錨索測力計與千斤頂油壓表讀數誤差分析

何川 何致遠

【摘要】錨索測力計與千斤頂油表讀數在國內工程實踐中，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行分析，以供借鑒。

【關鍵詞】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（簡稱千斤頂系統）以張拉方式建立預應力，張拉時把壓力表讀數代入校準方程或校準曲線計算得到壓力值（簡稱千斤頂示值），據此判斷施加在錨索上的預應力，這就是推算法。測量法即在錨索上安裝傳感器進行應力測量。傳感器通常安裝在錨頭處，稱為錨索測力計。錨索張拉建立預應力時，把錨索測力計讀數代入校準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，檢查數據是否有過失誤差，即錯誤。

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

2、錨索測力計使用錯誤.（1）檢定錯誤。生產商隨產品提供每個錨索測力計的校準曲線或方程，如直接使用可能會產生較大誤差：①振弦式錨索測力計裝配后必須進行整體時效處理（或稱老化處理），以消除裝配時產生的殘余應力，這是決定傳感器精度及長期穩定性的關鍵工藝之一，但受交貨時間限制等原因，生產商會采用一些快速時效技術，處理效果很難如生產商所承諾。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不同校準系統設備、不同操作人員及不同校準流程等，都會導致校準方程有所不同。④規范要求檢定時同一試驗至少要重復3次取平均值，但實際上有時只做一次。如果只做一次，不重復度可能較大，導致校準方程誤差較大。（2）零點漂移過大。零點漂移是表征錨索測力計穩定性的主要指標，隨時間發生，也在荷載反復作用后發生。零點頻率是計算基準，零漂改變了校準曲線的斜率及起始點，主要因為非線性，校準曲線零漂前后并不重合。（3）沒有溫度修正或修正不當。陽光直射時，錨力計內的實際溫度要高于地面溫度，溫漂較大，故讀數最好在日溫差不大的早晚進行。

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

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標準測力儀示值之差，由標準測力儀誤差、千斤頂示值不重復度及壓力表讀數誤差等組成，是隨機誤差。對給定的千斤頂系統，技術標準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確度等級。千斤頂校準時根據5～8個檢定點的示值擬合出校準方程或曲線，供工程中內插使用。內插誤差由擬合方程參數誤差、標準測力儀誤差、千斤頂示值的不重復度等組成，為理論誤差，直接影響測量結果。

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境與檢定時差異較大，檢定時再怎么準確，實際使用時都會有較大誤差。這是施工誤差造成的。施工誤差主要有構件誤差及安裝誤差，構件誤差指工程中鋼墊板及錨具的尺寸、剛度、平整度等誤差，安裝誤差指儀器設備安裝時的偏心及傾斜導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，不是全端面均勻受力。②鋼墊塊剛度大，認為受力后不發生變形。錨具剛度較大，也可以認為受力后不發生變形，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。千斤頂對工作環境適應能力較強，構件誤差、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。對千斤頂進行了室內偏心檢定試驗：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，鋼絞線在千斤頂內時與千斤頂基本同軸，偏心及傾斜很小，可認為千斤頂示值P即為千斤頂實際負載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，千斤頂將各構件逐漸壓緊在基座上，各構件端面平行且均勻接觸時，千斤頂中心軸與基座表面應大體垂直。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，處于半松弛狀態。鋼絞線受拉后伸長，與夾片之間產生摩阻力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。③千斤頂負載T。分析認為：當鋼絞線完全平直無彎曲時，與夾片之間的咬合力基本不變，但張拉系統通常都存在著程度不一的偏心及傾斜，產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，使預應力發生損失，剩余的預應力稱為鎖定應力，鎖定應力與張拉時錨索受到的最大拉力之差即為鎖定應力損失。錨具及夾片確定后，鎖定損失與限位板深度、千斤頂負載及錨索自由段長度等因素有關。

結束語

錨索個體之間差異性較大，要全面準確了解其真實應力是困難的。千斤頂及錨索測力計各有所長，只有把兩者結合應用，同時利用千斤頂的示值穩定及錨索測力計能夠全程監測的特點，才能對整體錨索的真實應力狀態有個全面的、平均的、近似準確的了解。

參考文獻：

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