何川 何致遠(yuǎn)

【摘要】錨索測力計與千斤頂油表讀數(shù)在國內(nèi)工程實踐中，都存在較大誤差。本文從過失誤差、測量儀器誤差、施工誤差、張拉工藝誤差等方面對其研究進(jìn)行分析，以供借鑒。

【關(guān)鍵詞】錨索測力計；千斤頂；誤差；

錨索通常使用穿心式液壓千斤頂、液壓泵及壓力表組成的加壓系統(tǒng)（簡稱千斤頂系統(tǒng)）以張拉方式建立預(yù)應(yīng)力，張拉時把壓力表讀數(shù)代入校準(zhǔn)方程或校準(zhǔn)曲線計算得到壓力值（簡稱千斤頂示值），據(jù)此判斷施加在錨索上的預(yù)應(yīng)力，這就是推算法。測量法即在錨索上安裝傳感器進(jìn)行應(yīng)力測量。傳感器通常安裝在錨頭處，稱為錨索測力計。錨索張拉建立預(yù)應(yīng)力時，把錨索測力計讀數(shù)代入校準(zhǔn)方程或曲線計算得到的壓力值（簡稱錨索測力計示值）與千斤頂示值之間普遍存在著較大的偏差。

一、過失誤差

第一步，檢查數(shù)據(jù)是否有過失誤差，即錯誤。

1、千斤頂使用錯誤。（1）未按相關(guān)規(guī)范規(guī)程要求檢定。千斤頂、液壓泵及壓力表必須配套檢定、配套使用。（2）額定負(fù)載較大的千斤頂工作在小負(fù)載狀態(tài)。千斤頂工作時，活塞與缸體之間存在著摩阻力，受此影響，小負(fù)載狀態(tài)時誤差較大，故相關(guān)規(guī)范要求千斤頂工作在額定負(fù)載的20%以上。

2、錨索測力計使用錯誤.（1）檢定錯誤。生產(chǎn)商隨產(chǎn)品提供每個錨索測力計的校準(zhǔn)曲線或方程，如直接使用可能會產(chǎn)生較大誤差：①振弦式錨索測力計裝配后必須進(jìn)行整體時效處理（或稱老化處理），以消除裝配時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，這是決定傳感器精度及長期穩(wěn)定性的關(guān)鍵工藝之一，但受交貨時間限制等原因，生產(chǎn)商會采用一些快速時效技術(shù)，處理效果很難如生產(chǎn)商所承諾。②錨索測力計是一種對壓力較為靈敏的精密儀器，同時也對溫度、濕度、氣壓、材料蠕變、物體打擊碰撞、振動、跌落等多種因素敏感，輸出信號易漂移。③不同校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)備、不同操作人員及不同校準(zhǔn)流程等，都會導(dǎo)致校準(zhǔn)方程有所不同。④規(guī)范要求檢定時同一試驗至少要重復(fù)3次取平均值，但實際上有時只做一次。如果只做一次，不重復(fù)度可能較大，導(dǎo)致校準(zhǔn)方程誤差較大。（2）零點(diǎn)漂移過大。零點(diǎn)漂移是表征錨索測力計穩(wěn)定性的主要指標(biāo)，隨時間發(fā)生，也在荷載反復(fù)作用后發(fā)生。零點(diǎn)頻率是計算基準(zhǔn)，零漂改變了校準(zhǔn)曲線的斜率及起始點(diǎn)，主要因為非線性，校準(zhǔn)曲線零漂前后并不重合。（3）沒有溫度修正或修正不當(dāng)。陽光直射時，錨力計內(nèi)的實際溫度要高于地面溫度，溫漂較大，故讀數(shù)最好在日溫差不大的早晚進(jìn)行。

3、數(shù)據(jù)錯誤。常見數(shù)據(jù)錯誤有：①千斤頂讀數(shù)錯誤，如壓力表尚未穩(wěn)定就讀數(shù)，彈簧管式壓力表沒有輕敲表殼后讀數(shù)。②記數(shù)錯誤、不同組別的數(shù)據(jù)混淆等。③數(shù)據(jù)計算錯誤。④使用其它千斤頂或錨索測力計的校準(zhǔn)方程。⑤校準(zhǔn)方程外推使用（只能內(nèi)插使用）。

二、測量儀器誤差

第二步，檢查千斤頂及錨索測力計測量儀器誤差。千斤頂儀器誤差指檢定時壓力表示值與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)測力儀示值之差，由標(biāo)準(zhǔn)測力儀誤差、千斤頂示值不重復(fù)度及壓力表讀數(shù)誤差等組成，是隨機(jī)誤差。對給定的千斤頂系統(tǒng)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所允許的示值最大誤差絕對值與滿量程比值即為壓力表準(zhǔn)確度等級。千斤頂校準(zhǔn)時根據(jù)5～8個檢定點(diǎn)的示值擬合出校準(zhǔn)方程或曲線，供工程中內(nèi)插使用。內(nèi)插誤差由擬合方程參數(shù)誤差、標(biāo)準(zhǔn)測力儀誤差、千斤頂示值的不重復(fù)度等組成，為理論誤差，直接影響測量結(jié)果。

三、施工誤差

第三步，檢查施工誤差造成的示值誤差。錨索測力計及千斤頂實際工作環(huán)境與檢定時差異較大，檢定時再怎么準(zhǔn)確，實際使用時都會有較大誤差。這是施工誤差造成的。施工誤差主要有構(gòu)件誤差及安裝誤差，構(gòu)件誤差指工程中鋼墊板及錨具的尺寸、剛度、平整度等誤差，安裝誤差指儀器設(shè)備安裝時的偏心及傾斜導(dǎo)致荷載中心軸與形體中心軸不重合等誤差。

1、施工誤差對錨索測力計示值的影響。錨索測力計檢定與現(xiàn)場工作條件不同之處在于：①檢定時要安裝兩塊直徑比錨索測力計大的鋼墊塊，錨索測力計上下端面與墊塊全端面均勻接觸受力，周邊呈自由邊界。現(xiàn)場工作時錨索測力計上端面為工作錨具，下端面為帶有中孔的錨墊板，錨具直徑通常要小于錨索測力計直徑，錨墊板孔徑可能大于錨索測力計內(nèi)徑，這樣，除周邊外，錨索測力計上下端面也可能有小部分呈自由狀態(tài)，不是全端面均勻受力。②鋼墊塊剛度大，認(rèn)為受力后不發(fā)生變形。錨具剛度較大，也可以認(rèn)為受力后不發(fā)生變形，但錨墊板不同。③千斤頂及錨索測力計檢定時，荷載中心軸與儀器設(shè)備中心軸重合，但實際工作中，偏心（中心軸平行但不重合）及傾斜（中心軸傾斜相交）不可避免。

2、施工誤差對千斤頂示值的影響。千斤頂對工作環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，構(gòu)件誤差、荷載偏心傾斜、臥式使用（千斤頂一般立姿檢定）等影響均很小。對千斤頂進(jìn)行了室內(nèi)偏心檢定試驗：在活塞端面增加一個面積小于活塞的錨具，錨具邊緣與活塞邊緣對齊以使活塞偏心受力，試驗結(jié)果相對誤差增加不超過1%。實際上，千斤頂張拉錨索時，由于工作錨具及工具錨具在千斤頂兩端的定位限位作用，鋼絞線在千斤頂內(nèi)時與千斤頂基本同軸，偏心及傾斜很小，可認(rèn)為千斤頂示值P即為千斤頂實際負(fù)載T。

四、張拉工藝誤差

第四步，檢查張拉工藝造成的示值誤差。錨索張拉過程為：①依次安裝錨墊板、錨索測力計、工作錨具、工作夾片、限位板、千斤頂、工具錨具及工具夾片。②千斤頂預(yù)張拉。千斤頂剛安裝時，鋼絞線是向下彎曲的，隨著千斤頂出力逐漸受拉伸直，伸直過程中，應(yīng)不斷輕擊工具夾片，使各束鋼絞線松緊程度盡量相同。鋼絞線伸直后，千斤頂將各構(gòu)件逐漸壓緊在基座上，各構(gòu)件端面平行且均勻接觸時，千斤頂中心軸與基座表面應(yīng)大體垂直。③按要求分級張拉。④千斤頂卸載放張，鋼絞線回彈，工作夾片自鎖定。

1、張拉損失。千斤頂張拉時，限位板邊緣壓緊錨具，中部頂壓夾片，工作夾片沒有完全楔入錨具孔內(nèi)，處于半松弛狀態(tài)。鋼絞線受拉后伸長，與夾片之間產(chǎn)生摩阻力f（不安裝夾片時，鋼絞線與錨具孔道間也有較小的摩阻力），施加在錨索自由段上的應(yīng)力F=T-f，錨索測力計測量到的力是F而不是T，f為張拉損失。影響f的主要因素有三：①限位板的深度h。②安裝誤差。③千斤頂負(fù)載T。分析認(rèn)為：當(dāng)鋼絞線完全平直無彎曲時，與夾片之間的咬合力基本不變，但張拉系統(tǒng)通常都存在著程度不一的偏心及傾斜，產(chǎn)生的法向分力加重了夾片與鋼絞線的咬合程度，即加大了摩阻力f，致使T越大，f越大。

2、鎖定損失。鎖定損失主要是千斤頂卸荷后錨索回縮所致。鋼絞線回縮，帶動夾片向錨具孔深處移動楔緊，鋼絞線、錨具及夾具回縮及變形，使預(yù)應(yīng)力發(fā)生損失，剩余的預(yù)應(yīng)力稱為鎖定應(yīng)力，鎖定應(yīng)力與張拉時錨索受到的最大拉力之差即為鎖定應(yīng)力損失。錨具及夾片確定后，鎖定損失與限位板深度、千斤頂負(fù)載及錨索自由段長度等因素有關(guān)。

結(jié)束語

錨索個體之間差異性較大，要全面準(zhǔn)確了解其真實應(yīng)力是困難的。千斤頂及錨索測力計各有所長，只有把兩者結(jié)合應(yīng)用，同時利用千斤頂?shù)氖局捣€(wěn)定及錨索測力計能夠全程監(jiān)測的特點(diǎn)，才能對整體錨索的真實應(yīng)力狀態(tài)有個全面的、平均的、近似準(zhǔn)確的了解。

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