可进 行后续梁板的张拉施工。

8.4 对张拉有效应力控制指标不满足表 3 的梁板或断面均须退索处理。退出的预应力筋与锚具均应报 废，严禁再用。

附 录 A

（资料性附录） 锚下有效预应力检测汇总表

建设单位

报告编号

项目名称/标段

结构名称/梁号

主要仪器设备及编

检测日期

检测依据

检测人

束 号

根（索） 号

实测值

（kN）

单根偏差

束 号

根（索） 号

实测值

（kN）

单根偏差

实测偏差

（%）

同束不 均匀度

评定

实测偏 差（%）

同束不 均匀度

评定

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

1

1

±5

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

检测根数

合格根数

合格率（%）

结论

检测结论：

备注：1、标准值为 XXkN；2、“—”代表无效值，不参与计算和结果评定。

检测： 复核： 检测日期：

附 录 B

（规范性附录） 锚下有效预应力检测原理

B.1 锚下有效应力测试方法

锚下有效应力测试采用单根钢绞线复张法作为钢绞线应力检测研究的主要方法。复张法的基本原理 是对露在体外的钢绞线单根进行张拉（见图B.1），同时测试张拉力和钢绞线位移量。

图 B.1 复张法工作体系图

B.2 钢绞线的工作状态

对已经施加预应力的钢绞线而言，它被梁体表面处的工作锚分成内外两部分（长度为L1的外部段与 长度为L2的内部段， L2远大于L1）。F内即为梁体内段钢绞线的应力，该应力通过工具锚传递给整个预 应力构件；F外为梁体外段钢绞线的应力值。钢绞线锚固后，F内 ≤ F设计值，F外= 0。为测定F内，通过特定 机具对梁体外部的钢绞线施加某一应力，使F外缓慢增大至F内。如图B.2所示，该过程会出现三种状态：

a) 稳态 I（F 外< F 内），外部应力小于内部应力，外部应力无法拉动内部钢绞线，工作夹片未发 生滑动，钢绞线仍被工作锚分为内外两个部分。如图 B.2 下半部分所示的 F-S 曲线（力-位移 曲线），该段曲线的斜率 k1 应为 L1 段钢绞线对应的弹性系数；

b) 非稳态（F 外 ≈ F 内），外部应力接近内部应力，工作夹片与工作锚正开始发生相对滑动，由 于 F 外除了要克服 F 内外，还要克服工作夹片与工作锚间的摩擦力，因此 F-S 曲线上往往会出 现一个尖峰（F 外 ≤ F 内+F 夹片摩阻），该尖峰过后，工作夹片完全从工作锚中滑出，F 外也对应 下降至 F 内，开始进入稳态 II；

c) 稳态 II（F 外 = F 内），外部应力等于内部应力，工作夹片已完全滑出，内外部钢绞线成为一

个整体。如图 B.2 下半部分所示的 F-S 曲线，该段曲线的斜率 k2 应为 L1 段与 L2 段钢绞线串 联而成的整束钢绞线的弹性系数。

图 B.2 复张法检测受力图 B.3 施工后预应力构件内钢绞线的内部有效应力

由于同质（相同材料，相同截面积）弹性体的弹性系数与其长度成反比，同时对于预应力梁板而言， 图B.2中的（L1 + L2）远大于L1，因此弹性系数k1远大于k2。基于该特性，通过最小二乘法便可以自动 捕捉图B.2中所示的非稳态与稳态II的交界点，即所谓的有效应力拐点。综上所述，通过测量复张过程 中的外力可以捕捉到施工后预应力构件内钢绞线的内部有效应力。

附 录 C

（规范性附录） 锚下有效预应力不均匀度计算方法

C.1 有效预应力同束不均匀度计算方法

有效预应力同束不均匀度是同一束中各单根钢绞线锚下有效预应力最大值和最小值的偏差程度，其 计算方法如下：

式中：



Ub

Pmax Pmin ?100% ……………………………………………(C-1)

Pmax

U—同一束钢绞线锚下有效预应力的同束不均匀度； P—同一束钢绞线内的单根钢绞线有效预应力； Pmax—同一束钢绞线中锚下有效预应力最大的一根钢绞线应力值； Pmin — 同一束钢绞线中锚下有效预应力最小的一根钢绞线应力值。