埋入锚索锚下张力检测技术

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1、埋入锚索锚下张力检测技术摘要：埋入锚索与空悬锚索的边界条件有很人的不同，而且埋入式锚索无法对内部锚索激发口由振动，只能通过对锚头或露出锚索激振。因此，单纯依靠频率的测试方法有非常大的缺陷，严重影响了测试范围和测试精度。关键词：理入锚索、锚索张力、冲击弹性波此外，在预应力桥梁的施工过程屮，由于种种原因，普遍存在着张力不足的问题。特别是在个别预应力梁中，存在钢绞线不连续的现象（如卜-图），其张力严璽不足。从而极大地威胁桥梁的安全。部分倾姣圾不连蟻钢绞线不连续的状况造成钢绞线不连续的原因主要有：（1）在反弯点，以及管壁变形，或者管壁破损造成混凝土浆液流入硕化，使

2、得钢绞线难以穿过。此时，有的施工人员就采取从两端伸入钢绞线的方法（图4-1-1中上图）；（2）有的施工人员则恶意地偷工减料，在两端设置设计的钢绞线，而在中间则减少钢绞线的根数；钢绞线不连续的状况山于钢绞线的有效截而不够，所以无法张拉到设计的张力，甚至完全不张拉。其造成的危害很大，严重时会导致桥梁的断裂。因此，如果能够准确地测出锚索/杆的现有张力（也称为“有效预应力”），也可以推断出钢绞线的连续性，从而有效地杜绝这类恶性事件的发生。对于空悬的钢索、拉杆，其张力有较好的测试方法（基于自振频率）。而对于拉杆、特别是填充拉杆，山于其内部钢绞线少外套Z间存在脱空现象

3、，使得钢绞线与拉杆壳体间的振动不一致以及难以确定振动质量及抗弯刚度，使得张力测试非常困难。此外，埋入结构内部的锚索体系,基于口振频率的测试方法则有很大的局限，因此，迄今尚无有效的张力测试方法。为此，在综合国内外现有先进技术的基础上，我们提出了基于等效质量法（TTEM）的埋入式预应力测试原理和方法：该方法通过对锚头激振并测试锚头的振动响应，从而可以推算埋入式锚索/杆的张力。预应力混凝土梁多功能检SPC-MATS该方法已获得国家发明专利，专利号：ZL200910177856.5o该弹簧体系的刚性K与张力（有效预应力）有关，当然张力越大，K也越大。另一方面，在锚

4、头激振诱发的系统基础自振频率f可以简化表示为在上式中，如果M为一常值，那么根据测试的基频/即可较容易地测出张力。然而，通过实验发现，埋入式锚索在锚头激振时，具诱发的振动体系并非固定不变，而是会随着锚固力的变化而变化。锚固力越人，参与自由振动的质量也就越大。弹簧支撑弹簧支撑在此基础上，我们提出了基于“等效质量”原理的有效张力测试理论和测试方法。利用激振锤（力锤）敲击锚头，并通过粘贴在锚头上的传感器拾取锚头的振动响应，从而能够快速、简单地测试锚索（杆）的现有张力⑷。1•测试方法和原理预应力测试的基本理论我们将锚头、垫板等简化为如下的模型。即将锚头与垫板、垫板与

5、斤面的混凝土或岩体的接触曲模型化成如下的弹簧1•测试方法和原理预应力测试的基本理论我们将锚头、垫板等简化为如下的模型。即将锚头与垫板、垫板与斤面的混凝土或岩体的接触曲模型化成如下的弹簧支撑体系。等效质量法测试的基本概念150KN后，测试得到的自振频率已基木不再变化。这说明了单纯采用频率的方法是无法有效地测试埋入式预应力体系的有效预应力的。张力-自振频率的关系以及我们提出的等效质量法(TTEM)的测试结果。等效质量法的基本概念2•基础模型试验混凝土试验模型概要m〜m一札等效质量法的回归关系可以看出：(1)传统的单纯采用频率的方法无法适用较高张力状态。而等效质

6、量法(TTEM)则在整个张力量程内保持张力测试模型1)试验结果下图显示了测试得至山勺传统的张力-频率关系。可以看出，当张力超过了较好的相关关系，从而能够适用于张力检测；(2)室内验证的结果表明，最大测试误差为设计值的12%,平均测试误差为3.7%o张拉力（Kn）7&7156.6312.446&5624.6K01.786M0.464Ka3.728标定参数室内验证试验结果3•基础模型试验（山西交科院，2011年9月）1）试验概要本次张力测试对彖为：张力标定方锚（4cmX12cm）3孔3线，标定后测试张力为方锚3孔2线。设计张力为3X195.3=585.9KNo

7、张力测试情景2）标定试验结果标定张力张拉比（％）1020406080标定回归结果3）张力验证测试结果测试结果实际张拉力（KN）7275208312416测试预应力5170251310398(KN)相对设计张力-3.58%-0.85%7.34-0.3-3.07测试误%4%%差《Nio-R統««从中可以看出，木技术对张力的测试精度是十分令人满意的。但是，需要注意的是：（1）对于扁锚头，激振的位置和方向对测试结果有较人影响。耍求止对锚头上部中间部位垂直激振，特别不200300实际张力（KN>400500能敲击到锚头的棱上；张力测试结果（2）测试数据屮的异常值（特

8、别是异常大值），应该舍去。