碳纖維絲替代不銹鋼絲引張線的研究

段云超　胡奇瑋

摘要：對于大壩而言，有效測量壩體的變形程度，就能對其建立有效的物理測量模型。在這個過程中，引張線監測設備由于其自身的優勢，能保證較好的重復性。本文結合地區實際案例，對碳纖維絲替代不銹鋼絲引張線的具體措施展開了深度討論，以供參考。

關鍵詞：碳纖維絲；替代；不銹鋼絲；引張線

廠區原有管理體系中，主要選取的是不銹鋼絲作為研究項目的基準線，盡管整體浮船使線體的垂度滿足實際要求，也能對上壩的上游水平位移以及下游平移進行分析，但是，由于本地屬于亞熱帶氣候，溫度較高，浮船中硅油蒸發嚴重，會直接使得銦鋼絲垂徑數值增大，對引張線的觀測精確度。基于此，相關管理部門決定對相關問題進行處理，升級引張線應用水平。通過替換引張線不銹鋼絲，使水平位移測量準確度也得到了提高，也為以后新材料、新技術的使用奠定了基礎。在實際測量工作中，成功解決了引張線監測維護工作量較大的問題。

一、引張線內涵

在測量項目中，引張線法主要是對兩固定點間基準線結構進行設定，定期測量觀測點到基準線間的距離，以求定觀測點水平位移量的技術方法。尤其是在直線型建筑物中，更加適宜應用引張線法進行測定，不僅能保證設備應用較為便捷，且測量速度快精度高，整體項目成本不高，具有一定的經濟價值[1]。

二、案例分析

（一）現狀

本文以景洪電廠為例，該廠區現總計安裝有5條引張線，EL.612.00壩頂兩條（2#～17#壩段、17#～26#壩段）、EL.527.00帷幕灌漿廊道一條（9#～19#壩段）、EL.614.00升船機兩條。

（二）廠區存在問題

結合引張線測量原理及現狀，不能發現其中存在的問題：

第一，廠區內引張線測量數據誤差較大，主要是不銹鋼絲材料老化，垂徑過大靈敏度降低。

第二，在常規化管理機制中，由于項目管理部門中監測人員日常維護工作量較大，而基礎性浮船僅為32只，若是在天氣炎熱的季節，就會導致硅油蒸發量明顯增多，對整個運行機制和管控措施產生影響。

（三）對策

廠區內相關項目監督管理人員對具體問題進行了具體分析，并且結合工程項目建立了相應的處理策略。設定基本的項目運行目標，一方面，要減少引張線運行維護工作量，從9個工日減少到1.5個工日。另一方面，借助對引張線測點中誤差計算，確保6月份和7月份的誤差能控制在在0.21mm。除此之外，混凝土大壩變形監測引張線的觀測規定要求中，相關數據參數誤差值也能控制在0.15mm以下[2]。

三、碳纖維絲替代不銹鋼絲引張線的處理措施

（一）方案對比

第一，真空激光準直系統替代引張線法。在對相關方式進行集中管控的過程中，這種方案本身的穩定性較好，整體項目運行和適應性較強，加之系統觀測精度較高，就使得后續維護工作量并不多。但是，項目的成本造價較高，設備的體積大不適合窗口電廠。1）從技術層面分析，在壩頂裝設真空激光準直系系統在技術上具有可行性。2）從經濟層面分析，造價較高。3）使用性層面分析，這種技術更加適合長距離觀測，且觀測精度較好。綜上所述，對于本次項目改革而言，實用性不強，加之造價較高，不予采用[3]。

第二，碳纖維絲替代不銹鋼絲法。在實際應用機制中，碳纖維線體具有抗拉強度大、密度低、線膨脹系數小等特點，基本單價為40元/m。1）從技術層面分析，由于是在保護管內部進行操作，整體操作難度較小。2）從經濟層面分析，項目的費用較低且整體選材更加便捷。3）從使用性層面分析，整體設備的抗拉強度較大，整體材質較輕，能有效進行裝拆處理。綜上所述，應用方法的價值較高，值得采用。

第三，DPRP復合材料替代不銹鋼絲法。DPRP線體具有抗拉強度大、密度低、線膨脹系數小等特點，120元/米。通過其實際性質就能判斷，該方法的造價較高，且整體不適于廠區，不予采納。

（二）具體措施

在實際項目運行過程中，要結合實際需求建立針對性處理。

第一，為了獲取不銹鋼絲引張線相關數據，要在查閱引張線施工期資料后，有效提取C段引張線規格參數。其中，不銹鋼絲長度為256m、直徑1mm、密度7.8g/cm3；碳纖維絲長度為300m、直徑1mm、密度1.75g/cm3[4]。

第二，為了從根本上保證作業可行，且更換后減少維護工作量，要對具體安裝方案進行有效整合和處理，不僅要拆除安裝措施，也要保證后續安裝操作符合作業要求。這就需要相關技術人員對方案的具體內容和流程進行統籌性分析，并且集中采購相應的材料，提高項目運行的穩定性。

第三，為了一定程度上確保更換完成后測量正常進行，技術人員要拆除原不銹鋼絲，安裝新碳纖維絲，在實際安裝時要根據垂徑計算表，適量調整拉應力。究其原因，主要是由于垂徑大小由線體長度和拉應力共同決定的。除此之外，相關技術人員在安裝操作結束后也要進行現場調試。需要注意的是，現場調試項目中，技術人員要對相關參數和控制機制予以分析，保證浮船能從32只降到8只，且碳纖維絲和各個部件之間的銜接效果較好，確保安裝質量符合預期。

第四，將前期對比計算資料整理、歸檔，為以后更新改造提供依據。編寫《碳纖維引張線運行維護說明書》，并對班組成員進行指導說明，確保相關人員能在以后每個月的變形監測中對測量數據進行誤差復核，將計算結果存閱[5]。

結束語：

總而言之，為了保證廠區工作體系的完整性，在實際應用過程中，要針對傳統項目和運行材料進行系統化升級，確保相關項目運維管理體系更加有效，在節省成本的同時，實現管理項目的全面優化，為地方經濟發展奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]柴世杰， 戴瑜興， 溫燁婷.基于C8051F410的光電式引張線儀設計[J].電子技術應用，2015（05）：41-44

[2]楊利.引張線自動化監測在混凝土大壩中的應用[J].水電與抽水蓄能，2017（01）：96-98

[3]唐彤芝， 李澤崇， 趙維炳.超長引張線分析及精度影響的研究[J].水利水電技術，2014（07）：79-81

[4]呂高峰， 周建波， 王玉潔， 等.基于三角形試驗的引張線卡阻位置定位分析[J].人民長江，2016（12）：99-103

[5]付東釗.引張線端點裝置的改造[C].中國水力發電工程學會大壩安全監測設計與施工學術討論會.桂林：中國水力發電工程學會2015：1～3