CN104727353A - 一种u形预应力锚索的应力测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于应力测试技术领域，公开了一种U形预应力锚索的应力测试方法及其装置。其基于应力测试的一般方法，设计了一种适合U形预应力锚索的应力测试装置。测试装置根据U形锚索的特点选择适当的应力测试位置粘贴应变片，巧妙地设计了应变片导线的引出方式，有效地保护了应变传感元件，解决了应变传感元件容易在施工过程中被破坏而失效这一难点，并将应变仪直接测得的钢绞线表面钢丝的应变转化为钢绞线的轴向应变，成功地测试出U形锚索中各钢绞线的应力大小，从而控制U形锚索整体张拉时各钢铰线的受力状况，在各种施工现场的复杂条件下易于实现。
Description
技术领域
本发明属于应力测试技术领域，具体地讲，是一种U形预应力锚索的应力测试方法。
背景技术
U形预应力锚索常用于水电站大坝闸墩中。由于泄洪或导流的需要，大坝坝体一般设置泄洪深孔、导流底孔等，在深孔、底孔的下游端口处常设置弧形闸门，弧形闸门的支撑结构即为闸墩。在大型闸墩中采用预应力技术，对改善闸墩的应力状态、限制闸墩的变形、降低工程造价、保证运行安全都是有利的，是十分合理的技术措施。由于U形预应力锚索是在闸墩浇筑时埋设U形钢管作为预留孔，具有不削弱闸墩结构、墩体内部不出现应力集中、方便施工等优点，这一锚索形式在大坝闸墩建设中得到越来越广泛的应用。
但是，U形锚索在整体张拉（所有钢绞线同时张拉）时存在锚索中各钢绞线受力不均匀的问题，这给U形锚索的质量控制带来了很大的困难，进而对闸墩的结构安全和工程造价带来影响，所以，施工过程中有必要对U形锚索进行应力测试，来定量地了解各钢绞线的受力情况，定量地分析这种受力不均匀性的特点和规律，以找到应对之策。
现有技术中U形锚索的应力测试具有以下几个缺陷：
1. U形锚索在形状、受力及施工上具有独特的特点，且实施过程中各钢绞线会出现相互挤压的情况。将工程中常用来测试一般直线型锚索的应力测试方法应用于U形锚索的应力测试具有一定困难。
2. 在U形锚索应力测试过程中，传感器及其引出导线容易被破坏、移动，使得测试结果不准确。
综上所述，现有技术中没有提供较为理想的U形锚索的应力测试方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够测量U形锚索钢绞线应力的方法和装置，以确定整体张拉时U形锚索中各单根钢绞线的受力大小，从而有助于研究U形锚索整体张拉时受力不均匀性的特点和规律，进而提出应对之策，使U形锚索的设计和施工更加科学合理。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种U形预应力锚索的应力测试方法：
1)由若干根钢绞线组成的锚索的一端穿过U 形预埋钢管后，依次穿过锚垫板和工作锚上的通孔。
2)所述的若干根钢绞线固定在工作锚上。
3)所述工作锚一侧面向锚垫板、另一侧安装限位板。所述的若干根钢绞线穿过限位板上的通孔。
4)在每一根钢绞线上粘贴应变片，这些应变片与限位板之间的距离为10~20cm。这些应变片的引出导线贴在钢绞线表面，并向背离限位板的一方延伸。
5)将千斤顶和工具锚依次套在钢绞线上。所述千斤顶的一端与限位板接触、另一端与工具锚接触。贴在所述钢绞线上的引出导线随着钢绞线一起，先穿过千斤顶的内腔、再穿过工具锚上的通孔后，连接应变仪。
6)调试好应变仪，启动千斤顶，进行张拉。应变仪测量张拉前、张拉过程中和/或张拉完成后的钢绞线表面钢丝应变。
7)将应变仪直接测得的钢绞线表面钢丝应变转化为钢绞线的轴向应变，然后根据钢绞线的应力应变关系计算得到各钢绞线的应力大小。
进一步，步骤4)中，防止应变片贴歪，保证应变片长边方向中轴线与钢绞线外层钢丝轴线平行，先用透明胶带把应变片在组成钢绞线的钢丝上定位好，然后用镊子将胶带部分撕开，露出应变片的内侧一面即与钢丝贴合的一面，然后在此面上滴上502胶水少许，等胶水有些发粘时，迅速将胶带复位，在应变片位置处垫上一层塑料薄膜并用手指稍加按压，以挤出多余的胶水。如有必要重贴应变片时，要用丙酮溶液除去原有胶层，重新擦洗、涂胶。在有曲率的钢丝表面贴片，干燥过程中应施加压力，以免应变片翘起来。
进一步，步骤5)中，让引出导线顺着钢绞线表面钢丝之间的微小缝隙引出并用胶带固定好，让引出导线顺利通过工具锚的夹片处引出千斤顶内腔，防止引出导线在后续的千斤顶及工具锚夹片的安装过程中被破坏。
进一步，步骤5)中，应变仪的电桥连接方法为四分之一桥公共补偿。
进一步，步骤6)中，根据钢绞线偏轴应变ε′和轴向应变ε满足的关系式ε=Kε′，得到钢绞线的轴向应变。其中K为偏轴应变与轴向应变的转换系数。
本发明提供的U形锚索钢绞线应力测试方法及装置，能够精准有效的测量U形预应力锚索各单根钢绞线的应力，了解各单根钢绞线的应力状态，从而为研究U形锚索整体张拉时受力不均匀性的特点和规律提供依据，该方法及相应装置也应用与其他各种形式的锚索钢绞线。此外，本发明操作简单，在复杂施工条件下易于实现，成本较低。综上，本发明有益效果明显。
附图说明
图1为本发明涉及的U形预应力锚索钢绞线应力测试方法流程图。
图2为本发明涉及的U形锚索钢绞线应力测试装置结构示意图。图中，1：锚垫板。2：工作锚。3：工作锚夹片。4：限位板。5：千斤顶。6：应变片。7：工具锚。8：钢绞线。9：应变片引出导线。10：应变仪。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
本实施例在U形预应力锚索应力测试方法及相应装置中实现，其具体测试过程为：
1)由若干根钢绞线8组成的锚索的一端穿过U 形预埋钢管后，依次穿过锚垫板1和工作锚2上的通孔。
2)所述的若干根钢绞线8固定在工作锚2上。实施例中，通过工作锚夹片3将钢绞线8固定于工作锚2的通孔中。
3)所述工作锚2一侧面向锚垫板1、另一侧安装限位板4。所述的若干根钢绞线8穿过限位板4上的通孔。
4)在每一根钢绞线8上粘贴应变片6，这些应变片6与限位板4之间的距离为10~20cm。焊接应变片6的引出导线9并及时进行应变片6的防护。这些应变片6的引出导线9贴在钢绞线8表面，并向背离限位板4的一方延伸。值得说明的是，粘贴应变片6需注意：使用放大镜检查应变片6外观，剔除敏感栅有形锈点等缺陷的应变片6。待测点处应先用刮刀或锉刀等工具弄平整，除去锈斑、氧化层、污垢等覆盖物，并用砂纸打磨至光滑。应变片6的信号和种类根据待测数据决定，由本领域技术人员根据实际情况选定。为保证应变片6粘贴后长边方向中轴线与钢绞线外层钢丝轴线平行，先用透明胶带把应变片6在钢绞线钢丝上定位好，然后用镊子将胶带部分撕开，露出应变片6的内侧一面（即与钢丝贴合的一面），然后在此面上滴上502胶水少许，等胶水有些发粘时，迅速将胶带复位，在应变片6位置处垫上一层塑料薄膜并用手指稍加按压，以挤出多余的胶水，如有必要重贴时，一定要用丙酮溶液除去原有胶层，重新擦洗、涂胶。在有曲率的钢丝表面贴片，干燥过程中应施加些压力，以免应变片6翘起来。
5)将千斤顶5和工具锚7依次套在钢绞线8上。所述千斤顶5的一端与限位板4接触、另一端与工具锚7接触。通过夹片，使得钢绞线8被固定工具锚7上。贴在所述钢绞线8上的引出导线9随着钢绞线8一起，先穿过千斤顶5的内腔、再穿过工具锚7上的通孔后，连接应变仪10。本装置的应变片导线9的引出方式比较巧妙，让导线9顺着钢绞线表面钢丝之间的微小缝隙引出并固定好（导线直径1.2mm），如此既可以让导线顺利通过工具锚的夹片处引出千斤顶内腔，又可防止导线在后续的千斤顶及工具锚夹片的安装过程中被破坏。
6)调试好应变仪10，启动千斤顶，进行张拉。应变仪10的电桥连接方法为四分之一桥公共补偿。为排除温度效应的影响，选择一应变片6用作温度补偿片，将它贴在一根不受力但与材质相同的钢绞线上，并将此试件搁在被测钢绞线8附近的位置，使他们处于同一温度场中。利用千斤顶5进行整体张拉过程前，进行接线和应变仪的调零，张拉过程中进行应变的读测、记录。 应变仪10测量张拉过程中的钢绞线8表面钢丝应变。
7)将应变仪直接测得的钢绞线表面钢丝应变转化为钢绞线的轴向应变，然后根据钢绞线的应力应变关系计算得到各钢绞线的应力大小。
实施例中，根据钢绞线8偏轴应变ε′和轴向应变ε满足的关系式：ε=Kε′，可以得到钢绞线8的轴向应变。其中K为偏轴应变与轴向应变的转换系数， 值可采用经验值1.11，亦可另行试验确定。将得到的钢绞线轴向应变乘以钢绞线的弹性模量就可得到钢绞线的应力大小。
本发明提供的U形预应力锚索应力测试方法及装置，能够巧妙地克服测试技术的难点，较为精准有效的测量整体张拉过程时U形预应力锚索中钢绞线的应力，从而有助于研究U形锚索整体张拉时钢绞线受力不均匀性的特点和规律，为提出应对之策提供有力依据，测试结果可供U形锚索的设计和施工参考利用。此外，本测试方法还可应用于其他形式的预应力锚索的应力测试中。最后，本发明操作较为简单，且在复杂施工条件下易于实现。
Claims (5)
1.一种U形预应力锚索的应力测试方法，其特征在于：
1)由若干根钢绞线（8）组成的锚索的一端穿过U 形预埋钢管后，依次穿过锚垫板（1）和工作锚（2）上的通孔；
2)所述的若干根钢绞线（8）固定在工作锚（2）上；
3)所述工作锚（2）一侧面向锚垫板（1）、另一侧安装限位板（4）；所述的若干根钢绞线（8）穿过限位板（4）上的通孔；
4)在每一根钢绞线（8）上粘贴应变片（6），这些应变片（6）与限位板（4）之间的距离为10~20cm；这些应变片（6）的引出导线（9）贴在钢绞线（8）表面，并向背离限位板（4）的一方延伸；
5)将千斤顶（5）和工具锚（7）依次套在钢绞线（8）上；所述千斤顶（5）的一端与限位板（4）接触、另一端与工具锚（7）接触；贴在所述钢绞线（8）上的引出导线（9）随着钢绞线（8）一起，先穿过千斤顶（5）的内腔、再穿过工具锚（7）上的通孔后，连接应变仪（10）；
6)调试好应变仪（10），启动千斤顶，进行张拉；应变仪（10）测量张拉过程钢绞线表面钢丝应变；
7)将应变仪直接测得的钢绞线表面钢丝应变转化为钢绞线的轴向应变，然后根据钢绞线的应力应变关系计算得到各钢绞线的应力大小。
2.根据权利要求1所述的一种U形预应力锚索的应力测试方法，其特征在于：步骤4)中，防止应变片（6）贴歪，保证应变片（6）长边方向中轴线与钢绞线外层钢丝轴线平行，先用透明胶带把应变片（6）在组成钢绞线（8）的钢丝上定位好，然后用镊子将胶带部分撕开，露出应变片（6）的内侧一面（即与钢丝贴合的一面），然后在此面上滴上502胶水少许，等胶水有些发粘时，迅速将胶带复位，在应变片（6）位置处垫上一层塑料薄膜并用手指稍加按压，以挤出多余的胶水；如有必要重贴应变片（6）时，要用丙酮溶液除去原有胶层，重新擦洗、涂胶；在有曲率的钢丝表面贴片，干燥过程中应施加压力，以免应变片（6）翘起来。
3.根据权利要求1所述的一种U形预应力锚索的应力测试方法，其特征在于：步骤5)中，让引出导线（9）顺着钢绞线表面钢丝之间的微小缝隙引出并用胶带固定好，让引出导线（9）顺利通过工具锚的夹片处引出千斤顶（5）内腔，防止引出导线（9）在后续的千斤顶（5）及工具锚夹片（3）的安装过程中被破坏。
4.根据权利要求1所述的一种U形预应力锚索的应力测试方法，其特征在于：步骤5)中，应变仪（10）的电桥连接方法为四分之一桥公共补偿。
5.根据权利要求1所述的一种U形预应力锚索的应力测试方法，其特征在于：步骤6)中，根据钢绞线（8）偏轴应变ε′和轴向应变ε满足的关系式ε=Kε′，得到钢绞线（8）的轴向应变；其中K为偏轴应变与轴向应变的转换系数。
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