CN111272316A - 埋入式预应力锚索锚固力检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了埋入式预应力锚索锚固力检测装置,属于工程检测技术领域,包括计算机与数据采集仪用网线相连;加速度计用信号线与数据采集仪相连;加速度计用胶水或磁铁与锚板相连;锚索夹片与锚板相连;锚索与锚索夹片相连;本发明的检测方法是:锚索在锚固施工时记录锚索锚固力,同时测量锚板的共振频率,每增加一级锚固力做相应记录,同时测量对应状态下锚板的共振频率,建立锚索锚固力与锚板共振频率的对应关系。通过检测其他锚板的共振频率,计算机利用锚索锚固力与锚板共振频率的对应关系,从数据库自动查找出对应的锚固力;该方法解决了埋入式锚索被灌浆后锚索锚固力无法准确检测的问题,提高检测效率与精度,消除锚固结构运行的安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于工程测量技术领域,具体涉及埋入式预应力锚索锚固力检测装置及检测方法。
背景技术
埋入式预应力锚索被广泛应用于桥梁节段梁连接、山体滑坡加固、水利工程加固等。
对于桥梁悬索结构的锚索,由于锚索结构是置于可观察的状态,可采用直接测量和间接测量的方式对锚索的锚固力进行监测。
然而,一些用于水利工程加固锚索、桥梁节段梁连接与加固的预应力锚索、山体滑坡加固锚索等,施工结束后外露的锚索将被按技术要求截断,锚索被水泥灌浆封固,这种埋入式锚索张力测试,无论是国家或行业颁布的技术规范、规程、技术要求等没有一个行之有效的检测技术方案解决相关问题。
预应力锚索在运行一段时间后会由于锚具如锚索夹片的质量、循环荷载、钢绞线质量、钢绞线的腐蚀、断裂,混凝土老化或岩体表面风化等各种问题,导致锚索松弛,锚固力下降,随时间推移会引起预应力损失现象,不仅会改变结构的受力状态,还会造成被锚固结构的承载力降低,各锚索锚固力分布不均匀,造成结构安全隐患,影响使用寿命,严重时还会造成重大事故。根据国外某道路公司的一份调查报告,在使用超过20年的边坡锚索中,有1/3左右已经完全失效。虽然目前也有通过测试锚索锚板的共振频率,比较它们之间共振频率的差异性来定性判断锚索锚固力的差异性,但这种方法很难判断锚索锚固力的大小。也有学者研究通过垂直于锚索走向激振锚板,测量锚板的共振频率,经过复杂计算获得锚索锚固力,但这种情况仅仅适合于锚索没有被灌浆的情况,并且其测量误差相对较大;另一种检测方法就是用模拟拉拔的方式在检测现场对锚索的拉拔力与锚板的共振频率之间的对应关系进行标定,但要实现现场标定存在诸多困难,首先所用锚固件如锚板、锚索等无法等同于被检锚固工程的锚固材料;其次现场要实现模拟锚固施工比较困难。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于提供埋入式预应力锚索锚固力检测装置,从施工期开始就建立锚索锚固力与锚板共振频率的对应关系,并将检测数据储存用于后期锚固工程质量监测使用,解决锚索因外露部分被截导致无法测定锚索锚固力的问题。本发明的另一目的在于提供埋入式预应力锚索锚固力检测方法,通过检测已运行锚板的共振频率,计算机根据施工期锚索锚固力与锚板共振频率的对应关系曲线自动计算出被测锚索运行期的锚固力。
技术方案:为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
埋入式预应力锚索锚固力检测装置,包括数据采集计算机、数据采集仪、加速度计、锚板、锚索夹片和锚索;所述的数据采集计算机与数据采集仪相连;所述的加速度计与锚板相连;所述的加速度计与数据采集仪相连;所述的锚索夹片与锚索相连;所述的锚索与锚板相连。
进一步的,所述的锚板通过激振锤来激振锚板产生共振。
进一步的,所述的加速度计通过信号线与数据采集仪相连。
进一步的,所述的数据采集计算机通过网线与数据采集仪相连。
进一步的,所述的加速度计用胶水或磁铁与锚板相连。
进一步的,所述的埋入式预应力锚索锚固力检测装置的检测方法,包括如下步骤:
1)连接检测装置
加速度计用胶水或磁铁与锚板相连;加速度计用信号线与数据采集仪相连;数据采集计算机用网线与数据采集仪相连;锚索夹片与锚索相连;锚索夹片与锚板相连;
2)锚索锚固力与锚板共振频率对应关系标定
锚索每加一级荷载,记录所加荷载数值Fi,拆除锚索拉拔仪,将加速度计安装在锚板上,加速度计的信号线与数据采集仪连接;将数据采集仪用网线与数据采集计算机连接,用激振锤激振锚板采集加速度信号,取平均值,通过傅里叶变换得到锚板的共振频率fi,记录锚板共振频率数据,重复以上过程,直到锚索达到设计锚固力为止,建立共振频率与锚索锚固力之间的对应关系;其中,i为第i次加载,Fi与fi分别为第i次加载时测得的锚索锚固力与锚板的共振频率,其中,i=1、2、3……n,n为整数;
3)锚索锚固力测试
将加速度计用胶水或者磁铁安装在被测的锚板上,将数据采集仪用网线与数据采集计算机相连,加速度计通过信号线与数据采集仪相连;用激振锤多次激振锚板,采集加速度信号,通过傅里叶变换分析锚板的共振频率,数据采集计算机根据数据库中锚板共振频率与锚索锚固力的对应关系自动计算出锚索锚固力。
有益效果:与现有技术相比,本发明的埋入式预应力锚索锚固力检测装置,在施工期就完成锚索锚固力F与锚板共振频率f的标定工作,并将此标定数据作为档案保存。当需要验收工程质量或运行期作为工程安全检测时,可通过测试锚板的共振频率f,计算机将测得的数据与计算机数据库中的标定结果进行比较,自动计算出被测锚索锚固力。本发明的检测方法不但能定性测定锚固结构埋入式锚索锚固力之间的相对变化,也能定量分析其锚固力,解决了锚固结构锚索锚固力无法准确测定的问题,避免了现有测试技术中后期参数标定、计算涉及参数过多等方法带来的误差过大及精度低的问题。
附图说明
图1预应力锚索锚固力检测装置结构连接简图;
图2锚索锚固力与锚板共振频率对应关系标定曲线简图;
附图标记:1-数据采集计算机、2-数据采集仪、3-加速度计、4-锚板、锚索夹片-5、锚索-6、激振锤-7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示,预应力锚索锚固力检测装置,包括数据采集计算机1、数据采集仪2、加速度计3、锚板4、锚索夹片5、锚索6,激振锤7。
数据采集计算机1通过网线与数据采集仪2相连;加速度计3用胶水或磁铁与锚板4相连;加速度计3通过信号线与数据采集仪2相连;锚索夹片5与锚索6相连;锚索6与锚板4相连。激振锤7用来激振锚板4,用来激振锚板产生共振。
加速度计3通过信号线与数据采集仪2相连。数据采集计算机1通过网线与数据采集仪2相连。加速度计3用胶水或磁铁与锚板4相连。
如图2所示,锚索6锚固力与锚板共振频率对应关系标定曲线简图,锚索6锚固施工时,锚索6每加一级荷载,记录荷载值Fi,同时记录锚板4对应的共振频率,通过拟合后形成一条标定曲线。可根据需要做几个锚索6锚固力的标定,拟合曲线取其平均值,这样测量结果会更准确。正式测量时只需测出锚板4共振频率fx,计算机对照标定曲线自动计算出Fx。
预应力锚索锚固力检测方法,包括如下步骤:
1)连接检测装置
加速度计3用胶水或磁铁与锚板4相连;加速度计3用信号线与数据采集仪2相连;数据采集计算机1用网线与数据采集仪2相连;锚索夹片5与锚索6相连;锚索夹片5与锚板4相连;
2)锚索6锚固力与锚板4共振频率对应关系标定
锚索6每加一级荷载,记录所加荷载数值Fi,拆除锚索6拉拔仪,将加速度计3安装在锚板4上,加速度计3的信号线与数据采集仪2连接;将数据采集仪2用网线与数据采集计算机1连接,用激振锤7激振锚板4几次,采集加速度信号,取平均值,通过傅里叶(FFT)变换得到锚板4的共振频率fi,记录锚板4共振频率数据,重复以上过程,直到锚索6达到设计锚固力为止,建立共振频率与锚索6锚固力之间的对应关系,见表1。表中i为第i次加载,Fi与fi分别为第i次加载时测得的锚索6锚固力与锚板4的共振频率,其中,i=1、2、3……n,n为整数。
表1锚板共振频率与锚索锚固力之间的对应关系
为了提高锚索6锚固力的测量精度,每一次锚索6锚固力加载的增量尽量小。在有条件的情况下,可多选几个锚索6样本进行测试,最终锚索6锚固力与锚板4共振频率的拟合曲线取其平均值。由于现场使用的锚索6、锚具及使用环境基本相同,所以测试误差满足实际工程需要。
3)锚索锚固力测试
将加速度计3用胶水或者磁铁安装在被测的锚板4上,将数据采集仪2用网线与数据采集计算机1相连,加速度计3通过信号线与数据采集仪2相连;用激振锤7多次激振锚板,采集加速度信号,通过傅里叶(FFT)变换分析锚板4的共振频率,数据采集计算机1根据数据库中锚板4共振频率与锚索6锚固力的对应关系自动计算出锚索6锚固力。
Claims (6)
1.埋入式预应力锚索锚固力检测装置,其特征在于:包括数据采集计算机(1)、数据采集仪(2)、加速度计(3)、锚板(4)、锚索夹片(5)和锚索(6);所述的数据采集计算机(1)与数据采集仪(2)相连;所述的加速度计(3)与锚板(4)相连;所述的加速度计(3)与数据采集仪(2)相连;所述的锚索夹片(5)与锚索(6)相连;所述的锚索(6)与锚板(4)相连。
2.根据权利要求1所述的埋入式预应力锚索锚固力检测装置,其特征在于:所述的锚板(4)通过激振锤(7)来激振锚板产生共振。
3.根据权利要求1所述的埋入式预应力锚索锚固力检测装置,其特征在于:所述的加速度计(3)通过信号线与数据采集仪(2)相连。
4.根据权利要求1所述的埋入式预应力锚索锚固力检测装置,其特征在于:所述的数据采集计算机(1)通过网线与数据采集仪(2)相连。
5.根据权利要求1所述的埋入式预应力锚索锚固力检测装置,其特征在于:所述的加速度计(3)用胶水或磁铁与锚板(4)相连。
6.采用权利要求1-5中任意一项所述的埋入式预应力锚索锚固力检测装置的检测方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)连接检测装置
加速度计(3)用胶水或磁铁与锚板(4)相连;加速度计(3)用信号线与数据采集仪(2)相连;数据采集计算机(1)用网线与数据采集仪(2)相连;锚索夹片(5)与锚索(6)相连;锚索夹片(5)与锚板(4)相连;
2)锚索(6)锚固力与锚板(4)共振频率对应关系标定
锚索(6)每加一级荷载,记录所加荷载数值Fi,拆除锚索(6)拉拔仪,将加速度计(3)安装在锚板(4)上,加速度计(3)的信号线与数据采集仪(2)连接;将数据采集仪(2)用网线与数据采集计算机(1)连接,用激振锤(7)激振锚板(4)采集加速度信号,取平均值,通过傅里叶变换得到锚板(4)的共振频率fi,记录锚板(4)共振频率数据,重复以上过程,直到锚索(6)达到设计锚固力为止,建立共振频率与锚索(6)锚固力之间的对应关系;其中,i为第i次加载,Fi与fi分别为第i次加载时测得的锚索(6)锚固力与锚板(4)的共振频率,其中,i=1、2、3……n,n为整数;
3)锚索(6)锚固力测试
将加速度计(3)用胶水或者磁铁安装在被测的锚板(4)上,将数据采集仪(2)用网线与数据采集计算机(1)相连,加速度计(3)通过信号线与数据采集仪(2)相连;用激振锤(7)多次激振锚板,采集加速度信号,通过傅里叶变换分析锚板(4)的共振频率,数据采集计算机(1)根据数据库中锚板(4)共振频率与锚索(6)锚固力的对应关系自动计算出锚索(6)锚固力。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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