有效预应力的检测

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有效预应力检测技术

（四川升拓检测技术有限责任公司，四川成都610045）

摘要：本文所讲的有效预应力检测主要包括：埋入预应力体系的锚下预应力；空悬拉杆、吊杆、锚索的张力的检测。主要测试方法是基于“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。

关键词：有效预应力检测，张拉力检测，锚下预应力检测，锚索张力检测仪、拉杆张力检测仪、吊杆张力检测仪

1 引言

本技术出自四川升拓检测技术有限责任公司。研发背景：斜拉桥、吊桥和中、下承式拱桥、幕墙、大跨度屋顶等结构以其良好的跨越能力和优美的造型受到设计者青睐。在其施工及成桥后的维护中，拉索与吊杆的张力测试将贯穿整个过程。我们潜心多年研制的技术和设备可以对预应力梁、岩锚、拉杆/吊杆、锚索的张力进行综合无损检测。经过大量的现场验证，其测试精度、测试效率、适用范围等均可满足工程要求，对保证工程质量具有非常积极的意义。

主要测试内容：预应力及张力检测仪、锚下预应力检测仪、锚索张力检测仪、拉杆张力检测仪、吊杆张力检测仪

2 设备基本构成

预应力混凝土梁多功能检测仪SPC-MATS

本产品主要构成如下：

仪器主机（小型一体化平台）

传感器（进口）

外置放大器

激振系统及线缆

无线操控系统

产品软件（数据采集、数据解析、自动生成报告）

预应力锚索（杆）张力检测仪SBA-PTT-S 3对于预应力混凝土梁测试项目及方法

4 预应力有效张力检测技术

空置锚索、拉杆/吊杆大体可以分为两类，即

1） 均质结构：锚索、拉杆本身均质

2） 层状结构：锚索外部有外壳保护层。

这两种对象的测试方法有一定的区别。

5 基本理论

对于空悬和张紧的锚索、拉杆/吊杆 (其垂度影响忽略不计时)，其横向振动可以用轴力作用下两端固结粱的振动模型来模拟。

锚索的张力T （单位为N ）与其第N 阶横向自振频率N f 的关系可以表示如下：

2

2

2

22

24L N EI N f L T N πρ⋅⋅-⋅⋅= （1） 其中，L 为锚索自由部分的长度（计算长度，略短于实际长度，单位为m ）； ρ为锚索的线密度，即单位长度的质量（kg/m ）；

EI 为锚索的抗弯刚度（N ·m 2）

自由锚索张力与自振频率间的关系

当抗弯刚度较小（如锚索）且其长度较长时，式1中第2项趋近于0，其可退化为弦振动理论。

6 测试方法

埋入锚索与空悬锚索的边界条件有很大的不同，而且埋入式锚索无法对内部锚索激发自由振动，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拉杆

传感器

低张力下，弦的固

有振动频率低 高张力下，弦的固

有振动频率高

大的缺陷，严重影响了测试范围和测试精度。

为此，我们将锚头、垫板等简化为如下的模型。即将锚头与垫板、垫板与后面的混凝土或岩体的接触面模型化成如下的弹簧支撑体系。

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，在锚头激振诱发的系统基础自振频率f 可以简化表示为

M

K f π21

= 在上式中，如果M 为一常值，那么根据测试的基频f 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，其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。锚固力越大，参与自由振动的质量也就越大。

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[4]。

图 预应力测试的基本理论

图 等效质量法测试的基本概念

同时，我们根据该理论开发了相应的张力测试技术和设备。经过大量的试验验证，证明了该理论的正确性。验证结果还表明，该技术的测试范围、精度和测试效率能够满弹簧支撑

钢材-钢材 弹簧支撑

钢材-混凝土/岩体

足工程实际的要求，已达到了实用水平。

低张力时，振动体

系小

高张力时，振动体

系大

图等效质量法的基本概念

7 应用

本技术主要应用在由四川升拓检测技术有限责任公司生产的以下产品：

1.预应力混凝土梁多功能检测仪，产品型号：SPC-MA TS

2.岩锚多功能检测仪，产品型号：SRB-MATS-S

3.预应力锚索（杆）张力检测仪SBA-PTT-P

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