[發明專利]鋼絞線體內預應力分布監測方法、監測系統及其使用方法

有效

• 申請號: 202110476862.1
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113176017B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 馬虎;周建庭;廖棱;孟寶全;張森華;劉惠玲;吳韜;肖堯;張宇川;馮文丹
• 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

本發明公開了一種鋼絞線體內預應力分布監測方法、監測系統及其使用方法，該監測方法以磁彈效應理論為基礎，結合電磁感應和磁諧振效應理論，通過在待進行預應力監測的鋼絞線處預埋具有初級線圈和次級線圈的磁諧振傳感器，利用鋼絞線預應力變化導致的所述磁諧振傳感器中次級線圈感應電動勢的變化來對鋼絞線的預應力進行監測；該監測系統包括磁諧振傳感器、激勵裝置、信號采集裝置和后處理裝置。本發明能用于對埋入式鋼絞線的預應力進行實時監測。

技術領域

本發明涉及土木工程結構監測技術領域，具體涉及一種鋼絞線體內預應力分布監測方法、監測系統及其使用方法。

背景技術

在土木工程領域，預應力技術在現代混凝土結構中起著非常重要的作用。而鋼絞線作為預應力結構中的關鍵受力構件，長期應用于惡劣環境中會產生不可預見的預應力損失，導致結構承載力降低。因此，為了保證在役工程結構的安全，實現對鋼絞線現存預應力的監測就顯得十分重要。通過對鋼絞線中的現存預應力進行實時監測，可以準確地了解和掌握預應力結構的應力狀態和變化規律，對出現問題的預應力結構及時進行維修或更換，避免由于鋼絞線中的預應力損失導致整個結構的破壞，造成重大的經濟損失和人身傷害。

隨著對鋼絞線現存預應力檢測技術的發展，目前對預應力檢測的技術主要包括超聲檢測法、應力波法和磁彈效應法等。超聲檢測法主要利用超聲發射元件開展主動聲檢測研究，利用超聲波在鋼絞線上的傳播特性來實現預應力水平的檢測。而應力波法是利用聲彈效應中波速與應力的對應關系，通過測量不同應力狀況下波在鋼絞線中傳播時間差異，確定鋼絞線中加載應力。超聲檢測法和應力波法這兩種技術檢測應力的精度還有待提高。磁彈效應法是近年來正逐步成熟的用于檢測鋼絞線內力的非破壞性方法，它的基本原理是：鐵磁性材料在應力的作用下，它的磁特性將隨之改變，依據磁特性同應力之間的相關性，通過測量材料的磁特性即可間接推算出鐵磁材料所承受應力的大小。然而，現有的磁彈效應法還不能用于埋入式鋼絞線的預應力檢測。

綜合上述分析可知，雖然目前針對鋼絞線現存應力檢測的研究較多，但這些方法在監測精度方面還有待提高，同時現有的檢測方法還不能用于埋入式鋼絞線的預應力監測。

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：如何提供一種能用于對埋入式鋼絞線的預應力進行監測的鋼絞線體內預應力分布監測方法。

同時，本發明還提供一種鋼絞線體內預應力分布監測系統及其使用方法，以實現對埋入式鋼絞線預應力的實時和準確監測。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種鋼絞線體內預應力分布監測方法，以磁彈效應理論為基礎，結合電磁感應和磁諧振效應理論，通過在待進行預應力監測的鋼絞線處預埋具有初級線圈和次級線圈的磁諧振傳感器，利用鋼絞線預應力變化導致的所述磁諧振傳感器中次級線圈感應電動勢的變化來對鋼絞線的預應力進行監測。

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；因此當鋼絞線體內預應力發生變化時，鋼絞線的磁化強度也將發生變化，鋼絞線磁化強度的變化會導致磁諧振傳感器中次級線圈的諧振頻率發生偏移，進而使得次級線圈的感應電動勢發生變化，因此，在對鋼絞線的預應力進行監測時，可以通過監測次級線圈的感應電動勢的變化來實現對鋼絞線預應力的監測。

同時，本方案在對鋼絞線的預應力進行監測時，可以將磁諧振傳感器預先埋入到鋼絞線處，從而實現對埋入式鋼絞線預應力的監測，同時本監測方法新穎，使用成本低，可以實現鋼絞線體內預應力的實時監測，同時測試要求低，十分利于對在役鋼絞線結構的預應力監測，同時還可以有效提高監測精度。