桥梁结构预应力检测技术规程

1DBXX/XXXXX—XXXX桥梁结构预应力检测技术规程1.0.1为规范桥梁预应力张拉和孔道注浆施工质量的检测工作，确保桥梁预应力施工质量符合设计和使用要求，特制定本规程。1.0.2本规程适用于桥梁有粘结预应力的张拉和孔道注浆施工质量的检测，其他行业的有粘结预应力结构张拉和孔道注浆施工质量检测可参考使用。1.0.3桥梁预应力张拉和孔道注浆施工质量检测验收除应符合本规程要求外，还应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）等国家和行业标准、规范的规定。2术语和符号2.1术语张拉预应力筋时千斤顶的实际控制力。预应力张拉锚固后，实际张拉控制应力扣除锚固损失和弹性压缩损失，预应力筋锚下实际留存标准工况下，预应力筋张拉锚固后，锚口下留存的预应力。该值可通过理论计算、标准试验或数理统计的方式获得。预应力筋张拉锚固后，对锚下有效预应力进行的检测。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。锚下有效预应力同束不均匀度（%）=（同一束中单根钢绞线锚下有效预应力最大检测值-同一束中单根钢绞线锚下有效预应2DBXX/XXXXX—XXXX力最小检测值）∕（同一束中单根钢绞线锚下有效预应力最大检测值+同一束中单根钢绞线锚下有效同一断面上各束预应力筋锚下有效预应力最大值与最小值的偏差程度。锚下有效预应力同断面不均匀度（%）=（同一断面中同束预应力筋平均锚下预应力最大检测值-同一断面中同束预应力筋平均锚下预应力最小检测值）∕（同一断面中同束预应力筋平均锚下预应力最大检测值+同一断面中预应力筋张拉施工后，在梁体外对已张拉的预应力筋再次重新分级施加荷载，测量反拉力值和位移值，通过反拉力与位移关系计算锚下有效预应力值。反拉法又称为复张法、复拉法、拉拔法、再拉法、拉脱法、提离法等2.1.8注浆密实度孔道体积中，固化注浆料所占比例。2.1.9注浆密实度指数在检测孔道长度中，注浆密实部分所占的比例，可定量反映注浆质量。2.1.10注浆不密实度预应力孔道内累计注浆缺陷长度占孔道总长的比值。2.1.11综合注浆指数冲击弹性波定性检测法得到的用于反映预应力孔道整体注浆密实质量的相对指标。2.1.12冲击弹性波定性检测法利用外露的预应力钢束两端分别进行激振和接收信号，通过分析信号传播过程中能量、波速及频率等参数的变化，定性判定预应力孔道整体注浆密实质量的方法。2.1.13冲击回波定位检测法沿预应力孔道方向，以扫描形式逐点进行激振和接收信号，通过分析信号传播过程中预应力孔道及构件对面处反射信号的传播时间，定量判定预应力孔道所测位置注浆密实质量的方法。2.1.14内窥镜法借助光学仪器内窥镜对预应力孔道所测位置注浆密实质量进行定量检测的方法。2.2符号Fe——锚下有效预应力；3DBXX/XXXXX—XXXXFσp——反拉终止应力；σcon——设计张拉控制应力；δ——反拉终止时，实测预应力筋伸长值；δ0——反拉终止时，预应力筋反拉段计算伸长值；τ——单根预应力筋锚下预应力偏差；ϑ——锚下有效预应力同束不均度；γ——锚下有效预应力断面不均度；If——综合注浆指数；IEA——全长衰减法分项注浆指数；IPV——全长波速法分项注浆指数；ITF——传递函数法分项注浆指数；L——预应力孔道总长；Lmax——最长注浆缺陷长度；Lsum——累计注浆缺陷长度；t——冲击回波实际传播时间；tz——正常混凝土区域无预应力孔道位置处冲击回波的标定传播时间；tw——正常混凝土区域预应力孔道未注浆位置处冲击回波的标定传播时间；β—注浆不密实度。3基本规定3.1一般规定3.1.1桥梁预应力施工应进行锚下预应力检测和孔道注浆质量专项检测。3.1.2锚下预应力检测宜采用反拉法，检测过程中应关注可能出现的异常现象。3.1.3孔道注浆质量检测可采用冲击弹性波定性检测法、冲击回波定位检测法，对发现问题部位可采用内窥镜法进行验证。3.1.4所用现场检测设备应配套齐全、功能完整，主要技术参数应符合本规程要求。3.2检测工作程序4DBXX/XXXXX—XXXX3.2.1现场检测工作应按图3.1的流程进行：接受委托↓收集资料、确认检测任务及现场检测条件↓编制检测方案↓现场检测数据满足要求↓检测数据分析处理质量评定↓出具检测报告图3.1现场检测流程示意图3.2.2检测前现场调查与资料收集宜包括检测实施可行性、设计资料、施工工艺、施工异常情况记录3.2.3应依据检测任务和相关资料制定检测方案。检测方案宜包含工程概况、检测依据、检测内容、检测方法、检测仪器、所需的机械或人工配合、进度计划、安全保护等。3.2.4当检测出现异常时，应停止检测，查明原因；在排除异常后，重新检测。3.3检测频率3.3.1锚下预应力检测以抽样检测为主，检测频率宜满足下列要求：1）常规预应力筋不宜少于10%。2）体外筋、环形筋、无粘结筋、竖向筋、负弯矩段预应力筋不宜少于15%。5DBXX/XXXXX—XXXX3）连续梁、连续刚构桥等边、中跨合龙段顶板预应力筋不得少于20%。3.3.2孔道注浆质量检测以抽样检测为主，原则上随机抽检，当预制梁（板）或预应力孔道有下列情况之一时，应优先抽检：1）注浆过程中注浆机出现故障或注浆材料发生初凝；2）注浆过程中发生堵塞；4）其他认为有必要检测的情况。对于新建桥梁，抽检频率按表3.1确定；对于已建桥梁，根据实际情况确定。表3.1新建桥梁抽检频率一览表施工方式单位抽检频率备注预制≥3%且≥3片受检梁（板）所有孔道均应检测现浇≥5%且≥5束/3.4安全措施3.4.1检测前应做好各种危险源辨识、评估及其安全应对措施，防止意外事故的发生。3.4.2检测区域内应设置明显的防护、警示及引导标志。进入检测区域必须佩戴安全防护用品。预应力筋检测时两端的正面严禁站人和穿越。3.4.3检测作业使用的张拉机械、仪器设备及辅助工具，应符合其安装、维护、使用等相关规定，并定期检查、检验，使其保持良好的工作状态。3.4.4高空、水上检测作业应对相关人员进行安全技术交底，并设置必要的安全防护措施；在强风、浓雾、暴雨、雷电和暴风雪等恶劣天气情况下，不得开展现场检测作业。3.4.5预应力检测应核实验算结构和支架的安全性；在分级加、卸载试验过程中，应通过观察异常反应、测试数据等进行分析判断。3.4.6检测设备应轻拿轻放、安置稳固；运输过程中应按设备要求包装防护。4预应力张拉施工质量检测4.1一般规定4.1.1对预应力张拉施工质量进行过程跟踪检测与控制，以便及时调整施工工艺。6DBXX/XXXXX—XXXX4.1.2反拉法检测时间宜在张拉施工完成后24小时内、最长不超过48小时，且未切割预应力筋，孔道注浆前完成。4.1.3检测时优先采用逐根反拉检测单根钢绞线的有效预应力，对采用编束穿孔、整束张拉施工工艺的预应力筋，可采用整束反拉检测。4.1.4锚下有效预应力计算时应扣除因预应力筋、锚夹具、预应力孔道、结构混凝土等相互作用产生的反拉力损失。4.2检测设备4.2.1检测设备包含反拉加载设备和测量设备（含测力装置与位移测量装置）。4.2.2反拉加载设备应符合下列规定：1）反拉加载设备最大加持荷载应不小于最大加载力值的1.3倍;2）反拉加载设备应具备均匀加卸载与稳压补偿能力等性能。4.2.3测量设备应符合下列规定：2）位移测量装置测量精度应不低于0.01mm。4.2.4反拉加载设备和测量设备宜采用一体化智能检测设备，自动记录和保存测力值、位移量等检测数据。4.3现场检测4.3.1检测设备安装应符合下列规定：1）安装反拉加载设备应使力作用线与预应力筋的轴线重合。2）检测设备安装完成后应进行检查和调试，确认正常后应立即开展检测工作。4.3.2加卸载及数据采集应符合下列规定：1）加卸载过程宜为：0→初应力→反拉终止应力σp2）初应力稳定时间不少于1min，当位移量稳定后，测量并记录初始应力值及初始位移量；否则应停止加载，找出原因并重新试验。3）反拉过程应匀速稳定加载至反拉终止应力σp，测量并记录反拉终止应力及位移量。4）当反拉终止应力为σcon时，宜稳压不少于3min，当预应力筋位移量稳定时，测量并记录反拉应力及位移量，否则继续稳压至位移变化量小于0.1mm/min。7DBXX/XXXXX—XXXX4.3.3当检测过程发生下列情况时，应停止加载，查清原因，采取措施后再确定是否继续：1）预应力筋伸长量δ大于理论最大伸长量δ0。2）出现夹片破裂、瞄具凹陷、预应力筋断丝或滑移、混凝土开裂、异常响声等异常现象。4.4检测控制指标4.4.1单根钢绞线张拉锚固后锚下有效预应力大小宜考虑以下影响因素：1）考虑锚圈口摩阻损失影响；2）考虑钢筋回缩量的影响；3）考虑钢筋松弛影响。4）考虑温度效应对钢绞线内预应力的影响。采用反拉法测试技术时，具体判别标准参见附录A。4.4.2对于预应力桥梁工程中应用最广泛的预应力筋抗拉强度标准值fpk=1860MPa、公称直径Apk=15.2mm的钢绞线，其锚下有效预应力标准值的经验值见表4.1。表4.1锚下有效预应力标准值的数理统计经验值锚下有效预应力标准值Fs（kN）·1681784.5质量评定4.5.1锚下预应力检测项目评定指标如下：1）锚下有效预应力偏差：式中：τ——锚下有效预应力偏差；Fs——锚下有效预应力标准值，kN；Fe——锚下有效预应力实测值，kN。2）锚下有效预应力同束不均匀度：式中：θ——锚下有效预应力同束不均匀度；Femax——同一束中单根预应力筋锚下有效预应力最大检测值，kN；Femin——同一束中单根预应力筋锚下有效预应力最小检测值，kN。8DBXX/XXXXX—XXXX3）锚下有效预应力同断面不均匀度：Femax−FeminFemax−FeminFe′max+Femin式中：Y——锚下有效预应力同断面不均匀度；Fe′max——同断面中同束预应力筋平均单根锚下预应力最大检测值，kN；Fe′min——同断面中同束预应力筋平均单根锚下预应力最小检测值，kN。4.5.2有效预应力张拉质量控制应满足表4.2的要求。表4.2有效预应力不均匀度的控制要求项目允许偏差（%）单根/整束锚下有效预应力偏差τ±5有效预应力同束不均匀度θ5各束有效预应力同断面不均匀度Y24.5.3对于连续梁桥、连续刚构桥和斜拉桥等重要桥梁，宜将张拉施工质量检测的结果当日形成报告，对预应力张拉施工质量进行综合分析。5孔道注浆施工质量检测5.1一般规定5.1.1桥梁预应力孔道注浆密实度检测方法应以无损检测为主，必要时可以两种及两种以上方法联合使用，相互对比验证。5.1.2检测时间宜在注浆材料强度达到设计强度的70%后进行。5.2检测方法选择本规程包括冲击弹性波定性检测法、冲击回波定位检测法和内窥镜法。检测方法应根据检测目的和工程需要按表5.1规定的检测内容确定。表5.1检测方法与检测内容一览表检测方法检测内容冲击回波法冲击弹性波定性检测法定性判定预应力孔道整体注浆密实性冲击回波定位检测法定量判定预应力孔道各测试点处注浆密实性内窥镜法验证判定预应力孔道各测试点处注浆密实性5.3冲击弹性波定性检测法9DBXX/XXXXX—XXXX5.3.1检测设备5.3.1.1检测系统包括信号采集及处理仪、放大器、传感器、激振设备和专用附件等。5.3.1.2信号采集及处理仪应符合下列规定：1）数据采集装置的模-数转换器不得低于16bit；2）采样间隔应不大于2μs，可调；3）单通道采样点应不少于8192点；5.3.1.3放大器应符合下列规定：1）宜选用电荷放大器，可调，线性度良好；2）放大器应具有滤波功能；3）放大器的频响范围应宽于传感器的频响范围；5.3.1.4传感器应符合下列规定：1）传感器应选用压电式加速度传感器，其频响范围应覆盖整个测试信号的频带范围，宜在25kHz2）应通过强力磁座将传感器与两端外露的预应力钢束相耦合。5.3.1.5激振设备应符合下列规定：1）应采用适宜的激振锤进行激振检测；2）当对检测结果有怀疑时，可换用备选激振锤再次进行激振检测。5.3.2现场检测5.3.2.1预应力孔道两端预应力锚具和钢束端部裸露状态下进行，预应力锚具和出露的预应力钢束端部应清洁、干净，预应力钢绞线外露长度应在3-5cm。5.3.2.2检测系统设置应符合下列规定：1）根据现场实际情况选择合适的放大器放大倍数、传感器及激振设备；2）连接检测系统并进行设备自检，确认整个检测系统处于正常工作状态。5.3.2.3传感器安装应符合下列规定：对于冲击弹性波定性检测，传感器轴线应与预应力钢束走向平行。5.3.2.4激振时应符合下列规定：1）激振方向应与预应力钢束走向平行。2）激振位置宜优先选择装传感器的预应力钢绞线，其次可以选择附近预应力钢绞线或锚具。5.3.2.5检测工作时应符合下列规定：1）在预应力孔道两端分别激振检测，即交替原激振端与接收端；10DBXX/XXXXX—XXXX2）每次激振采集数据前，应对检测系统进行归零标定；3）每次保存数据前，应对测试信号进行判断，当采集的弹性波波形起振明显、无毛刺时，方可保存；4）梁（板）检测前，应对该梁场梁（板）正常混凝土区域无预应力孔道位置处及预应力孔道未注浆位置处冲击回波的传播速度及传播时间进行标定；5）当噪声较大时，应采用信号增强技术重新进行检测，提高信噪比；当信号一致性较差时，应分析原因，排除人为和检测仪器等干扰因素，重新进行检测。5.3.3检测数据分析与质量评定冲击弹性波定性检测法：包括全长衰减法、全长波速法与传递函数法。全长衰减法检测结果以全长衰减法分项注浆指数来量化表达。全长波速法检测结果以全长波速法分项注浆指数来量化表达。传递函数法检测结果以传递函数法分项注浆指数来量化表达。冲击弹性波定性检测结果以综合注浆指数量化表达：If=(IEA×·IPV×·ITF)1/3表5.1综合注浆指数判定一览表指标范围孔道质量If注浆密实或基本饱满If注浆基本饱满，存在缺陷可能性小，选择性定位检测If注浆存在缺陷可能性大，应定位检测5.4冲击回波定位检测法5.4.1检测设备5.4.1.1检测系统包括信号采集及处理仪、放大器、传感器、激振设备、高频地质雷达和专用附件等。5.4.1.2信号采集及处理仪应符合下列规定：1）数据采集装置的模-数转换器不得低于16bit；2）采样间隔应不大于2μs，可调；3）单通道采样点应不少于8192点；5.4.1.3放大器应符合下列规定：1）宜选用电荷放大器，可调，线性度良好；2）放大器应具有滤波功能；3）放大器的频响范围应宽于传感器的频响范围；11DBXX/XXXXX—XXXX5.4.1.4传感器应符合下列规定：1）传感器应选用压电式加速度传感器，其频响范围应覆盖整个测试信号的频带范围，宜在25kHz2）应通过手持方式与混凝土构件表面相耦合。5.4.1.5激振设备应符合下列规定：1）冲击回波定位检测时，宜根据被测构件厚度按表5.2规定选择适宜的激振锤进行激振检测；2）当对检测结果有怀疑时，可换用备选激振锤再次进行激振检测。表5.2冲击回波定位检测时激振锤选择一览表首选激振锤型号DxD10D17D17D30备选激振锤型号DxD6、D17D10D30D505.4.2现场检测5.4.2.1采用高频地质雷达沿腹板竖向每米检测预应力孔道位置，根据地质雷达检测的孔道位置描绘出被测预应力孔道走向,采用打磨机将构件测试表面打磨规则平整，并清除表面浮浆。5.4.2.2检测系统设置应符合下列规定：1）根据现场实际情况选择合适的放大器放大倍数、传感器及激振设备；2）连接检测系统并进行设备自检，确认整个检测系统处于正常工作状态。5.4.2.3传感器安装应符合下列规定：传感器前端应与构件表面密切接触，避免点接触或线接触。5.4.2.4激振时应符合下列规定：激振方向应与构件表面垂直，激振时应瞬态激振。5.4.2.5检测工作应遵守下列规定：1）冲击回波定位检测时，应沿预应力孔道走向逐点检测，测点间距宜为10cm，激振点与测点2）每次激振采集数据前，应对检测系统进行归零标定；4）梁（板）检测前，应对该梁场梁（板）正常混凝土区域无预应力孔道位置处及预应力孔道未注浆位置处冲击回波的传播速度及传播时间进行标定；5）当噪声较大时，应采用信号增强技术重新进行检测，提高信噪比；当信号一致性较差时，应12DBXX/XXXXX—XXXX分析原因，排除人为和检测仪器等干扰因素，重新进行检测。5.4.3检测数据分析与质量判定5.4.3.1冲击回波定位检测法，即等效波速法。检测结果以实际传播时间t来量化表达。冲击回波定位检测结果采用冲击回波实际传播时间t进行判定见表5.3：表5.3实际传播时间t判定一览表指标范围测点质量t存在较大偏差，应重新检测法分析并对tz进行复核ttz≤且<注浆密实或基本密实t≤且<注浆存在缺陷t≤且＜tw注浆存在严重缺陷t>tw测点处注浆存在缺陷，且此处混凝土存在浇筑不密实、空洞等内部缺陷5.4.3.2通过冲击回波定位检测判定结果，得出各测区注浆缺陷长度和预应力孔道的最长注浆缺陷长度及累计注浆缺陷长度。5.5内窥镜法5.5.1检测设备5.5.1.1检测系统包括内窥镜探头、蛇形软管、笔记本电脑和专用附件等。5.5.1.2内窥镜探头应符合下列规定：1）图像分辨率应不低于720×756像素；5.5.1.3蛇形软管应符合下列规定：1）应柔软可弯且不宜被折断；2）软管长度应不少于2m。5.5.2现场检测技术5.5.2.1拍摄时应符合下列规定：1）应对缺陷区域两端及中部分别进行拍摄；2）应从不同角度进行拍摄；3）拍摄结果必须较全面地反映注浆缺陷情况。5.5.2.2检测工作应遵守下列规定：1）应在检测部位对应的预应力孔道上半部分位置钻孔，且钻孔过程中不得损伤预应力钢束；DBXX/XXXXX—XXXX2）钻孔过程中应避开构件内的普通钢筋；3）采用内窥镜法拍摄时，应量测缺陷区域长度；4）检测完成后应及时封堵钻孔，并对钻孔部位进行修饰，使梁(板)外观质量完好。5.5.3检测数据分析与判定内窥镜法检测结果直观可靠，成像清晰可见，可直接采用拍摄图像及量测缺陷区域长度进行判5.6质量评定桥梁预应力孔道注浆密实度质量采用综合注浆指数If、最长注浆缺陷长度Lmax、注浆不密实β三项指标综合判定。按最不利状况取用，见表5.4规定。其中注浆不密实