斜拉索张力测试仪的使用改进方法

摘要：本文依托杭州市公路局科研项目《混凝土桥梁有效预应力检测技术应用研究》，应用钢索张力测试仪对在建预应力桥梁进行关键钢束的有效預应力检测，通过实桥试验，对有效预应力检测技术测试方法改进，并对钢索张力测试仪提出改进建议。

关键词：预应力损失 沿程分布模式 有效预应力预测 安全性分析

1 研究背景

预应力混凝土桥梁最早出现于德国，继而在美国、日本和欧洲等地区得到广泛应用。19世纪中期，随着建筑材料、施工技术的进步以及高强钢筋在桥梁建设中的使用，预应力桥梁在日常生产实践中得到认可，并逐步在全球范围内推广应用。

2 实桥试验及测试方法改进建议

本章以杭州市钱江通道接线工程南接线段高架桥30m小箱梁和悬臂现浇45+75+45m预应力连续梁为实桥应用研究背景，应用基于横张位移增量法的钢索张力测试仪对在建预应力混凝土桥梁进行关键钢束的有效预应力检测，通过实桥试验，对有效预应力检测技术测试方法改进，并对钢索张力测试仪提出改进建议。

2.1 工程概况 钱江通道接线工程南接线段高架桥十一标预制30m小箱梁，箱梁断面为单箱单室，顶板宽度2.4m，底板宽度1m，梁高1.6m。预应力钢束采用高强度低松弛预应力钢绞线，抗拉强度标准值为fpk=1860MPa，单根钢绞线直径为15.2mm，公称面积为A=139mm2，弹性模量Ep=1.95×105MPa。

2.2 有效预应力现场测试 依托在建工程，使用钢索张力测试仪对关键目标钢束进行有效预应力现场测试，为了体现实桥钢束有效预应力检测的可操作性，根据目标钢束所在位置的不同，可将钢束分为表层测试钢束和间接预测钢束，根据现场实测条件，检测钢束均为表层钢束。

3 检测方法

在预留好的测试槽口处，剥离支点处波绞管裸露出目标钢束钢绞线，应用基于横张位移增量法检测原理的钢索张力测试仪，对目标钢绞线进行有效预应力检测。横张位移增量法：依据目标钢束钢绞线横向张力以及相应的横向位移来测试钢绞线有效预应力的方法。主要仪器设备有：预应力钢索张力测试仪，数显仪等。

3.1 测点选取 在30m小箱梁跨中预留测试孔，测试钢束为底板N4钢束，钢绞线均为4？渍S15.2，钢束锚下安装压力传感器。测试孔槽口尺寸长100cm×20cm，深度以暴露出测试预应力钢束波纹管为宜，以便于抓拔器咬合测试预应力钢绞线。

3.2 关键工序

有效预应力检测过程中的关键工序如下：

3.2.1 预留测试孔。在施工现场绑扎主梁钢筋时预留测试槽口，槽口成形可采用先预留木模板后浇筑混凝土的工艺，原计划槽口范围内的构造钢筋和定位钢筋须截断，待槽口封闭时重新补强，试验过程中发现在开槽时不需要将槽口内的普通钢筋全部切割掉，只需在木板上将普通钢筋所在的位置切掉一个倒U形状即可，在进行有效预应力测试时再将阻碍测试的普通钢筋切割掉，试验完成后进行补焊，预留测试孔后使用木模板将槽口密封住，防止浇筑混凝土时混凝土进入槽口，对预应力测试造成影响。

3.2.2 测试前准备工作。现场测试前做好前期准备工作，主要包括去除木模板、切割槽口内阻碍预应力检测的普通钢筋、剥离支点处波纹管及支撑起测试钢绞线并实现稳固夹持等三项内容。

3.2.3 预应力钢束测试。应用基于横张位移增量法的钢索张力测试仪，对目标钢束进行有效预应力检测，其关键工序如下：

①架设钢索张力测试仪，并将抓拔器与之连接，使张力仪稳定。

②测试目标钢束有效预应力，读取并记录数据。

3.2.4 测试后处理工作。测试完成后，对切割的普通钢筋进行补焊，对破损的波纹管进行补全，在压浆后用高强混凝土填补测试槽口。

4 测试方法改进建议

4.1 存在问题

有效预应力检测过程中存在的问题，问题如下：①在30m小箱梁底板预留测试槽口时，由于底板厚度只有18cm，且槽口内有主梁构造钢筋穿过，直接预留长100cm、宽20cm的槽口且切割构造钢筋会对小箱梁造成较大的损伤，存在一定的安全隐患。②在施工现场预留测试槽口时，原计划使用木模板组成100×20cm的槽口并切割槽口内的全部普通钢筋，这样做会对梁体造成一定的损伤。③预留测试孔的尺寸为100×20cm，现场测试过程中发现槽口预留宽度20cm偏小，夹持目标钢束时操作空间不足。④测试目标钢束过程中，当钢束预张力较大，如T10钢束张拉到100%时，钢索张力测试仪的横张力加力装置所能加载的力有限，在横向位移达到8.3mm后，很难继续进行人工手动加载，这样测试的数据较少，会对计算结果造成一定的影响。⑤横张力卸载后，张力残余值较大且不可忽视，会对目标钢束有效预应力实测值造成误差。⑥记录数据时，由于横张力与横向位移的交替显示，数据的不稳定变化对测试结果造成一定的误差。⑦张力测试仪主要使用钢材制造，移动以及拆卸非常不方便。

4.2 改进后现场测试建议

基于索力张力测试仪，结合现场试验情况，对原有检测技术指南建议进行如下改进：①根据桥梁结构设计图纸，编写钢束有效预应力检测方案，选定测试目标钢束、测点数以及测点位置。②按照检测方案，在对应施工期间目标钢束测点位置处预留测试孔。③测试专用仪器钢索张力测试仪在进行现场数据采集前，须在试验室先对该仪器的使用条件及其参数进行标定。④现场测试前做好准备工作：去除木模板、切割槽口内阻碍有效预应力测试的普通钢筋以及清理槽口内杂物，保证测试操作空间。⑤架设仪器，使用张力测试仪测试目标钢束，并记录测试数据。⑥通过测试目标钢束的横向张拉力和移动的位移，结合实用经验公式，实现对钢束有效预应力的检测。⑦进出施工现场时，戴好安全帽，并做好现场拍照等后期处理时所需资料。

4.3 仪器改进建议

根据试验过程中检测仪器设备出现的一些问题，现提

出一些设备改进建议：①钢索张力测试仪主要使用钢材制

造，较为笨重，可使用密度较小的高性能铝合金材料进行制造，减小V形架两个支点间的距离，可由800mm缩短为600mm，使张力仪轻型化，这样使用起来非常轻便。②对横张力加力装置进行改进，可用液压动力进行加载，通过连接一套传力装置，实现定量自动化机械加载，通过增加仪器横张力加载量程范围，以提高测试数据的准确度。③对数显仪进行改进，使横张力与横向位移同时显示，这样能够避免记录数据时因为数据的不稳定变化对测试结果造成的误差。

5 小结

本章以30m小箱梁和悬臂现浇45+75+45m预应力混凝土连续梁为实桥应用研究背景，应用基于横张增量法的索力张力测试仪对在建预应力混凝土桥梁进行关键钢束的有效预应力检测，通过实桥试验，对有效预应力检测技术测试方法改进，并对钢索张力测试仪提出改进建议。预留槽口尺寸由100×20cm改为100×30cm，以保证充足的操作空间；开槽时不需要将槽口内的普通钢筋全部切割掉，只需在木板上将普通钢筋所在的位置切掉一个倒U形状即可，在进行有效预应力测试时再将阻碍测试的普通钢筋切割掉，试验完成后进行补焊；并对张力测试仪提出改进建议，使用密度小高性能的铝合金制造钢索张力测试仪，减小V形架两个支点间的距离，使张力仪轻型化，横张力加力装置的改进以及数显仪的改进等。

参考文献：

[1]吕志涛.新世纪我国土木工程活动与预应力技术的展望[J].东南大学学报，2002，32.

[2]杜拱辰.现代预应力混凝土结构[M].北京：中国建筑工业出版社，1988.

[3]吕志涛等.现代预应力设计[M].北京：中国建筑工业出版社，1988.

作者简介：

李秋杰（1990-），女，研究方向：道路桥梁。