[發(fā)明專(zhuān)利]一種可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)內(nèi)部鋼束應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力管道節(jié)段組件及其施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710631649.7
• 申請(qǐng)日: 2017-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107421670B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昌將;葉建龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01L5/00
• 分類(lèi)號(hào): G01L5/00
• 代理公司: 33224 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王琛

本發(fā)明公開(kāi)了一種可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)內(nèi)部鋼束應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力管道節(jié)段組件及其施工方法，該組件包括預(yù)應(yīng)力管道、磁通量保護(hù)殼、激勵(lì)線圈、感應(yīng)線圈、溫度傳感器和線圈骨架；預(yù)應(yīng)力管道用于鋼束穿行，磁通量保護(hù)殼包裹在骨架外側(cè)，用于屏蔽磁場(chǎng)和其他信號(hào)的干擾，激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈纏繞在線圈骨架上，激勵(lì)線圈用于產(chǎn)生磁場(chǎng)，感應(yīng)線圈用于測(cè)量磁通量的變化，生成感應(yīng)電壓，傳輸給外部信號(hào)采集處理設(shè)備，測(cè)得鋼束的預(yù)應(yīng)力，溫度傳感器用于測(cè)量鋼束的周?chē)鷾囟取Ｅc現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)施工和運(yùn)營(yíng)階段預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力狀態(tài)，不需要對(duì)測(cè)試件進(jìn)行處理或者破壞，且具有維護(hù)成本低、使用壽命長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于預(yù)應(yīng)力管道材料與結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及一種可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)內(nèi)部鋼束應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力管道節(jié)段組件及其施工方法。

背景技術(shù)

目前預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在橋梁、大跨徑結(jié)構(gòu)工程中有廣泛運(yùn)用，尤其是橋梁領(lǐng)域，現(xiàn)有公鐵路、市政橋梁中大約70％～80％的橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。PC橋梁已成為現(xiàn)階段橋梁設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)中最常見(jiàn)的橋型。

由于受到施工、材料性能以及環(huán)境條件等因素的影響，預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力會(huì)逐漸減小，這種現(xiàn)象稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力損失。一般預(yù)應(yīng)力損失因素包括預(yù)應(yīng)力鋼束與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失、混凝土彈性壓縮、鋼筋松弛等。

上述引起預(yù)應(yīng)力損失的因素一般在設(shè)計(jì)階段會(huì)進(jìn)行計(jì)算和減除，保證結(jié)構(gòu)安全。但是除了上述原因，還有預(yù)應(yīng)力管道壓降不實(shí)造成鋼筋不斷銹蝕導(dǎo)致張拉力不足等，這些因素較難在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行計(jì)算，隨著PC結(jié)構(gòu)使用時(shí)間的增長(zhǎng)，實(shí)際預(yù)應(yīng)力不斷減少，給結(jié)構(gòu)安全性帶來(lái)嚴(yán)重影響。

目前較常使用的預(yù)應(yīng)力檢測(cè)手段包括振動(dòng)法、壓力環(huán)法、磁通量法等。振動(dòng)法適合體外長(zhǎng)索；壓力環(huán)法需要在被測(cè)構(gòu)件外套一個(gè)穿心式壓力傳感器，缺點(diǎn)在于壓力傳感器的成本較高，自重較大，精度不高。相比而言，磁通量法不需要對(duì)被測(cè)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行表面處理，不破壞構(gòu)件原有結(jié)構(gòu)，而且傳感器維護(hù)成本低、使用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高，可與健康監(jiān)測(cè)設(shè)備相連，進(jìn)行遠(yuǎn)程健康監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述，本發(fā)明提供了一種可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)內(nèi)部鋼束應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力管道節(jié)段組件及其施工方法，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)應(yīng)力管道材料的優(yōu)化以及管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，并且能監(jiān)測(cè)施工和運(yùn)營(yíng)階段預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的索力。

一種可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)內(nèi)部鋼束應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力管道節(jié)段組件，包括預(yù)應(yīng)力管道、線圈骨架、激勵(lì)線圈、感應(yīng)線圈以及磁通量保護(hù)殼；其中：

所述預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)部貫穿有預(yù)應(yīng)力鋼束，其分為兩段且通過(guò)線圈骨架連接；所述激勵(lì)線圈繞置于線圈骨架上，測(cè)量時(shí)其通入脈沖電流使得管道內(nèi)的鋼束被磁化，從而產(chǎn)生縱向的磁場(chǎng)；所述感應(yīng)線圈繞置于線圈骨架上且與激勵(lì)線圈并排布置，測(cè)量時(shí)鋼束受到張拉力作用發(fā)生應(yīng)變，使得其導(dǎo)磁率發(fā)生變化，進(jìn)而在感應(yīng)線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓提供給外部的采集處理設(shè)備，以計(jì)算得到鋼束的應(yīng)力；所述磁通量保護(hù)殼包裹于線圈骨架外側(cè)，用于屏蔽磁場(chǎng)以及其他信號(hào)干擾。

進(jìn)一步地，所述預(yù)應(yīng)力管道采用不銹鋼管，并在工廠預(yù)制。

進(jìn)一步地，所述線圈骨架與預(yù)應(yīng)力管道通過(guò)螺紋配合連接，其一方面用于使鋼束在其內(nèi)部穿行，另一方面用于支撐激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈。

進(jìn)一步地，所述磁通量保護(hù)殼采用軟磁材料，其內(nèi)徑稍大于線圈骨架的外徑。

進(jìn)一步地，所述線圈骨架采用尼龍材料，其內(nèi)徑與預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)徑大小相同。

進(jìn)一步地，所述預(yù)應(yīng)力管道節(jié)段組件還包含有溫度傳感器，其設(shè)置于線圈骨架上，用于感應(yīng)鋼束的環(huán)境溫度并提供給外部的采集處理設(shè)備，從而修正鋼束應(yīng)力受溫度的影響。

上述預(yù)應(yīng)力管道節(jié)段組件的施工方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)體系和跨徑確定合理的預(yù)應(yīng)力線形，并在工廠預(yù)制不銹鋼預(yù)應(yīng)力鋼管；