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摘要：高强钢棒作为新型的预应力钢材，在工程实践中常常代替索，成为预应力索很重要的一个分支。本文基于高强钢棒应用于某桥梁异形墩，在桥墩墩顶处纵桥向采用高强度钢棒做为拉杆，采用基于labview的测试系统对钢棒张拉过程的应力监控。
关键词：高强钢棒异形墩预应力张拉
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1引言
高强钢棒作为新型的预应力钢材，工程实践表明其预应力效果良好。近几年来，许多工程采用高强钢棒作为预应力拉索。如：上海新国际博览中心预应力钢棒抗侧力支撑、深圳游泳跳水馆预应力钢棒拉索、深圳会议展览中心箱形钢梁预应力钢棒下弦等工程中钢棒的应用。这些都预示着高强钢棒广阔的应用前景，对钢棒的理论研究也在蓬勃发展[1]。
该桥桥段3、桥段5桥墩采用变厚度双柱式桥墩，柱顶以横梁连接，桥墩顶截面为平行四边形，底截面为不规则四边形，墩身在横桥向纵桥向皆倾斜，墩身下部设置纵桥向底梁连接墩身，普通钢筋混凝土结构。异形墩桥梁，由于斜置的墩柱和复杂的空间线形，故其几何(变形) 不但关系到结构外观、行车舒适，还直接影响到上部结构受力。为了使桥墩在各个工况下受力及变形均满足设计要求，我们用 Labview 系统软件对钢棒的张拉值进行测定。
Labview是美国国家仪器公司(National Instruments Corp, NI公司)推出的创新软件产品，基于LabVIEW的虚拟仪器是一种计算机仪器系统，即以通用计算机为硬件平台，由用户设计定义虚拟面板，由测试软件实现测试功能。该基础是计算机系统，核心则是软件技术。由此，可通过用户自定义突破传统仪器在数据采集、处理、显示及存储等方面的限制。
2工程概况
该桥与京津塘高速公路K125+970处立交，桥梁范围为：K2+601.556~K3+271.496，长669.94m；桥梁上部结构有：普通钢筋混凝土连续梁4联，预应力钢筋混凝土刚构桥3联，全桥共7联，按照设计文件的定义共7个桥段。
公路桥轴线和分孔线与道路设计线法线斜交，斜交角度-16°。桥段3、5桥墩采用变厚度双柱式桥墩，柱顶以横梁连接，桥墩顶截面为平行四边形，底截面为不规则四边形，墩身在横桥向纵桥向皆倾斜，墩身下部设置纵桥向底梁连接墩身。桥墩墩顶在纵桥向采用高强度钢棒做为拉杆。
3钢棒应变测量原理
3.1电阻应变片及其工作原理
绕线式应变片主要由敏感元件、基底、覆盖层和引出线等几部分组成。
(1)敏感丝栅是应变片的主要元件，一般由康酮、镍铬合金制成；
对材料性能要求：电阻率高、灵敏系数大、线性范围大、电阻温度系数小、易于加工成丝。
(2)基底和覆盖层一般有纸质和胶质；
对材料性能要求：基底和覆盖层起定位和保护应变片几何形状的作用，也起到与被测试试件之间电绝缘作用，因此要求厚度小而机械强度高、绝缘性能好、热稳定性能好、耐腐蚀、抗潮湿、无滞后和儒变现象、稍透明等。
金属应变片的工作原理在于导体的“电阻应变效应”。所谓电阻应变效应是指导体或半导体在机械变形(伸长或缩短)时，该工程应用的是伸长时的应变效应。其电阻随其变形而發生变化的物理现象。
（dD/D:横向应变；DL/L:纵向应变；μ：泊桑比）
上式表明，导体(如金属丝)的电阻应变效应由两方面原因造成，一是由(1±2μ)表达的几何尺寸的改变；一是电阻率也随应变发生变化。这就从机理上对电阻应变效应作了一定的说明。可惜，电阻率ρ到底依什么规律随应变变化，至今尚无圆满的解释。不过，实践表明，值与合金的成分、含杂质情况、加工成丝的工艺以及热处理过程等有很大关系，故各种材料的灵敏系数均由实验测定。
3.2高强钢棒应变测量原理
测量系统根据应变片的测量原理采用应变片单臂半桥的桥路模式进行测量桥路。
R1、R2为平衡电阻；RL为导线电阻，R3、R4为应变电阻，其中ε为由于拉杆变形引起的电阻变化量，VEX为激励电源，在测试系统中，选用3.33V的内置激励电源。根据桥路原理，应变片的变形量为：
式中，GF为应变片的精度系数；RL为导线电阻；Rg为正常的应变片电阻；ν为泊松比；νr为Vch测到的电压变化。
4钢棒安装及张拉过程控制
在施工过程中，由于施工设备、经济条件等限制，采用分批张拉是不可避免的。施工阶段结构的受力体系由于高强钢棒不断的参与工作面发生变化，钢棒中拉力也是不断变化的[2]。为了在钢棒中建立起满足设计的要求的预应力，我们需要在整个结构张拉过程中对其进行监控，以保证各批次的钢棒张拉达到要求的控制力。在充分了解张拉钢棒对结构的影响，以及充分估算了张拉过程中套筒内需要旋紧的距离，在钢棒拼接时留出足够的可调节长度，为后期顺利张拉提供必要的基础和条件。
4.1钢棒安装
（1）在异形桥墩钢筋铺设后进行模板搭设阶段，把两端固定可调节套筒安放到指定位置，模板支设完毕后，浇筑混凝土。
（2）搭设满堂脚手架，待混凝土浇筑完成后养生达到70%强度时， 用吊车把高强钢棒吊装安装就位，拧上中间锁紧套筒，安装工作初步完成。
（3）钢棒安装就位后，检查钢棒中间锁紧套筒是否安装正确，必须在正反牙的套筒内涂抹适量的黄油，以便于润滑拧紧套筒。
4.2钢棒张拉
（1）桥墩混凝土达到可张拉强度时，安装手拉葫芦，将两端分别放置在墩顶处适当的位置上，来调整各分段钢棒因墩身外倾而引起钢棒内部应力变化。
（2）为了克服钢棒因自重引起的下挠，我们用枕木垫块垫在钢棒两侧下方进行水平调整，以便后期张拉。
4.3张拉过程中的控制与检测
（1）张拉时每根钢棒设置一个测试点，张拉前读初读数，然后依据不同的钢棒张拉值不一样，待张拉到设计的张拉值后，停止张拉。
（2）张拉过程中要尽量减少对钢棒本身的扰动，为了避免温度梯度对测试结果的影响，每根钢棒在同一时段张拉完成。
（3）根据测试结果表明，每根钢棒张拉值都达到了设计要求所需的力值，符合设计要求。
5结论
预应力钢棒拼接时，中间的套筒应留有足够的可调节空间，预留长度可以根据施工阶段结构分析估算确定。钢棒的张拉对结构的影响较大，对结构要有充分的了解，通过合理的分析，确定各个批次的张拉顺序，完成张拉工作。
参考文献
李轶.预应力钢棒张拉锚固体系的研究：（硕士学位论文）.南京：东南大学，2004
张耀康，冯健，郭正兴.深圳游泳跳水馆预应力钢棒张拉技术[J].施工技术,2002,7
陈友明，王恒，张全明等.大直径钢棒安装和张拉技术[J].建筑技术,2004,10
关键词：高强钢棒异形墩预应力张拉
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1引言
高强钢棒作为新型的预应力钢材，工程实践表明其预应力效果良好。近几年来，许多工程采用高强钢棒作为预应力拉索。如：上海新国际博览中心预应力钢棒抗侧力支撑、深圳游泳跳水馆预应力钢棒拉索、深圳会议展览中心箱形钢梁预应力钢棒下弦等工程中钢棒的应用。这些都预示着高强钢棒广阔的应用前景，对钢棒的理论研究也在蓬勃发展[1]。
该桥桥段3、桥段5桥墩采用变厚度双柱式桥墩，柱顶以横梁连接，桥墩顶截面为平行四边形，底截面为不规则四边形，墩身在横桥向纵桥向皆倾斜，墩身下部设置纵桥向底梁连接墩身，普通钢筋混凝土结构。异形墩桥梁，由于斜置的墩柱和复杂的空间线形，故其几何(变形) 不但关系到结构外观、行车舒适，还直接影响到上部结构受力。为了使桥墩在各个工况下受力及变形均满足设计要求，我们用 Labview 系统软件对钢棒的张拉值进行测定。
Labview是美国国家仪器公司(National Instruments Corp, NI公司)推出的创新软件产品，基于LabVIEW的虚拟仪器是一种计算机仪器系统，即以通用计算机为硬件平台，由用户设计定义虚拟面板，由测试软件实现测试功能。该基础是计算机系统，核心则是软件技术。由此，可通过用户自定义突破传统仪器在数据采集、处理、显示及存储等方面的限制。
2工程概况
该桥与京津塘高速公路K125+970处立交，桥梁范围为：K2+601.556~K3+271.496，长669.94m；桥梁上部结构有：普通钢筋混凝土连续梁4联，预应力钢筋混凝土刚构桥3联，全桥共7联，按照设计文件的定义共7个桥段。
公路桥轴线和分孔线与道路设计线法线斜交，斜交角度-16°。桥段3、5桥墩采用变厚度双柱式桥墩，柱顶以横梁连接，桥墩顶截面为平行四边形，底截面为不规则四边形，墩身在横桥向纵桥向皆倾斜，墩身下部设置纵桥向底梁连接墩身。桥墩墩顶在纵桥向采用高强度钢棒做为拉杆。
3钢棒应变测量原理
3.1电阻应变片及其工作原理
绕线式应变片主要由敏感元件、基底、覆盖层和引出线等几部分组成。
(1)敏感丝栅是应变片的主要元件，一般由康酮、镍铬合金制成；
对材料性能要求：电阻率高、灵敏系数大、线性范围大、电阻温度系数小、易于加工成丝。
(2)基底和覆盖层一般有纸质和胶质；
对材料性能要求：基底和覆盖层起定位和保护应变片几何形状的作用，也起到与被测试试件之间电绝缘作用，因此要求厚度小而机械强度高、绝缘性能好、热稳定性能好、耐腐蚀、抗潮湿、无滞后和儒变现象、稍透明等。
金属应变片的工作原理在于导体的“电阻应变效应”。所谓电阻应变效应是指导体或半导体在机械变形(伸长或缩短)时，该工程应用的是伸长时的应变效应。其电阻随其变形而發生变化的物理现象。
（dD/D:横向应变；DL/L:纵向应变；μ：泊桑比）
上式表明，导体(如金属丝)的电阻应变效应由两方面原因造成，一是由(1±2μ)表达的几何尺寸的改变；一是电阻率也随应变发生变化。这就从机理上对电阻应变效应作了一定的说明。可惜，电阻率ρ到底依什么规律随应变变化，至今尚无圆满的解释。不过，实践表明，值与合金的成分、含杂质情况、加工成丝的工艺以及热处理过程等有很大关系，故各种材料的灵敏系数均由实验测定。
3.2高强钢棒应变测量原理
测量系统根据应变片的测量原理采用应变片单臂半桥的桥路模式进行测量桥路。
R1、R2为平衡电阻；RL为导线电阻，R3、R4为应变电阻，其中ε为由于拉杆变形引起的电阻变化量，VEX为激励电源，在测试系统中，选用3.33V的内置激励电源。根据桥路原理，应变片的变形量为：
式中，GF为应变片的精度系数；RL为导线电阻；Rg为正常的应变片电阻；ν为泊松比；νr为Vch测到的电压变化。
4钢棒安装及张拉过程控制
在施工过程中，由于施工设备、经济条件等限制，采用分批张拉是不可避免的。施工阶段结构的受力体系由于高强钢棒不断的参与工作面发生变化，钢棒中拉力也是不断变化的[2]。为了在钢棒中建立起满足设计的要求的预应力，我们需要在整个结构张拉过程中对其进行监控，以保证各批次的钢棒张拉达到要求的控制力。在充分了解张拉钢棒对结构的影响，以及充分估算了张拉过程中套筒内需要旋紧的距离，在钢棒拼接时留出足够的可调节长度，为后期顺利张拉提供必要的基础和条件。
4.1钢棒安装
（1）在异形桥墩钢筋铺设后进行模板搭设阶段，把两端固定可调节套筒安放到指定位置，模板支设完毕后，浇筑混凝土。
（2）搭设满堂脚手架，待混凝土浇筑完成后养生达到70%强度时， 用吊车把高强钢棒吊装安装就位，拧上中间锁紧套筒，安装工作初步完成。
（3）钢棒安装就位后，检查钢棒中间锁紧套筒是否安装正确，必须在正反牙的套筒内涂抹适量的黄油，以便于润滑拧紧套筒。
4.2钢棒张拉
（1）桥墩混凝土达到可张拉强度时，安装手拉葫芦，将两端分别放置在墩顶处适当的位置上，来调整各分段钢棒因墩身外倾而引起钢棒内部应力变化。
（2）为了克服钢棒因自重引起的下挠，我们用枕木垫块垫在钢棒两侧下方进行水平调整，以便后期张拉。
4.3张拉过程中的控制与检测
（1）张拉时每根钢棒设置一个测试点，张拉前读初读数，然后依据不同的钢棒张拉值不一样，待张拉到设计的张拉值后，停止张拉。
（2）张拉过程中要尽量减少对钢棒本身的扰动，为了避免温度梯度对测试结果的影响，每根钢棒在同一时段张拉完成。
（3）根据测试结果表明，每根钢棒张拉值都达到了设计要求所需的力值，符合设计要求。
5结论
预应力钢棒拼接时，中间的套筒应留有足够的可调节空间，预留长度可以根据施工阶段结构分析估算确定。钢棒的张拉对结构的影响较大，对结构要有充分的了解，通过合理的分析，确定各个批次的张拉顺序，完成张拉工作。
参考文献
李轶.预应力钢棒张拉锚固体系的研究：（硕士学位论文）.南京：东南大学，2004
张耀康，冯健，郭正兴.深圳游泳跳水馆预应力钢棒张拉技术[J].施工技术,2002,7
陈友明，王恒，张全明等.大直径钢棒安装和张拉技术[J].建筑技术,2004,10