專(zhuān)利名稱(chēng)：一種預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于預(yù)應(yīng)力狀態(tài)測(cè)試領(lǐng)域，特別是一種用于測(cè)試鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)的測(cè)試裝置及方法。
背景技術(shù)：
預(yù)應(yīng)力鋼束作為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要組成部分，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的正截面承載能力很大程度取決于縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的應(yīng)力分布狀況。研究縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的沿程應(yīng)力分布狀況，開(kāi)發(fā)監(jiān)測(cè)其沿程應(yīng)力分布狀況的測(cè)試方法及相關(guān)測(cè)試裝置是非常重要的。預(yù)應(yīng)力鋼束作為隱蔽性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成部分，在橋梁結(jié)構(gòu)建造過(guò)程中的部分時(shí)間段或者建成后是包裹在混凝土內(nèi)部的，其幾何線形狀態(tài)是不可見(jiàn)的，更重要的，其應(yīng)力分布狀態(tài)更是難以獲知的?？紤]到預(yù)應(yīng)力鋼束在施工過(guò)程中受環(huán)境、施工技術(shù)、工藝、現(xiàn)場(chǎng)操作等復(fù)雜因素的影響，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉及橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工完成后，預(yù)應(yīng)力鋼束的應(yīng)力大小(即永存預(yù)應(yīng)力大小)及沿程應(yīng)力分布狀況都是難以估算的。就是說(shuō)，通過(guò)規(guī)范中的理論計(jì)算是難以得到預(yù)應(yīng)力鋼束實(shí)際的有效預(yù)應(yīng)力大小及沿程應(yīng)力分布的狀況。隨之而來(lái)的，橋梁構(gòu)件實(shí)際的承載能力也是難以精確計(jì)算的。預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力沿程分布狀態(tài)測(cè)試技術(shù)是提高施工質(zhì)量的有效手段。在理論和設(shè)計(jì)規(guī)范中已有提供預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算方法，但與預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力實(shí)際沿程分布狀態(tài)測(cè)試尚存差距，諸多不確定因素仍然難以量化。測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力分布狀態(tài)，可通過(guò)應(yīng)變片、分布式光纖傳感器、 光柵傳感器、磁性傳感手段等來(lái)實(shí)現(xiàn)，相關(guān)研究及應(yīng)用情況如下
20世紀(jì)70年代發(fā)展至今，分布式光纖傳感器主要包括準(zhǔn)分布式光纖傳感器和全分布式光纖傳感器。分布式光纖傳感器是利用光纖的連續(xù)特性進(jìn)行測(cè)量，光纖既作傳感器，又作數(shù)據(jù)傳輸線路，可對(duì)光纖經(jīng)過(guò)區(qū)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，獲得被測(cè)空間分布狀態(tài)和隨時(shí)間變化的信息，分布光纖傳感器強(qiáng)度和柔度滿足工程復(fù)雜環(huán)境要求，耐久性較好。采用全分布式光纖傳感器的全分布式連續(xù)測(cè)量法，整個(gè)光纖長(zhǎng)度上任一點(diǎn)都是敏感點(diǎn)，屬于“海量” 測(cè)量，理論上傳感距離任意長(zhǎng)，空間分辨率任意小，檢測(cè)沒(méi)有盲區(qū)。光纖具有不受電磁干擾， 靈敏度高，可靠性高，耐腐蝕，體積小等優(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)。全分布式光纖應(yīng)力傳感，利用光纖應(yīng)力敏感特性，連續(xù)實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)作用于光纖上的應(yīng)力、壓力或光纖附近的振動(dòng)，滿足許多特殊環(huán)境的要求。但是分布光纖傳感器的測(cè)試精度較光柵傳感器低，屬于接觸式測(cè)量方法，安裝中易損壞，且安裝過(guò)程中需要改變預(yù)應(yīng)力鋼束的原本構(gòu)造，會(huì)影響預(yù)應(yīng)力鋼束的受力及工作性能。國(guó)際上光柵傳感器技術(shù)研究始于20世紀(jì)70年代，通過(guò)在實(shí)際工程中安裝光纖光柵傳感器，獲取結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息。光柵傳感器測(cè)試精度可達(dá)纊3 Af ,能滿足預(yù)應(yīng)力測(cè)試的要求。但傳感器亦數(shù)據(jù)接觸式的傳感器，其在埋設(shè)過(guò)程中存在易損壞問(wèn)題，并且安裝工序復(fù)雜，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束的正常結(jié)構(gòu)構(gòu)造存在影響，在預(yù)應(yīng)力鋼束受力產(chǎn)生變形的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生由于局部變形過(guò)大或者局部擠壓損壞光纖傳感器和數(shù)據(jù)引線的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有的包括應(yīng)變片在內(nèi)的以上接觸式的測(cè)量手段，均存在安裝過(guò)程中對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束結(jié)構(gòu)構(gòu)造存在影響的情況，并且在安裝及后期測(cè)試過(guò)程中易損壞，測(cè)試的可靠性不高的缺點(diǎn)。關(guān)于結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的相關(guān)專(zhuān)利，采用磁性方法利用獲知線圈的電感變化，得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化，以省時(shí)省力、節(jié)約成本。如發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)CN102175359A提出一種鋼索/桿構(gòu)件應(yīng)力的無(wú)源式磁性監(jiān)測(cè)方法及裝置，該裝置通過(guò)在被測(cè)鋼索上纏繞或穿套螺管線圈，利用鋼索材料的磁特性形成電感傳感器，通過(guò)獲知線圈的電感變化，得到鋼索的應(yīng)力變化。此測(cè)試手段同鋼索不直接接觸，可以避免接觸式傳感器易損壞的風(fēng)險(xiǎn)。然而此類(lèi)磁性方法多運(yùn)用于斜拉橋或懸索橋的鋼索中，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁中的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的沿程應(yīng)力分布狀態(tài)的測(cè)試適用性不強(qiáng)，且傳感器構(gòu)造較簡(jiǎn)單，沒(méi)有考慮溫度對(duì)傳感器測(cè)試結(jié)果的影響，會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓瘜?duì)數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果造成較大誤差，難以滿足工程測(cè)試需求，并未具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，要解決采用非接觸的方式測(cè)試預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力，能夠通過(guò)多個(gè)測(cè)點(diǎn)得到預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布的技術(shù)問(wèn)題；并解決在預(yù)應(yīng)力鋼束受力產(chǎn)生變形的過(guò)程中，傳感器容易損壞的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，所述傳感器是磁效應(yīng)傳感器，沿預(yù)應(yīng)力鋼束的長(zhǎng)度方向間隔分布布置的，每個(gè)磁效應(yīng)傳感器包括傳感器導(dǎo)線、傳感器保護(hù)外殼、傳感器芯筒軸、激勵(lì)線圈、感應(yīng)線圈、絕緣保護(hù)層和溫度傳感元件；所述傳感器芯筒軸以軸為中心從內(nèi)到外依次鋪設(shè)感應(yīng)線圈、絕緣保護(hù)層和激勵(lì)線圈，最外層是傳感器保護(hù)外殼，所述傳感器芯筒軸套在波紋管外；所述傳感器導(dǎo)線采用六芯屏蔽線，傳感器導(dǎo)線一端連接傳感器，另一端連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸入端；所述傳感器的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的信號(hào)輸入端，所述供電系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括主采集儀和激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器；所述激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器， 主要包括升壓器和儲(chǔ)能電容；還包括激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器保護(hù)殼、數(shù)據(jù)電路正極、控制電路、 接地電路、高壓輸出正極電路和輸出電壓正極電路；所述電壓正極電路連接儲(chǔ)能電容，儲(chǔ)能電容通過(guò)高壓輸出正極電路連接升壓器，升壓器與數(shù)據(jù)電路正極和控制電路連接，升壓器與接地電路連接成回路；所述主采集儀包括激勵(lì)選擇器、片選開(kāi)關(guān)、感應(yīng)信號(hào)器、計(jì)算電路、 濾波器和主控制系統(tǒng)；所述主控制系統(tǒng)包括中央控制器、激勵(lì)控制器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和片選控制器。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是一臺(tái)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，得到預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力并進(jìn)行顯示的計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)可以是臺(tái)式計(jì)算機(jī)或是便攜式計(jì)算機(jī)。所述傳感器芯筒軸有兩個(gè)軸肩，所述軸肩呈階梯狀，激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈)位于兩個(gè)軸肩之間的空間里。所述傳感器內(nèi)置集成溫度傳感元件，所述溫度傳感元件用于采集預(yù)應(yīng)力鋼束的溫度值，對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行溫度修正；所述溫度傳感元件為圓柱體，通過(guò)膠固定安裝在傳感器芯筒軸制作成型后的預(yù)留孔內(nèi)，所述溫度傳感元件在安裝固定后距離傳感器芯筒軸的內(nèi)側(cè)壁 1厘米處，貼近被測(cè)預(yù)應(yīng)力鋼束。所述傳感器導(dǎo)線采用6芯屏蔽線，由2根連接溫度傳感元件的導(dǎo)線，2根連接激勵(lì)線圈和2根連接感應(yīng)線圈的導(dǎo)線組成。一種預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試方法，步驟如下
步驟一，標(biāo)定磁效應(yīng)傳感器；對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行張拉試驗(yàn)機(jī)標(biāo)定，對(duì)工程實(shí)際使用的預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行試驗(yàn)機(jī)的張拉試驗(yàn)，每一個(gè)應(yīng)力控制級(jí)別張拉到位后，采集磁效應(yīng)傳感器
數(shù)據(jù)多次；由標(biāo)定結(jié)果獲得初步的標(biāo)定公式C=b-q]/.t，其中σ -預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力
標(biāo)定值，; -標(biāo)定積分電壓值， -標(biāo)定初始常數(shù)，λ -應(yīng)力標(biāo)定系數(shù)。對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行溫度標(biāo)定，采用溫度控制設(shè)備對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行加溫及降溫控制，在每個(gè)溫度級(jí)別，對(duì)傳感器進(jìn)行多次測(cè)試數(shù)據(jù)采集，結(jié)合前面張拉試驗(yàn)結(jié)果，獲得
公式+其中| -標(biāo)定溫度測(cè)試值，& -標(biāo)定基準(zhǔn)溫度值 -
標(biāo)定溫度系數(shù)。步驟二，安裝磁效應(yīng)傳感器，在橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎時(shí)布置傳感器線路，將傳感器同軸套在測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束的波紋管(15)外，將傳感器導(dǎo)線(14)引出。步驟三，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前測(cè)定傳感器的積分電壓數(shù)值，獲得初始狀態(tài)參數(shù)；數(shù)據(jù)X ；由此步驟獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)定公式中的C測(cè)試公式常數(shù)值，用C替換:Ti，得到公式
CT=- c]/t ο步驟四，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后測(cè)定傳感器的積分電壓數(shù)值χ及溫度測(cè)試值 。步驟五，計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力值；根據(jù)步驟一及步驟三的標(biāo)定結(jié)果，由步驟四獲得的積分電壓數(shù)值ζ及溫度測(cè)試值使用步驟三獲得的公式，通過(guò)上位機(jī)軟件分析計(jì)算獲得測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力測(cè)試值σ。步驟六，由數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)分析預(yù)應(yīng)力鋼束上各測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力， 根據(jù)離散測(cè)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力值，處理得到預(yù)應(yīng)力鋼束沿長(zhǎng)度方向的應(yīng)力分布狀態(tài)，并用視圖顯示。所述步驟一，采用橋梁的實(shí)際預(yù)應(yīng)力鋼束材料和數(shù)量進(jìn)行磁效應(yīng)傳感器標(biāo)定。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果
本發(fā)明提供了預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置及測(cè)試方法，為難于獲知的預(yù)應(yīng)力鋼束縱向錨固端內(nèi)部的分布位置應(yīng)力狀態(tài)提供了測(cè)試方法及裝置。采用整體式的測(cè)量手段，相比與應(yīng)變片等其他的局部測(cè)試手段，更能直觀反映預(yù)應(yīng)力鋼束的應(yīng)力狀態(tài)。傳感器采用非接觸式傳感器，無(wú)需和預(yù)應(yīng)力鋼束保持緊密接觸，可以有效降低傳感器在實(shí)際結(jié)構(gòu)的施工及使用過(guò)程中被損壞的風(fēng)險(xiǎn)。相比已有的接觸式應(yīng)變片、分布式光纖傳感器、光柵傳感器等測(cè)試手段，可以有效的提高傳感器的成活率以及使用壽命。本發(fā)明考慮到對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行采集獲得的數(shù)據(jù)是積分電壓數(shù)據(jù)，考慮直接對(duì)積分電壓和張拉應(yīng)力進(jìn)行擬合，獲得積分電壓和張拉應(yīng)力的關(guān)系公式。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采集的積分電壓數(shù)據(jù)同鋼束張拉應(yīng)力之間關(guān)系明確，擬合曲線線形度很好，確定直接采用積分電壓同鋼束張拉應(yīng)力進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)的公式擬合。
通過(guò)標(biāo)定試驗(yàn)直接測(cè)量預(yù)應(yīng)力鋼束不同應(yīng)力級(jí)別下磁效應(yīng)傳感器的感應(yīng)積分電壓數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲得由積分電壓測(cè)試值計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力的公式，無(wú)需計(jì)算其他參數(shù)，大大提高了標(biāo)定效率及計(jì)算效率。無(wú)需進(jìn)行理論計(jì)算，直接采用標(biāo)定試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合計(jì)算公式，能夠更準(zhǔn)確的反應(yīng)工程實(shí)際情況。并且結(jié)合傳感器的溫度標(biāo)定結(jié)果， 獲得了明確的實(shí)際測(cè)試時(shí)使用的計(jì)算公式，提高了測(cè)試效率及準(zhǔn)確性。在工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際預(yù)應(yīng)力張拉前，測(cè)試預(yù)應(yīng)力鋼束未受力狀態(tài)的初始值，由此初始值對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行修正，獲得針對(duì)此傳感器所處環(huán)境及內(nèi)部鋼束的實(shí)際傳感器公式，保證了應(yīng)力測(cè)試的準(zhǔn)確性。并且，本發(fā)明提供了由各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果換算獲得預(yù)應(yīng)力鋼束的沿程應(yīng)力分布狀態(tài)結(jié)果的方法，通過(guò)離散的測(cè)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果獲得了預(yù)應(yīng)力鋼束長(zhǎng)度方向的應(yīng)力分布結(jié)果。本發(fā)明中傳感器芯筒軸采用的是階梯式形狀，對(duì)激勵(lì)及感應(yīng)線圈的起到嵌固作用，對(duì)線圈保護(hù)作用更好，更好的固定線圈的位置，消除線圈錯(cuò)位對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。通過(guò)對(duì)工程中實(shí)際使用的預(yù)應(yīng)力鋼束構(gòu)件，預(yù)先進(jìn)行磁效應(yīng)傳感器的受力標(biāo)定和溫度影響標(biāo)定，有針對(duì)性的獲得被測(cè)鋼束的傳感器標(biāo)定計(jì)算公式，可以有效提高測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試精度和測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，獲得的預(yù)應(yīng)力鋼束力值精度滿足工程測(cè)試要求。傳感器內(nèi)置溫度傳感元件，數(shù)據(jù)采集同時(shí)測(cè)試被測(cè)構(gòu)件的溫度，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行溫度修正，有效的消除了測(cè)試結(jié)果受溫度變化的巨大影響，保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)研究，在主采集儀中的計(jì)算電路上，使用了低溫度影響的高精度計(jì)算元器件，使得數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)受溫度的影響可以被忽略，也有效的降低了采集儀的工作受外界環(huán)境的影響。激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器中采用了精確的儲(chǔ)能時(shí)間控制方法控制儲(chǔ)能器儲(chǔ)能總量，有效的控制了激勵(lì)信號(hào)的穩(wěn)定性，對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性進(jìn)行了改善。通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將分布的測(cè)點(diǎn)的鋼束應(yīng)力狀態(tài)測(cè)試結(jié)果處理成為鋼束的沿程應(yīng)力分布狀態(tài)結(jié)果，并用視圖的方式直觀顯示預(yù)應(yīng)力鋼束的沿程應(yīng)力分布狀態(tài)。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明測(cè)試裝置系統(tǒng)框圖。圖3是本發(fā)明裝置的激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的張拉試驗(yàn)標(biāo)定磁效應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)曲線圖。圖5是本發(fā)明的溫度試驗(yàn)標(biāo)定磁效應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)曲線圖。圖6是本發(fā)明的鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)圖。圖7是本發(fā)明的傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明的傳感器、波紋管和預(yù)應(yīng)力鋼束使用狀態(tài)示意圖。圖9是本發(fā)明的測(cè)試方法檢測(cè)部分的流程圖。附圖標(biāo)記1 一傳感器、2 —主采集儀、3 —激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器、4 一供電系統(tǒng)、5 — 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、6 —保護(hù)殼、7 —數(shù)據(jù)電路正極、8 —控制電路、9 一接地電路、10 —高壓輸出正極電路、11-激勵(lì)輸出正極電路、12-升壓器、13-儲(chǔ)能電容、14-傳感器導(dǎo)線、15-波紋管、 16-預(yù)應(yīng)力鋼束、17-傳感器保護(hù)殼、18-傳感器芯筒軸、19-激勵(lì)線圈、20-感應(yīng)線圈、21-絕緣保護(hù)層、22-溫度傳感元件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力的分布狀態(tài)的測(cè)試裝置及測(cè)試方法，更具體的說(shuō)， 通過(guò)測(cè)試鋼束在若干關(guān)鍵點(diǎn)的永存預(yù)應(yīng)力應(yīng)力狀態(tài)表征預(yù)應(yīng)力鋼束的沿程永存預(yù)應(yīng)力分布狀態(tài)，得到沿鋼束長(zhǎng)度的應(yīng)力分布狀態(tài)圖。參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。這預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，包括傳感器1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5和供電系統(tǒng)4，所述傳感器1是沿預(yù)應(yīng)力鋼束16的長(zhǎng)度方向間隔分布的磁效應(yīng)傳感器，每個(gè)磁效應(yīng)傳感器包括傳感器導(dǎo)線 14、傳感器保護(hù)外殼17、傳感器芯筒軸18、激勵(lì)線圈19、感應(yīng)線圈20、絕緣保護(hù)層21和溫度傳感元件22，所述溫度傳感元件22嵌入傳感器芯筒軸18的實(shí)體內(nèi)部，所述傳感器芯筒軸 18套在預(yù)應(yīng)力鋼束的波紋管15外側(cè)，傳感器芯筒軸18外側(cè)從內(nèi)到外依次纏繞感應(yīng)線圈和激勵(lì)線圈，感應(yīng)線圈和激勵(lì)線圈之間鋪設(shè)絕緣保護(hù)層21，最外層是傳感器保護(hù)外殼。傳感器導(dǎo)線14連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5的信號(hào)輸入端；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 5的信號(hào)輸入端，所述供電系統(tǒng)4與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。所述傳感器芯筒軸18有兩個(gè)軸肩，所述軸肩呈階梯狀，激勵(lì)線圈19和感應(yīng)線圈20 位于兩個(gè)軸肩之間的空間里。所述傳感器內(nèi)置集成溫度傳感元件，所述溫度傳感元件用于采集預(yù)應(yīng)力鋼束的溫度值，對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行溫度修正；所述溫度傳感元件為圓柱體，通過(guò)膠固定安裝在傳感器芯筒軸制作成型后的預(yù)留孔內(nèi)，所述溫度傳感元件在安裝固定后距離傳感器芯筒軸的內(nèi)側(cè)壁1厘米處，貼近被測(cè)預(yù)應(yīng)力鋼束。所述傳感器導(dǎo)線14采用6芯屏蔽線，由2根連接溫度傳感元件的導(dǎo)線，2根連接激勵(lì)線圈和2根連接感應(yīng)線圈的導(dǎo)線組成。傳感器導(dǎo)線14 一端連接傳感器1，另一端連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5的信號(hào)輸入端。所述傳感器1的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5的信號(hào)輸入端，所述數(shù)據(jù)處理單元5是一臺(tái)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，得到預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力并進(jìn)行顯示的計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)可以是臺(tái)式計(jì)算機(jī)或是便攜式計(jì)算機(jī)。所述供電系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，為整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供持久電量，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括主采集儀2和激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器3。實(shí)施例如下通過(guò)供電系統(tǒng)向數(shù)據(jù)采集采集系統(tǒng)供電，首先數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)送采集指令，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能系統(tǒng)向主采集儀發(fā)射激勵(lì)電壓 20V,磁效應(yīng)傳感器中的激勵(lì)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁化磁效應(yīng)傳感器中的鐵質(zhì)磁芯物質(zhì)，之后磁效應(yīng)傳感器中的磁感應(yīng)線圈感應(yīng)到信號(hào)，將感應(yīng)信號(hào)返回到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主采集儀中， 經(jīng)過(guò)計(jì)算電路和濾波處理將采集的信號(hào)數(shù)據(jù)傳送到主控制系統(tǒng)，通過(guò)主控制系統(tǒng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換器發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明測(cè)試裝置系統(tǒng)框圖。所述主采集儀包括激勵(lì)選擇器、片選開(kāi)關(guān)、感應(yīng)信號(hào)器、計(jì)算電路、濾波器、主控制系統(tǒng)和信號(hào)通信系統(tǒng)；所述主控制系統(tǒng)還包括中央控制器、激勵(lì)控制器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和片選控制器。所示主采集儀用于接收傳感器系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，傳感系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鞑杉瘍x的片選開(kāi)關(guān)，再通過(guò)感應(yīng)信號(hào)器、計(jì)算電路和濾波電路將所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)主控系統(tǒng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，主控制系統(tǒng)的片選控制器用于控制片選開(kāi)關(guān)，激勵(lì)控制器用于控制激勵(lì)選擇器，所述激勵(lì)選擇器與激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能系統(tǒng)連接。 所述信號(hào)通信系統(tǒng)用于控制采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)RS232通訊接口接收、響應(yīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的命令，并將采集結(jié)果反饋給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)安裝有上位機(jī)軟件。參見(jiàn)圖3所示，本發(fā)明裝置的激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器3，主要由升壓器12和儲(chǔ)能電容13組成，還包括保護(hù)殼6、數(shù)據(jù)電路正極7、控制電路8、接地電路9、高壓輸出正極電路10和輸出電壓正極電路11 ；所述電壓正極電路11連接儲(chǔ)能電容13，儲(chǔ)能電容13通過(guò)高壓輸出正極電路10連接升壓器12，升壓器12與數(shù)據(jù)電路正極7和控制電路8連接，升壓器12與接地電路9連接成回路。這種預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試方法，將磁效應(yīng)傳感器套在測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管外進(jìn)行測(cè)量時(shí)，磁效應(yīng)傳感器的激勵(lì)線圈內(nèi)通入激勵(lì)信號(hào)，預(yù)應(yīng)力鋼束被磁化，在鋼束的縱向產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，因此磁感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，通過(guò)感應(yīng)電壓對(duì)時(shí)間積分可得到積分電壓數(shù)值，通過(guò)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)擬合，構(gòu)件的采集的積分電壓:C與鋼束的應(yīng)力σ 的關(guān)系，可用多次多項(xiàng)式表示，如=(7= C3 +C1I+Ca2 +C/,
式中Qr Cr Cr Cf3為對(duì)磁效應(yīng)傳感器標(biāo)定擬合的系數(shù)；通過(guò)擬合試驗(yàn)研究，系數(shù)中的
C2、03很小，可以忽略，因此此關(guān)系式可以簡(jiǎn)化為線性公式Ct=C0+C1X ,便于實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)磁效應(yīng)傳感器中的溫度傳感元件測(cè)量構(gòu)件的溫度，消除溫度對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的影響。溫度修正公式的形式為
μ(/,%)=μ(/,Τ) + α(Τ-Τ0)
式中T為測(cè)量時(shí)溫度”力計(jì)算力值采用的溫度，Μ/Α)為計(jì)算溫度下的積分電壓
增量，μ{/,Τ)為測(cè)量溫度下的積分電壓增量，α為每攝氏度的積分電壓修正系數(shù)，根據(jù)傳感器的型號(hào)和鋼絞線情況進(jìn)行溫度標(biāo)定試驗(yàn)確定。根據(jù)上述原理，得到的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)的具體測(cè)試步驟如下 步驟一，標(biāo)定磁效應(yīng)傳感器；對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行張拉試驗(yàn)機(jī)標(biāo)定，對(duì)工程實(shí)際使用的
預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行試驗(yàn)機(jī)的張拉試驗(yàn)，每一個(gè)應(yīng)力控制級(jí)別張拉到位后，采集磁效應(yīng)傳感器
數(shù)據(jù)多次；由標(biāo)定結(jié)果獲得初步的標(biāo)定公式其中cr -預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力
標(biāo)定值，; -標(biāo)定積分電壓值，4 -標(biāo)定初始常數(shù)，A -應(yīng)力標(biāo)定系數(shù)；
對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行溫度標(biāo)定，采用溫度控制設(shè)備對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行加溫及降溫控制，在每個(gè)溫度級(jí)別，對(duì)傳感器進(jìn)行多次測(cè)試數(shù)據(jù)采集，結(jié)合前面張拉試驗(yàn)結(jié)果，獲得公式
C1J/!,其中 -標(biāo)定溫度測(cè)試值，& -標(biāo)定基準(zhǔn)溫度值『-標(biāo)定溫
度系數(shù)。參見(jiàn)圖4所示，本發(fā)明的張拉試驗(yàn)標(biāo)定磁效應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)曲線圖。在磁感應(yīng)傳感器制作完成后，對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試標(biāo)定，在不同的拉力級(jí)別σ的控制下， 采集磁效應(yīng)傳感器感的標(biāo)定數(shù)據(jù)積分電壓值ι,對(duì)獲得的若干組數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到磁效應(yīng)傳感器的張拉試驗(yàn)標(biāo)定公式。其曲線如圖所示，圖中r (MPa)為張拉控制應(yīng)力級(jí)別，χ (V)表示磁效應(yīng)傳感器的標(biāo)定電壓數(shù)據(jù)。張拉力標(biāo)定數(shù)據(jù)擬合獲得的公式為σ= [j-0.5109]/'(-1.9488 Xicr5 )0參見(jiàn)圖5所示，本發(fā)明的溫度標(biāo)定磁效應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)曲線圖。對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行加溫和降溫控制試驗(yàn)，在每個(gè)溫度級(jí)別T下，采集磁效應(yīng)傳感器積分電壓數(shù)據(jù)X，對(duì)比獲得的若干組數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到磁效應(yīng)傳感器的溫度標(biāo)定公式。其曲線如圖，圖中T (°C)為溫度級(jí)別，χ (V)表示磁效應(yīng)傳感器的積分電壓采集數(shù)據(jù)。溫度標(biāo)定數(shù)據(jù)擬合公式為ζ = -0.0017Γ + 0.4296,最終獲得傳感器的標(biāo)定公式為 σ=[χ + ( -28.875)χ0.0017-0.5109]/(-1.9488χ 1 (Γ5)。步驟二，參見(jiàn)圖8所示，傳感器、波紋管和預(yù)應(yīng)力鋼束使用狀態(tài)示意圖。安裝磁效應(yīng)傳感器，在橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎時(shí)布置傳感器線路，將磁效應(yīng)傳感器同軸套在測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束的波紋管外，傳感器導(dǎo)線從結(jié)構(gòu)中引出，便于傳感器數(shù)據(jù)測(cè)試。步驟三，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前測(cè)定傳感器的積分電壓數(shù)值，獲得初始狀態(tài)
積分電壓數(shù)據(jù)％，代入公式，由此步驟獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)定公式中的 (測(cè)試公式常數(shù))值，用c替換Q，得到公式σ= [x + (i-t0)xkt-cyk。例如在某實(shí)際鋼束上安裝了磁效應(yīng)傳感器，在鋼束張拉之前測(cè)試初始狀態(tài)，獲得傳感器計(jì)算公式 σ= [j + (￡-28.875)X 0.0017-0.4502]/(-1.9488 χ10"5)ο步驟四，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后測(cè)定傳感器的積分電壓值χ及溫度測(cè)試值 。步驟五，計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力值；根據(jù)步驟一及步驟三的標(biāo)定結(jié)果，由步驟四獲得的積分電壓數(shù)值ζ及溫度測(cè)試值 ，計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力測(cè)試值σ，通過(guò)上位機(jī)軟件分析計(jì)算獲得測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力。步驟六，得到預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)，用視圖顯示；由數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)分析預(yù)應(yīng)力鋼束上各測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力，根據(jù)離散測(cè)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力值，得到預(yù)應(yīng)力鋼束沿長(zhǎng)度方向的應(yīng)力分布狀態(tài)，并用視圖顯示。上述步驟三至步驟六，具體檢測(cè)流程參見(jiàn)圖9所示，本發(fā)明檢測(cè)部分的流程圖。本發(fā)明以預(yù)應(yīng)力鋼束本身產(chǎn)生變化時(shí)其周?chē)拇判?yīng)傳感器的線圈能夠感應(yīng)到其磁導(dǎo)率的變化的原理為基礎(chǔ)，先將傳感器線路連接到主采集儀上，開(kāi)啟主采集儀及計(jì)算機(jī)，開(kāi)啟數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件，測(cè)試計(jì)算機(jī)同主采集儀通訊正常，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)向主采集儀發(fā)射指令， 激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器中的升壓器產(chǎn)生指定的激勵(lì)電壓并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電容中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)向主采集儀發(fā)射指令，主采集儀通過(guò)片選控制器及片選開(kāi)關(guān)選擇目標(biāo)傳感器，由激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器向目標(biāo)傳感器發(fā)射激勵(lì)電壓。主采集儀感應(yīng)信號(hào)器采集傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)。主采集儀計(jì)算電路對(duì)感應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步計(jì)算。主采集儀濾波器對(duì)初步計(jì)算數(shù)據(jù)濾波處理。 主采集儀信號(hào)轉(zhuǎn)換器將濾波后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電壓數(shù)據(jù)。采集電壓數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)， 由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中對(duì)獲得的各傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力狀態(tài)結(jié)果，并通過(guò)視圖方式顯示。參見(jiàn)圖6所示，本發(fā)明測(cè)試預(yù)應(yīng)力鋼束沿程分布狀態(tài)圖。當(dāng)磁效應(yīng)傳感器在橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼束外安裝、布置在預(yù)應(yīng)力鋼束沿長(zhǎng)度方向的各重要位置后，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)各磁效應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)獲得數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的分析處理得到各離散測(cè)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力數(shù)值，由各離散測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)可以得到預(yù)應(yīng)力鋼束沿長(zhǎng)度方向的預(yù)應(yīng)力分布狀態(tài)圖。圖中σ (MPa)為應(yīng)力測(cè)試結(jié)果，S (m)表示距預(yù)應(yīng)力鋼束張拉端的長(zhǎng)度。
具體實(shí)施例按照步驟一至步驟四，經(jīng)過(guò)主采集儀處理得到磁效應(yīng)傳感器的積分電壓值0. 4227V，溫度測(cè)試值27. 25°C，將積分電壓數(shù)值傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，由軟件利用步驟三獲得的公式計(jì)算得到預(yù)應(yīng)力鋼束目前的預(yù)應(yīng)力值為1353. 4MPa。同理由一根預(yù)應(yīng)力鋼束上的多個(gè)傳感器單元，采集計(jì)算獲得了鋼束上若干離散測(cè)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力值為 1353. 4MPa、1307. lMPa、1300. 2MPa、1259. 9MPa，由離散測(cè)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力值分析處理即得到預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試結(jié)果，所得到的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程分布狀態(tài)成果圖。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，包括傳感器(1)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)和供電系統(tǒng)(4)，其特征在于所述傳感器(1)是沿預(yù)應(yīng)力鋼束(16)的長(zhǎng)度方向間隔分布的磁效應(yīng)傳感器，每個(gè)磁效應(yīng)傳感器包括傳感器導(dǎo)線(14)、傳感器保護(hù)外殼 (17)、傳感器芯筒軸(18)、激勵(lì)線圈(19)、感應(yīng)線圈(20)、絕緣保護(hù)層(21)和溫度傳感元件 (22),所述溫度傳感元件(22)嵌入傳感器芯筒軸(18)的實(shí)體內(nèi)部，所述傳感器芯筒軸(18) 套在預(yù)應(yīng)力鋼束的波紋管(15)外側(cè)，傳感器芯筒軸(18)外側(cè)從內(nèi)到外依次纏繞感應(yīng)線圈和激勵(lì)線圈，感應(yīng)線圈和激勵(lì)線圈之間鋪設(shè)絕緣保護(hù)層(21)，最外層是傳感器保護(hù)外殼，傳感器導(dǎo)線(14)連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)的信號(hào)輸入端；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)的信號(hào)輸入端，所述供電系統(tǒng)(4)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括主采集儀(2 )和激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器(3 )；所述激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器(3 )，主要包括升壓器(12)和儲(chǔ)能電容(13);還包括激勵(lì)產(chǎn)生及儲(chǔ)能器保護(hù)殼(6)、數(shù)據(jù)電路正極 (7)、控制電路(8)、接地電路(9)、高壓輸出正極電路(10)和輸出電壓正極電路(11)；所述電壓正極電路(11)連接儲(chǔ)能電容(13)，儲(chǔ)能電容(13)通過(guò)高壓輸出正極電路(10)連接升壓器(12)，升壓器(12)與數(shù)據(jù)電路正極(7)和控制電路(8)連接，升壓器(1 與接地電路 (9)連接成回路；所述主采集儀(2)包括激勵(lì)選擇器、片選開(kāi)關(guān)、感應(yīng)信號(hào)器、計(jì)算電路、濾波器和主控制系統(tǒng)；所述主控制系統(tǒng)包括中央控制器、激勵(lì)控制器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和片選控制ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)是一臺(tái)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，得到預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力并進(jìn)行顯示的計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)是臺(tái)式計(jì)算機(jī)或是便攜式計(jì)算機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)通訊接口接收、響應(yīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的命令，并將采集結(jié)果反饋給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，其特征在于所述傳感器芯筒軸(18)有兩個(gè)軸肩，所述軸肩呈階梯狀，激勵(lì)線圈(19)和感應(yīng)線圈(20)位于兩個(gè)軸肩之間的空間里。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，其特征在于所述傳感器(1)內(nèi)置集成溫度傳感元件(22)，所述溫度傳感元件用于采集預(yù)應(yīng)力鋼束的溫度值，對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行溫度修正；所述溫度傳感元件為圓柱體，通過(guò)膠固定安裝在傳感器芯筒軸(18)制作成型后的預(yù)留孔內(nèi)，所述溫度傳感元件在安裝固定后距離傳感器芯筒軸的內(nèi)側(cè)壁1厘米處，貼近被測(cè)預(yù)應(yīng)力鋼束。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，其特征在于所述傳感器導(dǎo)線(14)采用6芯屏蔽線，由2根連接溫度傳感元件的導(dǎo)線，2根連接激勵(lì)線圈和2 根連接感應(yīng)線圈的導(dǎo)線組成。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試方法，其特征在于步驟如下步驟一，標(biāo)定磁效應(yīng)傳感器；對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行張拉試驗(yàn)機(jī)標(biāo)定，對(duì)工程實(shí)際使用的預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行試驗(yàn)機(jī)的張拉試驗(yàn)，每一個(gè)應(yīng)力控制級(jí)別張拉到位后，采集磁效應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)多次；由標(biāo)定結(jié)果獲得初步的標(biāo)定公式 其中τ -預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力標(biāo)定值，-標(biāo)定積分電壓值，、-標(biāo)定初始常數(shù),λ -應(yīng)力標(biāo)定系數(shù)；對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行溫度標(biāo)定，采用溫度控制設(shè)備對(duì)磁效應(yīng)傳感器進(jìn)行加溫及降溫控制，在每個(gè)溫度級(jí)別，對(duì)傳感器進(jìn)行多次測(cè)試數(shù)據(jù)采集，結(jié)合前面張拉試驗(yàn)結(jié)果，獲得公式,其中 -標(biāo)定溫度測(cè)試值, -標(biāo)定基準(zhǔn)溫度值，Ai -標(biāo)定溫度系數(shù)；步驟二，安裝磁效應(yīng)傳感器，在橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎時(shí)布置傳感器線路，將傳感器同軸套在測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束的波紋管外，將傳感器導(dǎo)線引出；步驟三，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前測(cè)定傳感器的積分電壓數(shù)值，獲得初始狀態(tài)參數(shù)；數(shù)據(jù) X ；由此步驟獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)定公式中的C測(cè)試公式常數(shù)值，用c替換得到公式C=-iQ)xkt -c]fk ；步驟四，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后測(cè)定傳感器的積分電壓數(shù)值ζ及溫度測(cè)試值t ； 步驟五，計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力值；根據(jù)步驟一及步驟三的標(biāo)定結(jié)果，由步驟四獲得的積分電壓數(shù)值ζ及溫度測(cè)試值(，使用步驟三獲得的公式，通過(guò)上位機(jī)軟件分析計(jì)算獲得測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力測(cè)試值a步驟六，由數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)分析預(yù)應(yīng)力鋼束上各測(cè)點(diǎn)位置的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力，根據(jù)離散測(cè)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力值，處理得到預(yù)應(yīng)力鋼束沿長(zhǎng)度方向的應(yīng)力分布狀態(tài)，并用視圖顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試方法，其特征在于所述步驟一，采用橋梁的實(shí)際預(yù)應(yīng)力鋼束材料和數(shù)量進(jìn)行磁效應(yīng)傳感器標(biāo)定。
全文摘要
一種預(yù)應(yīng)力鋼束沿程應(yīng)力分布狀態(tài)測(cè)試裝置，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，傳感器傳感器導(dǎo)線、傳感器保護(hù)外殼、傳感器芯筒軸、激勵(lì)線圈、感應(yīng)線圈、絕緣保護(hù)層和溫度傳感元件，所述溫度傳感元件嵌入傳感器芯筒軸的實(shí)體內(nèi)部，所述傳感器芯筒軸套在預(yù)應(yīng)力鋼束的波紋管外側(cè)，傳感器芯筒軸外側(cè)從內(nèi)到外依次纏繞感應(yīng)線圈和激勵(lì)線圈，感應(yīng)線圈和激勵(lì)線圈之間鋪設(shè)絕緣保護(hù)層，最外層是傳感器保護(hù)外殼。本發(fā)明采用整體式的測(cè)量手段，能直觀反映預(yù)應(yīng)力鋼束沿長(zhǎng)度方向各應(yīng)力分布狀態(tài)，并采用非接觸式傳感器并集成溫度傳感元件，無(wú)需和預(yù)應(yīng)力鋼束直接接觸，有效降低施工中傳感器被損壞的風(fēng)險(xiǎn)，保證測(cè)試數(shù)據(jù)不受溫度影響更準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01L1/26GK102426070SQ20111045865
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者傅宇方, 張勁泉, 李萬(wàn)恒, 程壽山, 鄭毅 申請(qǐng)人:交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所