CN203881475U - 一种便于预应力损失测试的钢绞线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便于预应力损失测试的装置，包括由多根钢丝绞合而成的钢绞线；其中至少有3根处于外表面的钢丝上均布置有两处测点，两处测点的距离不小于10cm；测点上粘贴有光纤，光纤的另一端连接外部的光纤光栅传感分析装置。本实用新型根据检测器对光纤传输光的偏振、强度、相位、波长，周期、频率等进行调制从而获得调制结果的原理，将光纤传感器布设在关键预应力钢束上，利用光学性质发生变化及应变测试原理实时获取钢绞线预应力值的变化情况，达到长期观测混凝土桥梁等结构在服役期预应力钢束有效值的变化情况，从而起到长期观测预应力结构安全性的目的；且抗干扰性强，灵敏度高。

Description

一种便于预应力损失测试的钢绞线

技术领域

本实用新型属于预应力测试技术领域，具体涉及一种便于预应力损失测试的装置。 

背景技术

预应力技术是目前土木工程领域应用最为广泛的技术，尤其是在大型、重要工程中。但是由于服役期间影响预应力有效值的因素众多，机理复杂，因此如何能够对服役预应力结构钢束应力有效值进行准确测量一直以来都是工程界的难题之一。但目前的检测方法和手段只能在钢束的张拉端测量张拉控制力的大小，属于宏观的测量，不能直接检测预应力钢束沿纵向各个位置的应力状况。预应力实际分布状态尚难以量化。研究开发钢束预应力状态感知与识别技术可以有效提高桥梁预应力工程施工质量和服役能力。 

目前，可用于测试钢束预应力状态且效果较好的技术有磁通量传感技术、振动频率识别方法等。磁通量传感技术可被用于检测预应力钢束应力状况，其原理是基于铁磁性材料的磁弹效应，当铁磁性材料受到外力作用时，其内部产生机械应变，相应磁导率发生变化，通过测量磁导率变化，建立磁导率与应力关系，可计算出应力变化情况。磁通量传感器通过直接感应试件的磁特性变化测量应力，属于非接触测量，安装位置灵活，可置于塑料波纹管外面或直接与波纹管相连，可沿钢束长度方向的任意位置，并且具有量程不受限制，保证率高，不易破坏失效的优点，但其测试精度相对较低。磁通量传感器测量体内预应力的技术在南京葫芦鼎桥体内预应力检测、成都双流机场滑道桥体内预应力监测项目中都有应用。 

振动频率识别法是测量拉索受力及体外束索力的另外一种行之有效的测试方法。准确测算索力的关键在于得到准确的拉索固有频率。不同于直接测量的方法，振动法测索力是目前测量斜拉桥索力最广泛采用的一种方法。在这种方 法中，以环境振动或者强迫激励拉索，传感器记录下时程数据，并由此识别出索的振动频率，索力由测得的频率换算而间接得到。振动法测索力的关键在于通过现场振动实验准确地识别出索的固有频率。在进行斜拉桥等大型桥梁结构动力测试时，由于环境激励具有不需要激励设备，不影响使用等优点，成为普遍采用的动力测试方式。平稳随机环境激励下识别斜拉桥拉索频率的传统方法主要有功率谱频差法和基频法，然而通常由环境振动测试得到的功率谱的结果不是非常理想，尤其是低频部分，代表前几阶频率的峰值很容易混淆，导致真实的峰值有时不容易识别。 

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种便于预应力损失测试的装置，能够跟踪测量预应力钢束有效值的变化情况，达到长期观测预应力结构安全性的目的，抗干扰性强，灵敏度高。 

一种便于预应力损失测试的装置，包括由多根钢丝绞合而成的钢绞线；所述的钢绞线至少有3根处于外表面的钢丝上均布置有两处测点，两处测点的距离不小于10cm；所述的测点上粘贴有光纤，光纤的另一端连接外部的光纤光栅传感分析装置。 

所述的钢绞线两端通过锚垫板和锚具进行锚固。 

所述的钢绞线两端设有穿心式压力传感器，所述的穿心式压力传感器连接外部的压力分析装置。 

所述的穿心式压力传感器位于锚垫板位置。 

所述的光纤的光栅中心波长为1525～1665nm。 

所述的光纤的光栅反射率不小于90%。 

所述的光纤的3dB带宽小于0.2nm。 

由于外界温度，应力、加速度等的变化都会对光纤的折射率分布等产生微小的影响，本实用新型根据检测器对光纤传输光的偏振、强度、相位、波长、周期、频率等进行调制从而获得调制结果的原理，将光纤传感器布设在关键预应力钢束上，利用光学性质发生变化及应变测试原理实时获取钢绞线预应力值 的变化情况，达到长期观测混凝土桥梁等结构在服役期预应力钢束有效值的变化情况，从而起到长期观测预应力结构安全性的目的。 

故本实用新型钢绞线预应力损失测试数据稳定，抗干扰性强，灵敏度高，可使用周期长，同时便于推广；适用于预应力混凝土钢束有效值的测试，同时也可用于体外预应力钢束应力变化情况的监控。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为图1沿AA方向的截面图。 

具体实施方式

为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。 

如图1和图2所示，一种便于预应力损失测试的装置，包括由七根钢丝绞合而成的钢绞线1；其中三根处于外表面的钢丝上均布置有两处测点8，两处测点8的距离不小于10cm；测点8上粘贴有光纤2，光纤2的另一端连接外部的光纤光栅传感分析装置3。 

钢绞线1两端通过锚垫板4和锚具6进行锚固，且钢绞线1两端还设有穿心式压力传感器5，穿心式压力传感器5连接外部的压力分析装置7，穿心式压力传感器5位于锚垫板4位置。 

本实施方式中光纤2的主要指标参数如表1所示： 

表1 

指标	参数
		光栅中心波长	1525～1665nm
光栅反射率	＞90%
		3dB带宽	<0.2nm
标准量程	±1000με
		测量精度	1%F.S.
分辨率	＜1με
		工作温度	-30～+80℃

 光纤光栅传感分析装置3通过数据采集、过滤杂波、信号波峰检测、高斯曲线拟合以及加权波长计算等关键步骤来实现波长解调技术，进而完成应变对象的测量；同一断面上应至少选取三根钢丝进行测量，并取平均值作为最终测试值；压力分析装置7是配合光纤光栅传感分析装置3使用的，其精度不低于±1KN。 

光纤光栅传感分析装置3取得测试值后，按下式计算钢绞线有效应变ε： 

$\mathrm{\ϵ}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{\mathrm{\ϵ}}_i}{n}$

ε_i＝(Δλ-ΔTK_t)/k 

Δλ＝λ-λ₀

ΔT＝T-T₀

其中：ε_i为第i测点应变，λ为当前测量中心波长值，λ₀为基准中心波长值，T为当前测量温度值，T₀为基准温度值，K_t为光栅线膨胀系数(0.01nm/℃)，K为光栅应变系数(0.0012nm/10^-6)。 

本实施方式的具体施工过程如下： 

（1）预留测孔 

根据事先确定的测试方案，在浇筑混凝土前，在测试位置预留测试孔模板，尺寸约80×20cm。 

（2）测区清洁 

1)确定待测目标钢绞线测试区域，并标示出每个传感器的中心测点位置； 

2)将测试区域用钢刷、丙酮或相似溶剂除锈，安装前应对测区钢绞线表面进行打磨，清洁。 

（3）安装光纤 

采用专用胶将光线粘贴到目标钢丝上，安装的光纤必须在测区范围内与钢绞线完全接触。 

（4）预测试 

光纤安装完封闭前，连接读数仪，进行预测试，确保安装成功； 

（5）封闭 

1)采用专用材料对测点进项保护性封闭处理； 

2)对测试孔波纹管及混凝土进行修复。 

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种便于预应力损失测试的钢绞线，由多根钢丝绞合而成；其特征在于：至少有3根处于外表面的钢丝上均布置有两处测点，两处测点的距离不小于10cm；所述的测点上粘贴有光纤，光纤的另一端连接外部的光纤光栅传感分析装置。 

2.根据权利要求1所述的钢绞线，其特征在于：钢绞线两端通过锚垫板和锚具进行锚固。 

3.根据权利要求1或2所述的钢绞线，其特征在于：钢绞线两端设有穿心式压力传感器，所述的穿心式压力传感器连接外部的压力分析装置。 

4.根据权利要求3所述的钢绞线，其特征在于：所述的穿心式压力传感器位于锚垫板位置。 

5.根据权利要求1所述的钢绞线，其特征在于：所述的光纤的光栅中心波长为1525～1665nm。 

6.根据权利要求1所述的钢绞线，其特征在于：所述的光纤的光栅反射率不小于90％。 

7.根据权利要求1所述的钢绞线，其特征在于：所述的光纤的3dB带宽小于0.2nm。