锚索计的安装及测量误差分析预防措施

 

概述

      预应力锚索是通过对锚索施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定状态或改善内部应力状况的支挡结构，锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部稳定地层中，在被加固体表面对钢绞线张拉产生预应力，张拉后对岩体产生一个直接抗滑力和一个正压力来增加抗滑阻力，从而达到使被加固体稳定和限制其变形的目的。目前已经广泛的应用在工程各个领域如：边坡治理、建筑基础加固、地铁围护结构施工、大型水库大坝工程等。

锚索计工作原理

锚索计在中空的承压筒体上安装高稳定性、高灵敏度的振弦式传感器，当被测载荷作用在锚索计上，将引起弹性圆筒的变形并传递给钢弦，转变成钢弦的形变。电磁线圈激振钢弦，并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至振弦式读数仪上，即可测读出频率值，从而计算出作用在锚索测力计的载荷值。
      采用多个振弦式传感器可以基本消除不均匀或偏心荷载的影响。内置的温度传感器可监测锚索计的环境温度。为了适应现场的恶劣条件，采用了整体密封技术。

锚索计内部结构示意图

锚索计的安装

a) 首先锚索计在安装过程中应轻拿轻放，避免碰撞或跌落。锚索计安装前，除应符合相关规范外，保证锚索计安装基面与钻孔方向的垂直十分必要。应检查锚垫板与锚束张拉孔的中心轴线是否相互垂直，允许的垂直偏差范围是±1.5°。任何超过该偏差范围的安装将会导致锚索计在锚束张拉过程中在垫板上产生滑移、测值偏小或失真。此外，现场安装时，务必在测力计两个承压面均设置承载垫板，以保证平整结合以便荷载均匀传递。
b) 测试加载前锚索计初始读数，作为原始值便于计算锚索（锚杆）拉力；
c) 将安装处表面清理平整，保障锚索计的平稳性；
d) 根据结构设计要求，锚索计安装在张拉端或锚固端，安装时钢铰线或锚索从锚索计中心穿过，锚索计处于钢垫座和工作锚之间；
e) 对锚索（锚杆）进行张拉，张拉至设计值时，通过锚头固定，此时应注意锚头与锚索计间的平稳，接触面应受力均匀；
f) 安装过程中应随时对锚索计进行监测，并从中间锚索开始向周围锚索逐步加载以免锚索计的偏心受力或过载；
g) 测试并记录加载后数据，以便长期监测。

测量误差分析

目前锚索测力计一般采用圆筒形式, 通过观测筒体外壁中间部分所受压应变的变化推算锚索锚固力大小。为避免锚索偏心受力的影响, 测力计上需安装 3～6 个应变传感器, 并在压力试验台上率定出传感器模拟信号平均值与率定压力之间的线性关系。实际使用过程中, 锚索测力计实测锚固力往往与千斤顶出力及锚索真实的受力存在差别。根据相关文献资料及康耐工程项目实际经验，锚索测力计在锚索张拉、锁定过程中测到的张力与按千斤顶油压计算出来的张力有较大的差异，有时甚至超过20%。

锚索计测量值与锚索实际受力情况可以从锚索张拉过程中测力计读数和千斤顶出力之间的关系看出来。安装测力计的锚索一般按分级张拉并在每一级同时读取测力计读数和千斤顶出力,实际安装过程中,一般前几级两者相差较大,后几级相差较小,当千斤顶达到最大出力时,测力计所测锚固力与千斤顶出力最接近。测力计实测锚固力是通过承压筒体外表面应变换算来的,在压力相同的情况下,测力计不同的受力方式其筒体外表面的应力分布和大小是不一样的。实际上,测力计在压力试验台上与锚索张拉过程中的受力方式是不一样的,加之锚索张拉偏心的影响,这就导致了测力计实测锚固力测值与锚索实际受力之间误差,其实质是受力方式的改变导致测力计最小读数f值变化。实际使用过程中,锚头垫板的厚度、材质、开孔大小、平整度不一样及测力计顶面和底面与垫板和锚板的接触面大小不一样都会导致测力计受力状态不一样,从而使测力计实测锚固力不一样。小编发现在边坡实际使用过程中发现,某些情况下测力计实测锚固力与千斤顶出力相差较大,但增加一块垫板后测值就较接近，说明锚索计的误差很大部分原因在于受力不均匀引起的。

降低锚索计测量误差的预防措施

       实践证明，几乎所有的锚索计测量误差都与锚索计的安装不规范或操作方法不当有关。根据工程实践经验，归纳以下几条降低锚索计测量误差的预防措施：

      1）、使用厚度适宜的锚垫板作为过渡垫板以避免工作垫板不平整形成的点荷载造成的测量误差；

      2）、在锚索计上下两个承载面均增加锚垫板，最好是带限位槽的锚垫板；

      3）、严格按照工艺施工降低偏心荷载造成的测量误差；

      4）、锚索张拉过程中尽量使用整体张拉工艺，不推荐单根张拉；

      5）、在最大预定荷载稳定几分钟后再进行锁定，以减小锁定损失。