CN105040985A - 一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测系统及方法，包括：张拉杆依次穿过穿心式压力传感器和千斤顶油缸后，一端锚固、另一端通过套筒与竖向精轧螺纹钢筋的外露段连接；所述千斤顶固定在张拉反力架上；所述竖向精轧螺纹钢筋通锚固于锚垫板上，竖向精轧螺纹钢筋外露段长度满足能够与套筒连接固定；所述高精度位移计固定在千斤顶上。通过高精度位移计测量油缸的伸出量；通过穿心式压力传感器测量张拉杆和竖向精轧螺纹钢筋张拉力的大小；通过其张拉力与延伸量的对应关系，确定钢筋刚度变化的时机，从而准确确定锚下张拉力的大小。本发明有益效果：能够对竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力实施有效检测，张拉质量和工作效率大大提高。

Description

一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测系统及方法

技术领域

本发明涉及竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力检测技术领域，尤其涉及一种通过张拉过程中预应力筋刚度的变化确定竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测系统及方法。

背景技术

竖向预应力是箱梁抵抗剪应力和主拉应力的关键，采用竖向精轧螺纹钢筋作为混凝土箱梁的竖向预应力筋在桥梁结构中得到广泛使用。但由于竖向预应力筋一般由人工操作千斤顶张拉，施工稍有不慎，就有可能造成预应力损失大半。锚垫板存在倾斜角、竖向精轧螺纹钢筋不竖直、张拉人员素质不高等因素均可能导致竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力不足，竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力目前国内外均缺乏有效的定量检测手段。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种新型竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测系统及方法，该系统及方法能够对箱梁桥的竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力实现准确定量检测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测系统，包括：张拉杆、锚固张拉杆锚具、穿心式压力传感器、千斤顶、张拉反力架、套筒、竖向精轧螺纹钢筋、锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具、高精度位移计；

所述张拉杆依次穿过穿心式压力传感器和千斤顶油缸后，一端通过锚固张拉杆锚具锚固在穿心式压力传感器垫板外侧、一端通过套筒与竖向精轧螺纹钢筋的外露段连接；所述千斤顶固定在张拉反力架上；所述竖向精轧螺纹钢筋通过锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具锚固于锚垫板上，竖向精轧螺纹钢筋外露段长度满足能够与套筒连接固定。

在所述千斤顶侧边吸附磁性表座，磁性表座固定高精度位移计，通过高精度位移计测量油缸的伸出量；通过穿心式压力传感器测量张拉杆和竖向精轧螺纹钢筋张拉力的大小。

一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测方法，包括如下步骤：

1)确定竖向预应力管道未压入压浆料，竖向精轧螺纹钢筋外露段长度能满足与套筒连接固定；

2)移动张拉反力架与千斤顶，调整千斤顶与竖向精轧螺纹钢筋中心对准；

3)将张拉杆穿过千斤顶，张拉杆一端通过连接套筒与竖向精轧螺纹钢筋外露段连接，另一端依次穿过下层垫板、穿心式压力传感器、上层垫板，用锚固张拉杆锚具锚固；

4)在千斤顶侧边吸附磁性表座，以此安装高精度位移计；

5)启动设备进行一次张拉，张拉至目标吨位后用锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具将竖向精轧螺纹钢筋锚固于锚垫板上；

6)二次启动张拉设备进行锚下张拉力测试，实时采集穿心式压力传感器数值F与高精度位移计x数值，绘制F-x曲线；

7)记录F-x曲线斜率发生变化的位置，此时的穿心式压力传感器数值即为一次张拉后竖向精轧螺纹钢筋实际锚下张拉力。

竖向精轧螺纹钢筋刚度为其张拉力的变化量ΔF与其延伸量Δx的对应关系：

$k=\frac{\mathrm{\Δ}F}{\mathrm{\Δ}x}$

竖向精轧螺纹钢筋张拉力的变化量ΔF与其延伸量Δx的对应关系亦可表示为：

$\frac{\mathrm{\Δ}x}{L}=\frac{\mathrm{\Δ}F}{EA}$

其中，L为参与受力的钢筋长度；E为竖向精轧螺纹钢筋的弹性模量；A竖向精轧螺纹钢筋的截面面积。

竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力检测前保证竖向精轧螺纹钢筋孔道未进行压浆操作，以此保证其能进行二次张拉。

本发明的有益效果是：

本发明采用的基本原理是刚度的定义，即：物体在外力作用下抵抗变形的能力，反映在本发明中为精轧螺纹钢筋张拉力与延伸量的对应关系。竖向预应力管道未压入压浆料为本发明得以实施的先决条件，对张拉后未压浆的竖向精轧螺纹钢筋重新施加竖向张拉力，通过其张拉力与延伸量的对应关系，确定钢筋刚度变化的时机，从而准确确定锚下张拉力的大小。

本发明能够对竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力实施有效检测，检测可充分利用现场张拉设备，无需配置大型装置，操作简单，检测精度高，若检测出锚下张拉力未达到规范要求，可通过重新施加竖向精轧螺纹钢筋锚固、提高张拉等级等措施进行现场处理，张拉质量和工作效率大大提高，推广前景广泛。

附图说明

图1是本发明的张拉力检测装置示意图；

图2是本发明现场测试F-x曲线。

其中，1为穿心式压力传感器采集线，2为高精度位移计，3为位移计磁性表座，4为千斤顶出油管，5为千斤顶进油管，6为锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具，7为张拉杆，8为锚固张拉杆锚具，9为穿心式压力传感器垫板，10为穿心式压力传感器，11为千斤顶油缸，12为千斤顶，13为张拉反力架，14为套筒，15为竖向精轧螺纹钢筋，16为锚垫板。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，本发明竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测系统，主要包括：张拉杆7、锚固张拉杆锚具8、穿心式压力传感器10、千斤顶12、张拉反力架13、套筒14、竖向精轧螺纹钢筋15、锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具6、高精度位移计2。

所述张拉杆7依次穿过穿心式压力传感器10和千斤顶油缸11后，一端通过锚固张拉杆锚具8锚固在穿心式压力传感器垫板9外侧、一端通过套筒14与竖向精轧螺纹钢筋15的外露段连接；所述千斤顶12固定在张拉反力架13上；所述竖向精轧螺纹钢筋15通过锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具6锚固于锚垫板16上，竖向精轧螺纹钢筋15外露段长度能满足与套筒14连接固定。在千斤顶12的上下两端分别设有千斤顶出油管4和千斤顶进油管5。

在所述千斤顶12侧边吸附磁性表座3，磁性表座3固定高精度位移计2，通过高精度位移计2测量油缸的伸出量；高精度位移计2与穿心式压力传感器10采集线1连接；通过穿心式压力传感器10测量张拉杆7和竖向精轧螺纹钢筋15张拉力的大小。

刚度的定义为物体在外力作用下抵抗变形的能力，本发明应用该理论基础并解释为：竖向精轧螺纹钢筋15刚度为其张拉力的变化量ΔF与其延伸量Δx的对应关系：

$k=\frac{\mathrm{\Δ}F}{\mathrm{\Δ}x}---\left(1\right)$

竖向精轧螺纹钢筋15张拉力的变化量ΔF与其延伸量Δx的对应关系亦可以式(2)定义：

$\frac{\mathrm{\Δ}x}{L}=\frac{\mathrm{\Δ}F}{EA}---\left(2\right)$

其中L为参与受力的钢筋长度；E为竖向精轧螺纹钢筋15的弹性模量；A竖向精轧螺纹钢筋15的截面面积。

在此基础上本发明应用该理论对竖向精轧螺纹钢筋15的锚下张拉力进行检测。

竖向精轧螺纹钢筋15锚下张拉力的检测方法具体包括如下步骤：

1)确定竖向预应力管道未压入压浆料，竖向精轧螺纹钢筋15外露段长度能满足与套筒14咬合；

2)移动张拉反力架13与千斤顶12，调整千斤顶12与竖向精轧螺纹钢筋15中心对准；

3)将张拉杆7穿过千斤顶12，一端通过连接套筒14与竖向精轧螺纹钢筋15外露段连接，一端依次穿过下层垫板9、穿心式压力传感器10、上层垫板9，用锚固张拉杆锚具8锚固；

4)在千斤顶12侧边吸附磁性表座3，以此安装高精度位移计2；

5)启动设备进行一次张拉，张拉至目标吨位后用锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具6将竖向精轧螺纹钢筋15锚固于锚垫板16上；

6)二次启动张拉设备进行锚下张拉力测试，实时采集穿心式压力传感器10数值与高精度位移计2数值，绘制F-x曲线；

7)记录F-x曲线斜率发生变化的位置，此时的穿心式压力传感器10数值即为一次张拉后竖向精轧螺纹钢筋15实际锚下张拉力。

图2曲线O-A段：此阶段为消除张拉套筒14、张拉杆7、锚固张拉杆锚具8、千斤顶12间缝隙等微小位移的过程。

图2曲线A-B段：外部张拉力未达到竖向精轧螺纹钢筋15锚下张拉力，此时不能确定其锚下张拉力大小。

此阶段外部张拉力未达到竖向精轧螺纹钢筋15锚下张拉力，由图2可以看出该阶段张拉力的变化量与钢筋的延伸量的比值(曲线的斜率)为一定值，即外露段竖向精轧螺纹钢筋15与张拉杆7的刚度不发生变化。刚度k此阶段为：

$k_1=\frac{\mathrm{\Δ}F}{\mathrm{\Δ}x}=\frac{EA}{L_1}---\left(3\right)$

L₁为外露段竖向精轧螺纹钢筋15与张拉杆7总长度。

图2曲线B-C段：外部张拉力达到并超过竖向精轧螺纹钢筋15锚下张拉力。

此阶段初始状态为外部张拉力达到竖向精轧螺纹钢筋15锚下张拉力，锚具16发生松动。根据作用力与反作用力大小相等、方向相反原理，通长竖向精轧螺纹钢筋15与张拉杆7共同参与张拉，张拉力大小相等、方向相反。此阶段通长竖向精轧螺纹钢筋15与张拉杆7的刚度为：

$k_2=\frac{\mathrm{\Δ}F}{\mathrm{\Δ}x}=\frac{EA}{L_2}---\left(4\right)$

L₂为通长竖向精轧螺纹钢筋15与张拉杆7总长度。

因L₂＞L₁，则k₂＜k₁，在现场测试数据曲线图中表现为B-C段斜率小于A-B段，曲线整体呈现三折线形态。B点的穿心式压力传感器10采集张拉力大小即为竖向精轧螺纹钢筋15锚下张拉力。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测系统，其特征是，主要包括：张拉杆、锚固张拉杆锚具、穿心式压力传感器、千斤顶、张拉反力架、套筒、竖向精轧螺纹钢筋、锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具和高精度位移计；

所述张拉杆依次穿过穿心式压力传感器和千斤顶油缸后，一端通过锚固张拉杆锚具锚固在穿心式压力传感器垫板外侧、另一端通过套筒与竖向精轧螺纹钢筋的外露段连接；所述千斤顶固定在张拉反力架上；所述竖向精轧螺纹钢筋通过锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具锚固于锚垫板上，竖向精轧螺纹钢筋外露段长度满足能够与套筒连接固定。

2.如权利要求1所述的一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测系统，其特征是，在所述千斤顶侧边吸附磁性表座，磁性表座固定高精度位移计，通过高精度位移计测量油缸的伸出量；通过穿心式压力传感器测量张拉杆和竖向精轧螺纹钢筋张拉力的大小。

3.一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测方法，其特征是，包括如下步骤：

1)确定竖向预应力管道未压入压浆料，竖向精轧螺纹钢筋外露段长度能满足与套筒连接固定；

2)移动张拉反力架与千斤顶，调整千斤顶与竖向精轧螺纹钢筋中心对准；

3)将张拉杆穿过千斤顶，张拉杆一端通过连接套筒与竖向精轧螺纹钢筋外露段连接，另一端依次穿过下层垫板、穿心式压力传感器、上层垫板，用锚固张拉杆锚具锚固；

4)在千斤顶侧边吸附磁性表座，以此安装高精度位移计；

5)启动设备进行一次张拉，张拉至目标吨位后用锚固竖向精轧螺纹钢筋锚具将竖向精轧螺纹钢筋锚固于锚垫板上；

6)二次启动张拉设备进行锚下张拉力测试，实时采集穿心式压力传感器数值F与高精度位移计x数值，绘制F-x曲线；

7)记录F-x曲线斜率发生变化的位置，此时的穿心式压力传感器数值即为一次张拉后竖向精轧螺纹钢筋实际锚下张拉力。

4.如权利要求3所述的一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测方法，其特征是，竖向精轧螺纹钢筋刚度为其张拉力的变化量ΔF与其延伸量Δx的对应关系：

。

5.如权利要求3所述的一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测方法，其特征是，竖向精轧螺纹钢筋张拉力的变化量ΔF与其延伸量Δx的对应关系亦可以表示为：

其中，L为参与受力的钢筋长度；E为竖向精轧螺纹钢筋的弹性模量；A竖向精轧螺纹钢筋的截面面积。

6.如权利要求3所述的一种竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力的检测方法，其特征是，竖向精轧螺纹钢筋锚下张拉力检测前保证竖向精轧螺纹钢筋孔道未进行压浆操作，以此保证其能进行二次张拉。