CN114812907A - 多孔锚的整孔检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多孔锚的整孔检测系统及检测方法,用于多孔锚的预应力构件的检测，预应力构件的一端具有伸出至其外的钢束，钢束外连接有多孔锚锚头。所述的整孔检测系统包括沿钢束轴线方向设置的微动侦测器、测力传感器、以及用于张拉钢束的千斤顶；微动侦测器包括壳体以及设在壳体中的多个位移计，壳体的两端分别与预应力构件和测力传感器相互作用，位移计用于检测多孔锚锚头的位移量。本发明的测力传感器用于测量锚索拉力，直接测量锚索的直接拉力，更准确；微动侦测器用于反张拉加载用的反力装置，内部安装有位移计测量多孔锚锚头的位移，本发明由具有测量功能的反力装置直接测量多孔锚锚头的位移，不改变原结构受力状态，不破坏锚固结构。

Description

多孔锚的整孔检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于预应力技术领域，具体涉及一种多孔锚的整孔检测系统及检测方法。

背景技术

目前，多孔锚钢束预应力检测通常分为单顶逐根检测和整孔检测两种方式。有相关规范规定预应力筋应整束张拉锚固，然而，多孔锚采用单根逐根加载是否存在相互扰动，还是当前行业公知的疑问。并且，采用油泵驱动单顶进行逐根检测还存在效率低的问题。整孔检测方式在岩土锚固工程中大量应用，具体包括以下两种方式：

1）第一种是基于提离法为基础，力平衡的原理，通过支凳形成反力架，采用液压传感器测量液压系统压力，连接安装千斤顶施加荷载，采用“插片法”进行判断。但是这种评判方法过于粗放，存在不精确、误差大等问题；而且支凳装置不具备测量功能，不能直接测量锚头位移。

2）第二种是基于反拉法为基础，也是力平衡的原理，直接将已受力的钢束体作为反力承载体，用测力传感器测量应力，连接安装千斤顶施加荷载，采用“拐点法”进行判断。但是这种评判方法易受到同束不均度的影响，结果判定往往依赖于人工主观判断；而且数据采集分辨率较低时，拐点突变点滞后，有效预应力真值存在正向偏差。

另外，上述两种检测方法均为有损检测，对原结构有扰动，改变原结构的锚固状态，甚至破坏锚固结构。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种多孔锚的整孔检测系统。本发明的第二个目的是提供一种利用前述的多孔锚的整孔检测系统的检测方法。

为达到上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：多孔锚的整孔检测系统，用于多孔锚的预应力构件的检测，预应力构件的一端具有伸出至其外的钢束，钢束包括多根预应力筋，钢束外连接有多孔锚锚头；整孔检测系统包括沿钢束轴线方向设置的微动侦测器、测力传感器、以及用于张拉钢束且能够与测力传感器相作用的千斤顶，千斤顶的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站连接；微动侦测器包括壳体、以及设在壳体中的多个位移计，壳体的两端分别与预应力构件和测力传感器相互作用，位移计用于检测多孔锚锚头的位移量。

上述技术方案中，千斤顶用于检测过程施加反张拉力，具体技术为公知的千斤顶与方法；测力传感器用于测量锚索拉力，直接测量锚索的直接拉力，更准确；微动侦测器用于反张拉加载用的反力装置，内部安装有位移计测量多孔锚锚头的位移。本发明由具有测量功能的反力装置（微动侦测器）直接测量多孔锚锚头的位移，不改变原结构受力状态，不破坏锚固结构。

在本发明的一种优选实施方式中，预应力构件与多孔锚锚头之间设有钢垫板，微动侦测器的壳体与钢垫板相互作用。

在本发明的一种优选实施方式中，千斤顶贯穿钢束设置且能够与测力传感器相作用，沿钢束轴线方向还设有与千斤顶远离测力传感器的一端相作用的工具锚、以及全部或部分嵌于工具锚中的工具夹片。

上述技术方案中，通过设置工具锚和工具夹片，由工具锚和工具夹片锁紧钢束，便于钢束的张拉。

在本发明的一种优选实施方式中，测力传感器与千斤顶之间还设有限位对中装置。

上述技术方案中，限位对中装置用于连接测力传感器与微动侦测器、连接测力传感器与千斤顶，起到连接作用、保护作用和对中作用。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括智能测控系统，位移计和测力传感器的信号输出端分别与智能测控系统相连，智能测控系统实时获取多个位移计的位移信号、以及测力传感器的力值信号，智能测控系统根据位移信号和/或力值信号获得锚固锁定力，停止张拉并锁定。

上述技术方案中，通过设置智能测控系统，由智能测控系统采集测力传感器测得的力值信号、以及位移计测得的位移信号，并可根据情况绘制出与力值、位移计和时间相关的曲线，便于直观查看。

为达到上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：利用多孔锚的整孔检测系统的检测方法，包括如下步骤：

安装多孔锚的整孔检测系统；

控制千斤顶对钢束进行张拉，逐渐增加张拉力；

智能测控系统实时获取多个位移计的位移信号、以及测力传感器的力值信号；

逐渐增加张拉力的过程中，智能测控系统根据如下方式之一获得锚固锁定力，停止张拉并锁定：

方式一、智能测控系统根据如下公式（1），将锚头综合位移

=0.5mm对应的力值作为锚固锁定力，

（1）

其中，n为位移计的数量，

为1号位移计示值，

为2号位移计示值，

为n号位移计示值；

方式二、智能测控系统根据如下公式（2），当位移比y发生突变时，对应的力值

作为锚固锁定力，

y=

（2）

其中，

和

为实时加载过程中相邻三个采集点的最前者力值和对应的锚头综合位移，

和

为实时加载过程中相邻两个采集点的中间者力值和对应的锚头综合位移，

和

为实时加载过程中相邻两个采集点的最后者力值和对应的锚头综合位移；

方式三、智能测控系统将

时对应的力值

作为锚固锁定力，

其中，

为实时加载过程中相邻两个采集点的后者力值，

为实时加载过程中相邻两个采集点的前者力值，L为锚固完成后自由段预应力筋的长度，Ep为预应力筋的弹性模量。

本发明的检测方法基于传感器技术及数据采集技术，实现多孔锚的整孔检测，可提升工作效率。本发明的检测方法基于提离法，运用锚固接触经典力学，根据多孔锚锚头脱离钢垫板发生的相对位移，并实时侦测相对位移量，达到预设参数时，由智能测控系统自动判定和停止加载，不对原结构造成扰动，并且精准测量锚固锁定力，实现真正意义上的无损检测，对掌握多孔锚的锚下有效预应力具有安全性和准确性的实质价值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例的多孔锚的整孔检测系统的结构示意图。

图2是本申请实施例中的微动侦测器的结构示意图。

图3是本申请实施例中的锚头综合位移

-力值F的曲线示意图。

说明书附图中的附图标记包括：预应力构件1、微动侦测器2、壳体201、位移计202、测力传感器3、限位对中装置4、千斤顶5、工具锚6、工具夹片601、预应力筋7、液压泵站8、智能测控系统9、多孔锚锚头10、钢垫板11。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种多孔锚的整孔检测系统及检测方法，用于多孔锚的预应力构件1的检测，如图1所示，预应力构件1的一端具有伸出至其外的钢束，钢束包括多根预应力筋7，钢束外连接有与预应力构件1相互作用的多孔锚锚头10，由多孔锚锚头10对钢束进行锁定。优选预应力构件与多孔锚锚头之间设有钢垫板11。

如图1和图2所示，在一种优选实施方式中，多孔锚的整孔检测系统包括沿钢束轴线方向设置的微动侦测器2、测力传感器3、以及用于张拉钢束且能够与测力传感器3相作用的千斤顶5，千斤顶5的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站8连接。微动侦测器2包括壳体201、以及设在壳体201中的多个位移计202。壳体201的两端分别与钢垫板11和测力传感器3相互作用，壳体201为反张拉加载用的反力构，采用金属材质。多个位移计202周向均匀分布，与多孔锚锚头10的后端面相抵，位移计202用于检测多孔锚锚头10的位移量。位移计202一般设置三个，可根据工况进行增加数量，不限于三个。

在本实施方式中，千斤顶5贯穿钢束设置且能够与测力传感器3的端面相作用，沿钢束轴线方向还设有与千斤顶5远离测力传感器3的一端相作用的工具锚6、以及全部或部分嵌于工具锚6中的工具夹片601。由工具锚6和工具夹片601对预应力筋进行反力紧固，为现有技术，在此不详述。

在另一有的实施方式中，测力传感器3与千斤顶5之间还设有限位对中装置4。限位对中装置4用于连接测力传感器3与微动侦测器2、连接测力传感器3与千斤顶5，起到连接作用、保护作用和对中作用。

在另一有的实施方式中，该多孔锚的整孔检测系统还包括智能测控系统9，位移计202和测力传感器3的信号输出端分别与智能测控系统9相连，智能测控系统9实时获取多个位移计202的位移信号、以及测力传感器3的力值信号，智能测控系统9根据位移信号和/或力值信号获得锚固锁定力，停止张拉并锁定。智能测控系统9可用于安装上位机软件，可输入工程检测信息、实时数据界面、内置算法和其他交互功能界面等。

具体地，本发明的多孔锚的整孔检测系统的检测方法包括如下步骤：

S1、安装本发明提供的多孔锚的整孔检测系统。具体为将微动侦测器2安装到已经张拉完成的多孔锚锚头10外，微动侦测器2的壳体201与预应力构件1相互作用，微动侦测器2内置的位移计202均匀的分布在多孔锚锚头10的后端面；将测力传感器3安装到微动侦测器2后侧；将限位对中装置4安装到测力传感器3后侧；将千斤顶5安装到限位对中装置4后侧；将张拉配套工具锚6及工具夹片601安装在千斤顶5后侧；液压泵站8的油管连接到千斤顶5；测力传感器3和多个位移计202的连接线分别接到智能测控系统9对应的航插。

S2、控制千斤顶5对钢束进行张拉，逐渐增加张拉力。

S3、智能测控系统9实时获取多个位移计202的位移信号、以及测力传感器3的力值信号，并绘制成锚头综合位移

-力值F、力值F-时间T、锚头综合位移

-时间T三条曲线直观查看。

S4、逐渐增加张拉力的过程中，智能测控系统9根据如下方式之一获得锚固锁定力，停止张拉并锁定：

方式一、智能测控系统9根据如下公式（1），将锚头综合位移

=0.5mm对应的力值作为锚固锁定力，

（1）

其中，n为位移计的数量，

为1号位移计示值，

为2号位移计示值，

为n号位移计示值。

方式二、如图3所示，智能测控系统9根据如下公式（2），当位移比y发生突变时，对应的力值

作为锚固锁定力，

y=

（2）

其中，

和

为实时加载过程中相邻三个采集点的最前者力值和对应的锚头综合位移，

和

为实时加载过程中相邻两个采集点的中间者力值和对应的锚头综合位移，

和

为实时加载过程中相邻两个采集点的最后者力值和对应的锚头综合位移。

经实际工程验证，位移比y发生突变的数值与自由段预应力筋的长度相关，自由段预应力筋的长度越长这个数值应该越大，比如自由段预应力筋的长度为10m，发生突变的位移比y=10，又比如预应力筋的长度为20m，发生突变的位移比y=20。

方式三、智能测控系统9将

时对应的力值

作为锚固锁定力。其中，

为实时加载过程中相邻两个采集点的后者力值，

为实时加载过程中相邻两个采集点的前者力值，L为锚固完成后自由段预应力筋的长度，Ep为预应力筋的弹性模量。

在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.多孔锚的整孔检测系统，用于多孔锚的预应力构件的检测，所述预应力构件的一端具有伸出至其外的钢束，钢束包括多根预应力筋，钢束外连接有多孔锚锚头；其特征在于，所述整孔检测系统包括沿钢束轴线方向设置的微动侦测器、测力传感器、以及用于张拉所述钢束且能够与测力传感器相作用的千斤顶，所述千斤顶的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站连接；

所述微动侦测器包括壳体、以及设在壳体中的多个位移计，所述壳体的两端分别与预应力构件和测力传感器相互作用，所述位移计用于检测多孔锚锚头的位移量。

2.根据权利要求1所述的多孔锚的整孔检测系统，其特征在于，所述预应力构件与多孔锚锚头之间设有钢垫板，所述微动侦测器的壳体与钢垫板相互作用。

3.根据权利要求1所述的多孔锚的整孔检测系统，其特征在于，所述千斤顶贯穿钢束设置且能够与所述测力传感器相作用，沿钢束轴线方向还设有与所述千斤顶远离测力传感器的一端相作用的工具锚、以及全部或部分嵌于所述工具锚中的工具夹片。

4.根据权利要求1所述的多孔锚的整孔检测系统，其特征在于，所述测力传感器与千斤顶之间还设有限位对中装置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的多孔锚的整孔检测系统，其特征在于，还包括智能测控系统，所述位移计和测力传感器的信号输出端分别与所述智能测控系统相连，智能测控系统实时获取多个位移计的位移信号、以及测力传感器的力值信号，智能测控系统根据位移信号和/或力值信号获得锚固锁定力，停止张拉并锁定。

6.利用权利要求5所述的多孔锚的整孔检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

安装所述多孔锚的整孔检测系统；

控制千斤顶对钢束进行张拉，逐渐增加张拉力；

智能测控系统实时获取多个位移计的位移信号、以及测力传感器的力值信号；

逐渐增加张拉力的过程中，智能测控系统根据如下方式之一获得锚固锁定力，停止张拉并锁定：

方式一、智能测控系统根据如下公式（1），将锚头综合位移

=0.5mm对应的力值作为锚固锁定力，

（1）

其中，n为位移计的数量，

为1号位移计示值，

为2号位移计示值，

为n号位移计示值；

方式二、智能测控系统根据如下公式（2），当位移比y发生突变时，对应的力值

作为锚固锁定力，

y=

（2）

其中，

和

为实时加载过程中相邻三个采集点的最前者力值和对应的锚头综合位移，

和

为实时加载过程中相邻两个采集点的中间者力值和对应的锚头综合位移，

和

为实时加载过程中相邻两个采集点的最后者力值和对应的锚头综合位移；

方式三、智能测控系统将

时对应的力值

作为锚固锁定力，

其中，

为实时加载过程中相邻两个采集点的后者力值，

为实时加载过程中相邻两个采集点的前者力值，L为锚固完成后自由段预应力筋的长度，Ep为预应力筋的弹性模量。

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