碳纤维丝替代不锈钢丝引张线的研究

段云超　胡奇玮

摘要：对于大坝而言，有效测量坝体的变形程度，就能对其建立有效的物理测量模型。在这个过程中，引张线监测设备由于其自身的优势，能保证较好的重复性。本文结合地区实际案例，对碳纤维丝替代不锈钢丝引张线的具体措施展开了深度讨论，以供参考。

关键词：碳纤维丝；替代；不锈钢丝；引张线

厂区原有管理体系中，主要选取的是不锈钢丝作为研究项目的基准线，尽管整体浮船使线体的垂度满足实际要求，也能对上坝的上游水平位移以及下游平移进行分析，但是，由于本地属于亚热带气候，温度较高，浮船中硅油蒸发严重，会直接使得铟钢丝垂径数值增大，对引张线的观测精确度。基于此，相关管理部门决定对相关问题进行处理，升级引张线应用水平。通过替换引张线不锈钢丝，使水平位移测量准确度也得到了提高，也为以后新材料、新技术的使用奠定了基础。在实际测量工作中，成功解决了引张线监测维护工作量较大的问题。

一、引张线内涵

在测量项目中，引张线法主要是对两固定点间基准线结构进行设定，定期测量观测点到基准线间的距离，以求定观测点水平位移量的技术方法。尤其是在直线型建筑物中，更加适宜应用引张线法进行测定，不仅能保证设备应用较为便捷，且测量速度快精度高，整体项目成本不高，具有一定的经济价值[1]。

二、案例分析

（一）现状

本文以景洪电厂为例，该厂区现总计安装有5条引张线，EL.612.00坝顶两条（2#～17#坝段、17#～26#坝段）、EL.527.00帷幕灌浆廊道一条（9#～19#坝段）、EL.614.00升船机两条。

（二）厂区存在问题

结合引张线测量原理及现状，不能发现其中存在的问题：

第一，厂区内引张线测量数据误差较大，主要是不锈钢丝材料老化，垂径过大灵敏度降低。

第二，在常规化管理机制中，由于项目管理部门中监测人员日常维护工作量较大，而基础性浮船仅为32只，若是在天气炎热的季节，就会导致硅油蒸发量明显增多，对整个运行机制和管控措施产生影响。

（三）对策

厂区内相关项目监督管理人员对具体问题进行了具体分析，并且结合工程项目建立了相应的处理策略。设定基本的项目运行目标，一方面，要减少引张线运行维护工作量，从9个工日减少到1.5个工日。另一方面，借助对引张线测点中误差计算，确保6月份和7月份的误差能控制在在0.21mm。除此之外，混凝土大坝变形监测引张线的观测规定要求中，相关数据参数误差值也能控制在0.15mm以下[2]。

三、碳纤维丝替代不锈钢丝引张线的处理措施

（一）方案对比

第一，真空激光准直系统替代引张线法。在对相关方式进行集中管控的过程中，这种方案本身的稳定性较好，整体项目运行和适应性较强，加之系统观测精度较高，就使得后续维护工作量并不多。但是，项目的成本造价较高，设备的体积大不适合窗口电厂。1）从技术层面分析，在坝顶装设真空激光准直系系统在技术上具有可行性。2）从经济层面分析，造价较高。3）使用性层面分析，这种技术更加适合长距离观测，且观测精度较好。综上所述，对于本次项目改革而言，实用性不强，加之造价较高，不予采用[3]。

第二，碳纤维丝替代不锈钢丝法。在实际应用机制中，碳纤维线体具有抗拉强度大、密度低、线膨胀系数小等特点，基本单价为40元/m。1）从技术层面分析，由于是在保护管内部进行操作，整体操作难度较小。2）从经济层面分析，项目的费用较低且整体选材更加便捷。3）从使用性层面分析，整体设备的抗拉强度较大，整体材质较轻，能有效进行装拆处理。综上所述，应用方法的价值较高，值得采用。

第三，DPRP复合材料替代不锈钢丝法。DPRP线体具有抗拉强度大、密度低、线膨胀系数小等特点，120元/米。通过其实际性质就能判断，该方法的造价较高，且整体不适于厂区，不予采纳。

（二）具体措施

在实际项目运行过程中，要结合实际需求建立针对性处理。

第一，为了获取不锈钢丝引张线相关数据，要在查阅引张线施工期资料后，有效提取C段引张线规格参数。其中，不锈钢丝长度为256m、直径1mm、密度7.8g/cm3；碳纤维丝长度为300m、直径1mm、密度1.75g/cm3[4]。

第二，为了从根本上保证作业可行，且更换后减少维护工作量，要对具体安装方案进行有效整合和处理，不仅要拆除安装措施，也要保证后续安装操作符合作业要求。这就需要相关技术人员对方案的具体内容和流程进行统筹性分析，并且集中采购相应的材料，提高项目运行的稳定性。

第三，为了一定程度上确保更换完成后测量正常进行，技术人员要拆除原不锈钢丝，安装新碳纤维丝，在实际安装时要根据垂径计算表，适量调整拉应力。究其原因，主要是由于垂径大小由线体长度和拉应力共同决定的。除此之外，相关技术人员在安装操作结束后也要进行现场调试。需要注意的是，现场调试项目中，技术人员要对相关参数和控制机制予以分析，保证浮船能从32只降到8只，且碳纤维丝和各个部件之间的衔接效果较好，确保安装质量符合预期。

第四，将前期对比计算资料整理、归档，为以后更新改造提供依据。编写《碳纤维引张线运行维护说明书》，并对班组成员进行指导说明，确保相关人员能在以后每个月的变形监测中对测量数据进行误差复核，将计算结果存阅[5]。

结束语：

总而言之，为了保证厂区工作体系的完整性，在实际应用过程中，要针对传统项目和运行材料进行系统化升级，确保相关项目运维管理体系更加有效，在节省成本的同时，实现管理项目的全面优化，为地方经济发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]柴世杰， 戴瑜兴， 温烨婷.基于C8051F410的光电式引张线仪设计[J].电子技术应用，2015（05）：41-44

[2]杨利.引张线自动化监测在混凝土大坝中的应用[J].水电与抽水蓄能，2017（01）：96-98

[3]唐彤芝， 李泽崇， 赵维炳.超长引张线分析及精度影响的研究[J].水利水电技术，2014（07）：79-81

[4]吕高峰， 周建波， 王玉洁， 等.基于三角形试验的引張线卡阻位置定位分析[J].人民长江，2016（12）：99-103

[5]付东钊.引张线端点装置的改造[C].中国水力发电工程学会大坝安全监测设计与施工学术讨论会.桂林：中国水力发电工程学会2015：1～3