薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)、測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)。所述薄壁混凝土結(jié)構(gòu)為最小橫截面尺寸小于50cm的結(jié)構(gòu)，一根錨索至少包括三根預(yù)應(yīng)力鋼絞線；所述測量系統(tǒng)包括依次設(shè)置的扁形錨墊板、中空墊板、錨索測力計、定位器、工作錨、限位板、荷載施加裝置以及工具錨；扁形錨墊板的表面設(shè)置有剛好可部分容納中空墊板的凹槽；中空墊板與錨索測力計的橫截面形狀、尺寸相同；定位器為中空結(jié)構(gòu)，中空部分沿厚度方向分為兩段，中空部分的上段剛好可部分容納工作錨，中空部分的下段剛好可部分容納錨索測力計。本發(fā)明還公開了一種上述測量系統(tǒng)的測量方法。本發(fā)明具有操作簡單，測試結(jié)果準(zhǔn)確、可靠的優(yōu)點。
【專利說明】薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)、測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)、測量方法，尤其涉及薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)、測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)已廣泛地應(yīng)用于橋梁、水工結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)、海洋平臺等土木工程中，在經(jīng)濟和社會的發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵在于預(yù)應(yīng)力的施加，若預(yù)應(yīng)力鋼筋實際的預(yù)應(yīng)力值小于設(shè)計值，則無法依設(shè)計要求發(fā)揮預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，會影響結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性。因而在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工和運行過程中，需要監(jiān)測預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力值，評判是否符合設(shè)計對預(yù)應(yīng)力的要求。實際工程中導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失的因素眾多，如何準(zhǔn)確測試預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的實際預(yù)應(yīng)力是一個關(guān)鍵而復(fù)雜的問題。目前，在橋梁、工民建等領(lǐng)域，斷面較大、多束預(yù)應(yīng)力布置一般采用圓形錨墊板、圓形測力計，資料表明該型式測力系統(tǒng)鋼筋預(yù)應(yīng)力測力計值能夠真實反映預(yù)應(yīng)力鋼筋實際受力狀態(tài)。但對于大型薄壁渡槽、泵站等薄壁混凝土結(jié)構(gòu)，厚度往往比較小，目前市場上常用的方形、圓形多孔預(yù)應(yīng)力錨墊板、測力計的工作面較大，無法支撐在薄壁結(jié)構(gòu)上。因此薄壁結(jié)構(gòu)、多束預(yù)應(yīng)力鋼筋需要采用扁形錨墊板，測力計也采用扁形，參照上述比較成熟的圓形測力系統(tǒng)布置方式和測試方法，測力計值往往與千斤頂油表讀數(shù)不一致，且相差較大，由測力計值反映的預(yù)應(yīng)力損失超過設(shè)計允許值，因此如何根據(jù)薄壁混凝土結(jié)構(gòu)的斷面小、扁形測試裝置特點，開發(fā)一套測力系統(tǒng)和測試方法，對薄壁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力檢測具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)應(yīng)用于薄壁混凝土結(jié)構(gòu)所存在的測量數(shù)據(jù)誤差過大的不足，提供一種薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)、測量方法，以真實反映薄壁混凝土結(jié)構(gòu)扁形預(yù)應(yīng)力鋼筋布置預(yù)應(yīng)力值，為預(yù)應(yīng)力混凝土在薄壁結(jié)構(gòu)中的工程應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)參考，為工程設(shè)計和安全運行提供技術(shù)支撐。
[0004]本發(fā)明的薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)，所述薄壁混凝土結(jié)構(gòu)為最小橫截面尺寸小于50cm的結(jié)構(gòu)，所述多束是指一根錨索至少包括三根預(yù)應(yīng)力鋼絞線；所述測量系統(tǒng)包括依次設(shè)置的扁形錨墊板、中空墊板、錨索測力計、定位器、工作錨、限位板、荷載施加裝置以及工具錨；扁形錨墊板的表面設(shè)置有剛好可部分容納中空墊板的凹槽；中空墊板與錨索測力計的橫截面形狀、尺寸相同；定位器為中空結(jié)構(gòu)，中空部分沿厚度方向分為兩段，中空部分的上段剛好可部分容納工作錨，中空部分的下段剛好可部分容納錨索測力計，在定位器的中空部分工作錨與錨索測力計的受力區(qū)域直接接觸。
[0005]優(yōu)選地，所述錨索測力計為3孔結(jié)構(gòu)，其中中孔為圓形，對應(yīng)工作錨的中間一根錨索；兩側(cè)孔為半圓+方形+半圓，分別對應(yīng)工作錨左側(cè)的錨索和右側(cè)的錨索。
[0006]如上所述薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)的測量方法，包括以下步驟: 步驟1、對錨索測力計和荷載施加裝置進行配套聯(lián)合率定；
步驟2、清理錨墊板槽內(nèi)雜物，安裝中空墊板；
步驟3、安裝錨索測力計，進行零荷載讀數(shù)；
步驟4、安裝工作錨及夾片；
步驟5、安裝定位器，使工作錨與錨索測力計對中；
步驟6、安裝限位板、荷載施加裝置以及工具錨和夾片；
步驟7、進行分級加載，讀取錨索測力計讀數(shù)；
步驟8、進行卸載，讀取錨索測力計讀數(shù)。
[0007]優(yōu)選地，所述分級加載為3級加載，即先張拉至設(shè)計荷載的30%，靜停2分鐘；然后張拉至設(shè)計荷載的70%，靜停2分鐘；最后張拉至設(shè)計噸位的105%，靜停3分鐘。
[0008]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明采用中空墊板、定位器等措施以及一套相應(yīng)的安裝測試方法，最大程度地消除了預(yù)應(yīng)力測量過程中所產(chǎn)生的誤差，為在試驗室和工程場地環(huán)境條件進行薄壁混凝土結(jié)構(gòu)扁錨預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力值測量提供了相對操作簡單、測試結(jié)果穩(wěn)定可靠的測力系統(tǒng)和方法，最大限度避免了測試裝置、操作人員人為造成的誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)號含義如下:
I為扁形錨墊板，2為中空墊板,3為錨索測力計,4為定位器,5為工作錨,6為限位板,7為荷載施加裝置，8為工具錨；
圖2 (a)、圖2 (b)、圖2 (c)依次為中空墊板的俯視圖、左視圖、縱剖圖；
圖3 (a)、圖3 (b)、圖3 (c)依次為錨索測力計的俯視圖、左視圖、縱剖圖；
圖4 (a)、圖4 (b)、圖4 (c)依次為定位器的俯視圖、左視圖、縱剖圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明:
在類似沙河U型渡槽這樣的工程中，環(huán)向預(yù)應(yīng)力對槽體承載力、工作性態(tài)十分重要，且其具有斷面大、薄壁、環(huán)向預(yù)應(yīng)力多束扁形布置等特點，如何準(zhǔn)確、可靠進行環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋損失測試并進行評價十分重要。然而實際工程中發(fā)現(xiàn)，由于結(jié)構(gòu)斷面尺寸較小，多根鋼絞線不適合采用圓形錨墊板，也不適合采用現(xiàn)有比較成熟的圓形測力計進行預(yù)應(yīng)力監(jiān)測。采用扁形測力系統(tǒng)布置方式和測試方法時，往往出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋放張時部分測力計數(shù)值較設(shè)計值偏差較大，最大時可達48%，測力計值與與千斤頂油表值也存在不一致，測力計值無法真實反映預(yù)應(yīng)力筋的受力狀態(tài)。經(jīng)大量實驗分析發(fā)現(xiàn)，影響扁錨測力計讀數(shù)偏差較大主要有以下幾個原因:
O單孔環(huán)向扁錨絞線布置為多根(不少于3根)，采用測力計為多孔(不少于3孔)，每根絞線單獨穿過測力計，張拉或放張時絞線與測力計間會產(chǎn)生摩擦，從而會影響測力計讀數(shù)；
2)預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨墊板、測力計、工作錨及千斤頂很難對中，張拉施工時測力計存在偏壓現(xiàn)象，測力計4根振弦讀數(shù)相差較大，會導(dǎo)致測力計值失真；
3)測力計屬精密儀器，對外面受力環(huán)境尤其是受壓面平整度要求較高，扁錨錨墊板與測力計接觸面未經(jīng)過處理，較粗糙，個別錨墊板頂部凹凸不平，對測力計值也會造成較大影響；
4)測力計出廠前進行了單獨率定，千斤頂與油表也進行了聯(lián)合率定，但兩套測力系統(tǒng)未進行聯(lián)合率定，存在系統(tǒng)間誤差。
[0011]根據(jù)以上分析，設(shè)計了圖1所示的薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)，所述薄壁混凝土結(jié)構(gòu)為最小橫截面尺寸小于50cm的結(jié)構(gòu)，所述多束是指一根錨索至少為三根預(yù)應(yīng)力鋼絞線(即至少開有3個錨索孔)。如圖所示，該測量系統(tǒng)包括依次設(shè)置的扁形錨墊板1、中空墊板2、錨索測力計3、定位器4、工作錨5、限位板6、荷載施加裝置7以及工具錨8。扁形錨墊板I上部表面開有凹槽，該凹槽平面尺寸比中空墊板2稍大，剛好容納部分中空墊板2。中空墊板2的結(jié)構(gòu)如圖2 (a)?圖2 (c)所示，其截面尺寸同錨索測力計3，下部安裝在扁形錨具I的凹槽中，上部與錨索測力計3的底面接觸。為了減小鋼絞線與測力計之間的摩擦力對測量結(jié)果的影響，本實施例中錨索測力計3為3孔結(jié)構(gòu)(如圖3 (a)?圖3 (c)所示)，其中中孔為圓形，對應(yīng)工作錨5的中間一根錨索；兩側(cè)孔為半圓+方形+半圓，分別對應(yīng)工作錨5左側(cè)的錨索和右側(cè)的錨索，錨索測力計3的下部與中空墊板2接觸，上部安裝在定位器4下部中空部分。工作錨5的孔數(shù)同錨索鋼絞線根數(shù)，安裝在定位器4上部中空部分。定位器4為定位裝置，其結(jié)構(gòu)如圖4 (a)?圖4 (c)所示，為中空結(jié)構(gòu)，上部中空平面尺寸同工作錨5平面尺寸，下部中空平面尺寸同錨索測力計3平面尺寸。限位板6可采用現(xiàn)有產(chǎn)品，例如柳工歐維姆生產(chǎn)的BM15-5錨具配套限位板，其平面尺寸同工作錨5，下部與工作錨5接觸，上部與荷載施加裝置7接觸，用以控制工作錨具回縮量。荷載施加裝置7 —般為油壓千斤頂，用以張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線。工具錨8安裝在荷載施加裝置7上部，同夾片一起用以固定鋼絞線。
[0012]利用上述測量系統(tǒng)進行預(yù)應(yīng)力測量時，包括以下步驟:
步驟1、對錨索測力計和荷載施加裝置進行配套聯(lián)合率定；
步驟2、清理錨墊板槽內(nèi)雜物，安裝中空墊板；
步驟3、安裝錨索測力計，進行零荷載讀數(shù)；
步驟4、安裝工作錨及夾片；
步驟5、安裝定位器，使工作錨與錨索測力計對中；
步驟6、安裝限位板、荷載施加裝置以及工具錨和夾片；
步驟7、進行分級加載，讀取錨索測力計讀數(shù)；其中分級加載優(yōu)選采用3級加載的方法，即先張拉至設(shè)計荷載的30%，靜停2分鐘；然后張拉至設(shè)計荷載的70%，靜停2分鐘；最后張拉至設(shè)計噸位的105%，靜停3分鐘；
步驟8、進行卸載，讀取錨索測力計讀數(shù)。
[0013]為了驗證本發(fā)明的效果，進行了以下對比實驗:
實驗1、大型輸水U形混凝土結(jié)構(gòu)(I號)環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力值測試:
對某榀槽(I號)進行預(yù)應(yīng)力進行張拉，張拉未采用中空墊板及定位器，測力計采用5孔，千斤頂與測力計未進行聯(lián)合率定，采用5級張拉，即張拉方式采用設(shè)計噸位的10%、25%、50%、75%、100%逐級張拉，其余同本發(fā)明測試步驟，測力計實測值如表I所示。由表可見，在卸載時，由測力計反映的預(yù)應(yīng)力損失較大，最大達到43.23%。
[0014]表I測試I索測力計監(jiān)測力值(單位:噸)
【權(quán)利要求】
1.薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)，所述薄壁混凝土結(jié)構(gòu)為最小橫截面尺寸小于50cm的結(jié)構(gòu)，所述多束是指一根錨索至少包括三根預(yù)應(yīng)力鋼絞線；其特征在于，所述測量系統(tǒng)包括依次設(shè)置的扁形錨墊板(I)、中空墊板(2)、錨索測力計(3)、定位器(4)、工作錨(5)、限位板(6)、荷載施加裝置(7)以及工具錨(8);扁形錨墊板(I)的表面設(shè)置有剛好可部分容納中空墊板(2)的凹槽；中空墊板(2)與錨索測力計(3)的橫截面形狀、尺寸相同；定位器(4)為中空結(jié)構(gòu)，中空部分沿厚度方向分為兩段，中空部分的上段剛好可部分容納工作錨(5)，中空部分的下段剛好可部分容納錨索測力計(3)，在定位器(4)的中空部分工作錨(5)與錨索測力計(3)的受力區(qū)域直接接觸。
2.如權(quán)利要求1所述薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)，其特征在于，所述錨索測力計(3)為3孔結(jié)構(gòu)，其中中孔為圓形，對應(yīng)工作錨(5)的中間一根錨索；兩側(cè)孔為半圓+方形+半圓，分別對應(yīng)工作錨(5)左側(cè)的錨索和右側(cè)的錨索。
3.如權(quán)利要求1或2所述薄壁混凝土結(jié)構(gòu)多束扁錨預(yù)應(yīng)力測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、對錨索測力計和荷載施加裝置進行配套聯(lián)合率定； 步驟2、清理錨墊板槽內(nèi)雜物，安裝中空墊板； 步驟3、安裝錨索測力計，進行零荷載讀數(shù)； 步驟4、安裝工作錨及夾片； 步驟5、安裝定位器，使工作錨與錨索測力計對中； 步驟6、安裝限位板、荷載施加裝置以及工具錨和夾片； 步驟7、進行分級加載，讀取錨索測力計讀數(shù)； 步驟8、進行卸載，讀取錨索測力計讀數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述測量方法，其特征在于，所述分級加載為3級加載，即先張拉至設(shè)計荷載的30%，靜停2分鐘；然后張拉至設(shè)計荷載的70%，靜停2分鐘；最后張拉至設(shè)計噸位的105%，靜停3分鐘。
【文檔編號】G01L5/00GK103454026SQ201310391311
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】朱太山, 賈少燕, 程德虎, 趙廷華, 馮光偉, 水淼, 趙海濤, 張玉明, 陳曉光, 王彩玲, 申魯, 高英 申請人:河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司, 河海大學(xué)