斜拉索張力測試儀的使用改進方法

摘要：本文依托杭州市公路局科研項目《混凝土橋梁有效預應力檢測技術應用研究》，應用鋼索張力測試儀對在建預應力橋梁進行關鍵鋼束的有效預應力檢測，通過實橋試驗，對有效預應力檢測技術測試方法改進，并對鋼索張力測試儀提出改進建議。

關鍵詞：預應力損失 沿程分布模式 有效預應力預測 安全性分析

1 研究背景

預應力混凝土橋梁最早出現于德國，繼而在美國、日本和歐洲等地區得到廣泛應用。19世紀中期，隨著建筑材料、施工技術的進步以及高強鋼筋在橋梁建設中的使用，預應力橋梁在日常生產實踐中得到認可，并逐步在全球范圍內推廣應用。

2 實橋試驗及測試方法改進建議

本章以杭州市錢江通道接線工程南接線段高架橋30m小箱梁和懸臂現澆45+75+45m預應力連續梁為實橋應用研究背景，應用基于橫張位移增量法的鋼索張力測試儀對在建預應力混凝土橋梁進行關鍵鋼束的有效預應力檢測，通過實橋試驗，對有效預應力檢測技術測試方法改進，并對鋼索張力測試儀提出改進建議。

2.1 工程概況 錢江通道接線工程南接線段高架橋十一標預制30m小箱梁，箱梁斷面為單箱單室，頂板寬度2.4m，底板寬度1m，梁高1.6m。預應力鋼束采用高強度低松弛預應力鋼絞線，抗拉強度標準值為fpk=1860MPa，單根鋼絞線直徑為15.2mm，公稱面積為A=139mm2，彈性模量Ep=1.95×105MPa。

2.2 有效預應力現場測試 依托在建工程，使用鋼索張力測試儀對關鍵目標鋼束進行有效預應力現場測試，為了體現實橋鋼束有效預應力檢測的可操作性，根據目標鋼束所在位置的不同，可將鋼束分為表層測試鋼束和間接預測鋼束，根據現場實測條件，檢測鋼束均為表層鋼束。

3 檢測方法

在預留好的測試槽口處，剝離支點處波絞管裸露出目標鋼束鋼絞線，應用基于橫張位移增量法檢測原理的鋼索張力測試儀，對目標鋼絞線進行有效預應力檢測。橫張位移增量法：依據目標鋼束鋼絞線橫向張力以及相應的橫向位移來測試鋼絞線有效預應力的方法。主要儀器設備有：預應力鋼索張力測試儀，數顯儀等。

3.1 測點選取 在30m小箱梁跨中預留測試孔，測試鋼束為底板N4鋼束，鋼絞線均為4？漬S15.2，鋼束錨下安裝壓力傳感器。測試孔槽口尺寸長100cm×20cm，深度以暴露出測試預應力鋼束波紋管為宜，以便于抓拔器咬合測試預應力鋼絞線。

3.2 關鍵工序

有效預應力檢測過程中的關鍵工序如下：

3.2.1 預留測試孔。在施工現場綁扎主梁鋼筋時預留測試槽口，槽口成形可采用先預留木模板后澆筑混凝土的工藝，原計劃槽口范圍內的構造鋼筋和定位鋼筋須截斷，待槽口封閉時重新補強，試驗過程中發現在開槽時不需要將槽口內的普通鋼筋全部切割掉，只需在木板上將普通鋼筋所在的位置切掉一個倒U形狀即可，在進行有效預應力測試時再將阻礙測試的普通鋼筋切割掉，試驗完成后進行補焊，預留測試孔后使用木模板將槽口密封住，防止澆筑混凝土時混凝土進入槽口，對預應力測試造成影響。

3.2.2 測試前準備工作。現場測試前做好前期準備工作，主要包括去除木模板、切割槽口內阻礙預應力檢測的普通鋼筋、剝離支點處波紋管及支撐起測試鋼絞線并實現穩固夾持等三項內容。

3.2.3 預應力鋼束測試。應用基于橫張位移增量法的鋼索張力測試儀，對目標鋼束進行有效預應力檢測，其關鍵工序如下：

①架設鋼索張力測試儀，并將抓拔器與之連接，使張力儀穩定。

②測試目標鋼束有效預應力，讀取并記錄數據。

3.2.4 測試后處理工作。測試完成后，對切割的普通鋼筋進行補焊，對破損的波紋管進行補全，在壓漿后用高強混凝土填補測試槽口。

4 測試方法改進建議

4.1 存在問題

有效預應力檢測過程中存在的問題，問題如下：①在30m小箱梁底板預留測試槽口時，由于底板厚度只有18cm，且槽口內有主梁構造鋼筋穿過，直接預留長100cm、寬20cm的槽口且切割構造鋼筋會對小箱梁造成較大的損傷，存在一定的安全隱患。②在施工現場預留測試槽口時，原計劃使用木模板組成100×20cm的槽口并切割槽口內的全部普通鋼筋，這樣做會對梁體造成一定的損傷。③預留測試孔的尺寸為100×20cm，現場測試過程中發現槽口預留寬度20cm偏小，夾持目標鋼束時操作空間不足。④測試目標鋼束過程中，當鋼束預張力較大，如T10鋼束張拉到100%時，鋼索張力測試儀的橫張力加力裝置所能加載的力有限，在橫向位移達到8.3mm后，很難繼續進行人工手動加載，這樣測試的數據較少，會對計算結果造成一定的影響。⑤橫張力卸載后，張力殘余值較大且不可忽視，會對目標鋼束有效預應力實測值造成誤差。⑥記錄數據時，由于橫張力與橫向位移的交替顯示，數據的不穩定變化對測試結果造成一定的誤差。⑦張力測試儀主要使用鋼材制造，移動以及拆卸非常不方便。

4.2 改進后現場測試建議

基于索力張力測試儀，結合現場試驗情況，對原有檢測技術指南建議進行如下改進：①根據橋梁結構設計圖紙，編寫鋼束有效預應力檢測方案，選定測試目標鋼束、測點數以及測點位置。②按照檢測方案，在對應施工期間目標鋼束測點位置處預留測試孔。③測試專用儀器鋼索張力測試儀在進行現場數據采集前，須在試驗室先對該儀器的使用條件及其參數進行標定。④現場測試前做好準備工作：去除木模板、切割槽口內阻礙有效預應力測試的普通鋼筋以及清理槽口內雜物，保證測試操作空間。⑤架設儀器，使用張力測試儀測試目標鋼束，并記錄測試數據。⑥通過測試目標鋼束的橫向張拉力和移動的位移，結合實用經驗公式，實現對鋼束有效預應力的檢測。⑦進出施工現場時，戴好安全帽，并做好現場拍照等后期處理時所需資料。

4.3 儀器改進建議

根據試驗過程中檢測儀器設備出現的一些問題，現提

出一些設備改進建議：①鋼索張力測試儀主要使用鋼材制

造，較為笨重，可使用密度較小的高性能鋁合金材料進行制造，減小V形架兩個支點間的距離，可由800mm縮短為600mm，使張力儀輕型化，這樣使用起來非常輕便。②對橫張力加力裝置進行改進，可用液壓動力進行加載，通過連接一套傳力裝置，實現定量自動化機械加載，通過增加儀器橫張力加載量程范圍，以提高測試數據的準確度。③對數顯儀進行改進，使橫張力與橫向位移同時顯示，這樣能夠避免記錄數據時因為數據的不穩定變化對測試結果造成的誤差。

5 小結

本章以30m小箱梁和懸臂現澆45+75+45m預應力混凝土連續梁為實橋應用研究背景，應用基于橫張增量法的索力張力測試儀對在建預應力混凝土橋梁進行關鍵鋼束的有效預應力檢測，通過實橋試驗，對有效預應力檢測技術測試方法改進，并對鋼索張力測試儀提出改進建議。預留槽口尺寸由100×20cm改為100×30cm，以保證充足的操作空間；開槽時不需要將槽口內的普通鋼筋全部切割掉，只需在木板上將普通鋼筋所在的位置切掉一個倒U形狀即可，在進行有效預應力測試時再將阻礙測試的普通鋼筋切割掉，試驗完成后進行補焊；并對張力測試儀提出改進建議，使用密度小高性能的鋁合金制造鋼索張力測試儀，減小V形架兩個支點間的距離，使張力儀輕型化，橫張力加力裝置的改進以及數顯儀的改進等。

參考文獻：

[1]呂志濤.新世紀我國土木工程活動與預應力技術的展望[J].東南大學學報，2002，32.

[2]杜拱辰.現代預應力混凝土結構[M].北京：中國建筑工業出版社，1988.

[3]呂志濤等.現代預應力設計[M].北京：中國建筑工業出版社，1988.

作者簡介：

李秋杰（1990-），女，研究方向：道路橋梁。