[發明專利]鋼絞線應力的檢測方法、檢測裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202110475054.3
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113176016B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 廖棱;張森華;劉惠玲;馬虎;周建庭;孟寶全;吳韜;張宇川;馮文丹;肖堯
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學;重慶市軌道交通（集團）有限公司
• 主分類號: G01L1/12
• 分類號: G01L1/12
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 項曉丹

本發明公開了鋼絞線應力的檢測方法、檢測裝置及其使用方法，該檢測方法以近場磁耦合諧振理論和磁彈效應理論為基礎，通過在待進行預應力監測的鋼絞線處設有具有激勵線圈、增強線圈和感應線圈的近磁場耦合諧振傳感器，當鋼絞線的預應力發生變化時，所述近磁場耦合諧振傳感器的感應線圈的諧振頻率發生偏移并導致所述感應線圈的感應電壓發生變化，通過對所述感應線圈的感應電壓進行測量，即可得到鋼絞線的預應力值。該檢測裝置包括近磁場耦合諧振傳感器、激勵裝置、信號采集裝置和后處理裝置。本發明檢測精度高，同時能對鋼絞線的預應力進行實時檢測。

技術領域

本發明涉及土木工程結構檢測技術領域，具體涉及鋼絞線應力的檢測方法、檢測裝置及其使用方法。

背景技術

在土木工程發展過程中，預應力混凝土結構起到了重要的作用。為了避免鋼筋混凝土結構裂縫過早出現，充分利用鋼絞線的性能，設法在結構構件受荷載作用前，通過預加一定外力，使它受到預壓應力來減小或者抵消荷載所引起的混凝土拉應力，從而使結構構件截面的拉應力不至于過大而導致混凝土過早開裂。由于構件長期應用于惡劣環境中，且隨著使用年限的不斷增長，預應力損失的大小將影響到已建立的預應力，也影響到結構的工作性能，因此，為了保證結構的工作性能，需要對鋼絞線中的現存應力進行實時檢測。

在常規的混凝土鋼絞線體內預應力的應力檢測技術當中，因為自身的一些技術及工藝缺陷，不能有效地對體內預應力鋼絞線進行準確可靠穩定的應力檢測。如現有技術中采用光纖光柵應力檢測技術需要在鋼絞線中預先粘結應變式的光纖光柵，不僅工藝復雜，而且也不能對體內預應力的絕對應力值進行檢測；又如采用將應變片應用到預應力鋼絞線的應力測量中，通過測量相對應變來計算應力，所以也不能測得應力的絕對值，而且應變片在混凝土體內很容易受到破壞，這種技術難以推廣；還有通過在錨具下面安裝壓力傳感器的方法，該方法雖然可以對體內預應力鋼絞線進行應力測量，但是這種方法由于其受到錨具的壓力不均勻而使得壓力傳感器容易損壞，而且也無法適用于長期檢測。

以逆磁致伸縮效應為測試原理的構件內力檢測方法是近年來正逐步成熟的用于檢測鋼絞線應力的非破壞性方法。然而，目前基于磁彈效應法的傳感器體積大，需要將被測構件磁化至飽和狀態，對勵磁結構和電源要求高，不適合對鋼絞線預應力的實時檢測。

綜合上述分析可知，雖然目前針對鋼絞線應力檢測的研究較多，但這些檢測方法和檢測裝置普遍存在檢測精度底、且無法實時對鋼絞線的預應力進行檢測的問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明要解決的技術問題是：如何提供一種檢測精度高，同時能對鋼絞線的預應力進行實時檢測的鋼絞線應力檢測方法。

另外，本發明還提供一種鋼絞線應力的檢測裝置及其使用方法，以達到檢測精度高，同時能對鋼絞線的預應力進行實時檢測的目的。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

鋼絞線應力的檢測方法，以近場磁耦合諧振理論和磁彈效應理論為基礎，通過在待進行預應力監測的鋼絞線處設有具有激勵線圈、增強線圈和感應線圈的近磁場耦合諧振傳感器，當鋼絞線的預應力發生變化時，所述近磁場耦合諧振傳感器的感應線圈的諧振頻率發生偏移并導致所述感應線圈的感應電壓發生變化，通過對所述感應線圈的感應電壓進行測量，即可得到鋼絞線的預應力值。

磁彈效應是指鐵磁性材料的磁特性(即磁導率)會在內力以及溫度的影響下發生改變，同時，根據近場磁耦合諧振理論，當置于磁場中的鋼絞線受力發生變化時，鋼絞線磁化強度因磁彈效應發生改變，近磁場耦合諧振傳感器中各線圈的電感也隨之發生變化，從而引起近磁場耦合諧振傳感器各線圈諧振頻率的改變，當近磁場耦合諧振傳感器各線圈諧振頻率變化后，激勵信號的頻率將偏離近磁場耦合諧振傳感器的諧振電壓，導致各線圈間磁耦合強度衰減，體現為感應線圈中的感應電動勢降低，因此，通過對感應線圈中的感應電壓的測量，就可以進一步計算得到鋼絞線的預應力值。