專利名稱：監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力加固工程技術(shù)得到迅速發(fā)展并應(yīng)用于高速公路、城市大中跨徑混凝土 連續(xù)(剛構(gòu))箱梁橋結(jié)構(gòu)體系中。它具有結(jié)構(gòu)剛度大、行車平順、伸縮縫少、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低、適用 于多種跨度等優(yōu)點(diǎn)。為了減少和控制箱腹板主拉應(yīng)力，防止腹板混凝土開裂，在箱梁腹板設(shè) 置豎向預(yù)應(yīng)力筋已經(jīng)成為設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。用精扎螺紋鋼筋作為混凝土箱梁腹板豎向 預(yù)應(yīng)力筋，它具有連接不受焊接約束，錨固方便，施工簡單，強(qiáng)度高，松馳性能佳等優(yōu)點(diǎn)，至 目前為止我國已建和在建的單跨跨徑超過IOOm的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)(剛構(gòu))箱梁橋梁中應(yīng) 用精扎螺紋鋼筋豎向預(yù)應(yīng)力體系已達(dá)數(shù)百座之多。它的不足之處是許多混凝土箱梁橋在施 工和運(yùn)營過程中腹板還是存在不同程度的開裂，尤其是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的腹板 比較明顯。為了解決這一難題，人們?cè)噲D采用施加腹板豎向預(yù)應(yīng)力以防止混凝土箱梁橋腹 板的開裂，但效果不很理想。究其原因，造成豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉力失效的主要因素是第一次 初張拉不到位引起的。由于豎向預(yù)應(yīng)力筋短，張拉過程中延伸量相對(duì)縱向預(yù)應(yīng)力筋要小得 多，且數(shù)量眾多(100米跨，一般在2000根以上)，在張拉后僅靠人工擰緊錨固螺母難以獲得 設(shè)計(jì)張拉力，如果擰緊錨固螺母的緊固力度不夠，就會(huì)出現(xiàn)幾乎失效現(xiàn)象，豎向預(yù)應(yīng)力筋就 成了擺設(shè)。即使通過計(jì)算能確定擰緊螺母的扭矩值，采用扭力板手?jǐn)Q緊螺母，或采用二次張 拉，但人為因素的影響依然很大?，F(xiàn)有預(yù)應(yīng)力加固工程技術(shù)應(yīng)用于桁架橋、軌道梁等高頻高強(qiáng)活載鋼結(jié)構(gòu)中的高強(qiáng) 緊固螺栓與螺母結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其螺母在長期使用過程中容易松動(dòng)；目前僅能通過室內(nèi)試驗(yàn) 確定扭矩系數(shù)以設(shè)定初始扭矩的辦法保證初始預(yù)緊力，而對(duì)于使用過程中的預(yù)緊力無法確 定，并且對(duì)剛剛施工完畢的螺栓也無法做出定量評(píng)定；承拉鑄鋼支座是連接PC軌道梁與 墩臺(tái)的重要結(jié)構(gòu)部件，承拉鑄鋼支座的上端是澆筑在PC軌道梁體內(nèi)的，而下端是靠四根長 950 mm、直徑為36 mm的錨固螺桿固定在墩臺(tái)上，錨固螺桿的安裝力矩為800 Nm。由于承 拉鑄鋼支座安裝結(jié)構(gòu)的特殊性，一旦支座被固定到墩臺(tái)上之后，連接混凝土墩臺(tái)和支座的 錨固螺桿就固定在墩臺(tái)內(nèi)部的鋼制錨箱中。所以，在日常軌道梁線路的運(yùn)營安全維護(hù)過程 中就很難掌握它們?cè)诙张_(tái)錨箱內(nèi)安全使用的變化情況，這是很難掌握PC軌道梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 是否處在安全使用范圍內(nèi)的主要原因之一。再者，一方面輕軌建設(shè)所使用的錨固螺桿在鍛 造和機(jī)加工及熱處理過程中，在加工的各工藝流程中雖然采取了嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)措施，但 錨固螺桿及其他受力構(gòu)件中存在的微小加工缺陷仍給檢驗(yàn)提出了更高的要求，一旦有微小 加工缺陷的錨固螺桿及受力構(gòu)件未曾檢出，安全隱患就不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除。另外，自然條 件也對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件的耐久性使用產(chǎn)生相應(yīng)的影響。因此，如何掌握錨固螺桿在錨箱內(nèi)的疲 勞、斷裂、松動(dòng)或腐蝕變化等情況是確保PC軌道梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)安全的關(guān)鍵因素。正是由于錨 固螺桿的工作環(huán)境處于混凝土和鋼制錨箱的屏蔽下，一般的射線檢測已不可能，且其受力 情況復(fù)雜，監(jiān)測的數(shù)量龐大，所以一般的無損監(jiān)測方法難度大、效率低。依據(jù)以前掌握的資料，錨固螺桿在錨箱內(nèi)的“健康”狀況是未知的，這就是嚴(yán)重的安全隱患。仍然使用傳統(tǒng)PC 軌道梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)營過程中的定期維護(hù)檢修技術(shù)已滿足不了其安全性要求。而目前的檢測 方法有通過安裝傳感器、貼應(yīng)變片、鋼桿鉆孔聲波測距等獲得應(yīng)變來換算預(yù)應(yīng)力及油表控 制法和慣用的拉拔試驗(yàn)等。前述傳感器檢測方法，所用傳感器數(shù)量較多，對(duì)于較大工程則成本過高，僅適用于 科研；前述貼應(yīng)變片檢測方法，操作麻煩，干擾施工且不方便，不能重復(fù)使用，僅適于小范圍 科研；前述鋼桿鉆孔聲波測距檢測方法，需要在鋼桿鉆孔，并測量初始長，要求端面平整，操 作麻煩，準(zhǔn)確性不高；還有油表控制法，對(duì)損失判斷粗糙，其精度偏低且不能長期監(jiān)測錨桿 預(yù)應(yīng)力的大小；慣用的拉拔試驗(yàn)僅能粗糙的估計(jì)錨桿承載力，不能起到動(dòng)態(tài)監(jiān)測的作用，且 屬于損壞性檢測，適應(yīng)面窄。另外，砼箱梁橋腹板豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉力的檢測方法，是針對(duì) 砼箱梁橋特點(diǎn)而采用波紋套管預(yù)埋成孔，應(yīng)用范圍窄，其計(jì)算模型是用能量法計(jì)算，它影響 測試精度；其計(jì)算程序中僅有豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)的計(jì)算方程，不適合錨桿、錨索及螺栓等 其它緊固構(gòu)件的預(yù)緊力檢測；該檢測方法的測試裝置龐雜，集成度不高，而且現(xiàn)場要配備較 多的輔具才能工作。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述情況，本實(shí)用新型的目的是提供一種監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力 鋼桿智能錨固系統(tǒng)，該智能錨固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)方便，它不僅能適應(yīng)大面積檢測要 求，且檢測成本低，測試精度高，系統(tǒng)適應(yīng)面廣，功能多，適應(yīng)性強(qiáng)，使用安全可靠，便于普及 推廣。為解決上述任務(wù)，測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，它包括于 選定的加固對(duì)象內(nèi)植入鋼桿及托板和螺母，使鋼桿預(yù)埋段與加固對(duì)象結(jié)合并經(jīng)張拉成預(yù)應(yīng) 力鋼桿，鋼桿預(yù)埋段包括錨固段和自由段，于預(yù)應(yīng)力鋼桿外端設(shè)置外露段，于該外露段頂 端處設(shè)一加速度傳感器及擊振器，加速度傳感器與智能測力儀連接，該智能測力儀中內(nèi)置 信號(hào)采集器，信號(hào)分析裝置，多功能計(jì)算程序卡，充電電池和控制主板。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及精度提高，其進(jìn)一步措施是。鋼桿預(yù)埋段中的錨固段與加固對(duì)象結(jié)合的方式是鉆孔灌漿錨固。鋼桿預(yù)埋段中的錨固段與加固對(duì)象結(jié)合的方式是混凝土現(xiàn)澆錨固。預(yù)應(yīng)力鋼桿外露段長即螺母頂面至預(yù)應(yīng)力鋼桿頂端處的長L2應(yīng)大于預(yù)應(yīng)力鋼桿 直徑的4倍。預(yù)應(yīng)力鋼桿預(yù)埋段的材料是選用剛性材料制作。預(yù)應(yīng)力鋼桿預(yù)埋段的剛性材料為螺紋鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼桿預(yù)埋段的材料是選用柔性材料制作。預(yù)應(yīng)力鋼桿預(yù)埋段的柔性材料為鋼索。本實(shí)用新型采用監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，它包括于 選定的加固對(duì)象內(nèi)植入鋼桿及托板和螺母，使鋼桿預(yù)埋段與加固對(duì)象結(jié)合并經(jīng)張拉成預(yù)應(yīng) 力鋼桿，鋼桿預(yù)埋段包括錨固段和自由段，于預(yù)應(yīng)力鋼桿外端設(shè)置外露段，于該外露段頂 端處設(shè)一加速度傳感器及擊振器，加速度傳感器與智能測力儀連接，該智能測力儀中內(nèi)置 信號(hào)采集器，信號(hào)分析裝置，多功能計(jì)算程序卡，充電電池和控制主板的技術(shù)解決方案，克服了現(xiàn)有監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)使用成本高，操作維護(hù)不方 便，測試精度低，測試裝置龐雜、集成度低，應(yīng)用范圍窄，不能滿足現(xiàn)場對(duì)預(yù)緊力施工質(zhì)量進(jìn) 行大面積檢測及因預(yù)應(yīng)力損失過大或張拉不到位而導(dǎo)致錨桿失效等缺陷。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果( I )預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋錨桿張拉力檢測儀將信號(hào)采集器、信號(hào)分析裝置、多功能計(jì) 算程序卡等必要部件集成為一個(gè)整體，它簡化了設(shè)備，能適應(yīng)大面積檢測要求；(II)預(yù)應(yīng)力鋼桿外露段長大于預(yù)應(yīng)力鋼桿直徑的4倍，能將剪切效應(yīng)對(duì)計(jì)算方程 精度的影響降低到5%以內(nèi)；(III)鋼桿內(nèi)端與加固對(duì)象固聯(lián)的方式是根據(jù)加固工程的不同特點(diǎn)，大大擴(kuò)展了應(yīng) 用范圍；(IV)選用剛性材料或柔性材料制作預(yù)應(yīng)力鋼桿的預(yù)埋段，使要求鋼桿曲線布置或 直線布置的加固工程都能得到有效監(jiān)測；(V)多功能計(jì)算程序卡內(nèi)存儲(chǔ)了多種常用螺母與螺紋鋼桿組合的計(jì)算程序，增加 了使用功能，提高了適應(yīng)性；(VI)計(jì)算程序中的方程基于階梯形固端懸臂梁模型建立，消除了處于加固對(duì)象內(nèi) 的系統(tǒng)邊界條件及幾何參數(shù)對(duì)計(jì)算精度的影響，采用解析法解算模型，解算結(jié)果更精確；(W)本監(jiān)測系統(tǒng)是使用測試預(yù)緊力的方式監(jiān)測加固工程動(dòng)態(tài)的，它比使用測試位 移的方式更準(zhǔn)確，而且使加固工程動(dòng)態(tài)監(jiān)測不準(zhǔn)確的難題得到有效解決；(VDI)它徹底地解決了預(yù)緊力損失過大、張拉不到位導(dǎo)致加固失效及預(yù)應(yīng)力加固工 程動(dòng)態(tài)無法監(jiān)測等難題，對(duì)防止預(yù)應(yīng)力加固工程失效、提高加固工程的穩(wěn)定性和可靠性具 有重要的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果，商業(yè)前景十分可觀；(IX)結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)快捷、方便、安全，可重復(fù)安裝，集成度高，便于攜帶，使用 成本低，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，測試范圍在O 200噸之間，便于普及推廣。本實(shí)用新型適合需要大面積監(jiān)測的預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)加固工程，如不穩(wěn)定巖土體邊 坡、深基坑、擋土墻、煤礦巷道、混凝土箱梁橋，高強(qiáng)螺栓聯(lián)接鋼結(jié)構(gòu)等。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型的測試系統(tǒng)和操作流程作進(jìn)一步詳 細(xì)的說明。

圖1為本實(shí)用新型監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)的主視 圖。圖2為本實(shí)用新型監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)中預(yù)應(yīng) 力鋼桿預(yù)緊力計(jì)算原理圖。圖3為本實(shí)用新型監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)中預(yù)應(yīng) 力鋼桿內(nèi)端預(yù)埋段采用柔性材料制作的結(jié)構(gòu)圖。圖4為本實(shí)用新型監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力 鋼桿張拉力與螺母長內(nèi)的橫截面抗彎剛度關(guān)系曲線圖。圖中1、加固對(duì)象，2、錨固體，3、鋼桿，3a、預(yù)應(yīng)力鋼桿，4、托板，5、螺母，6、外露 段，7、擊振器，8、智能測力儀，81、加速度傳感器，82、信號(hào)采集器，83、信號(hào)分析裝置，84、多功能計(jì)算程序卡，85、充電電池，86、控制主板，87、磁力吸座，L-螺母5底面至預(yù)應(yīng)力鋼桿 3a外露段6頂端面的長，L1-螺母5長，L2-螺母5頂面至預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6頂端面的 長，L3-螺母5底面至加速度傳感器81內(nèi)邊緣的長。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖，監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，它包括于選定 的加固對(duì)象1內(nèi)根據(jù)監(jiān)測要求在規(guī)定位置植入鋼桿3及托板4和螺母5，使鋼桿3預(yù)埋段與 加固對(duì)象1結(jié)合并經(jīng)張拉成預(yù)應(yīng)力鋼桿3a，鋼桿3預(yù)埋段包括錨固段和自由段，鋼桿3的 錨固段與加固對(duì)象1結(jié)合的方式是鉆孔灌漿錨固或混凝土現(xiàn)澆錨固；于預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外端 設(shè)置外露段6，預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6長即螺母5頂面至預(yù)應(yīng)力鋼桿3a頂端面的長L2, L2 應(yīng)大于預(yù)應(yīng)力鋼桿3a直徑的4倍；鋼桿3預(yù)埋段是選用剛性材料中的螺紋鋼筋制作或選用 柔性材料中的鋼索制作，當(dāng)鋼桿3預(yù)埋段選用柔性材料中的鋼索制作時(shí)，須將鋼索與選用 螺紋鋼筋等剛性材料制作的預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6，采用焊接或者扣鎖等方式連接固定成 整體；在預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6頂端處設(shè)一加速度傳感器81及擊振器7，加速度傳感器81 與智能測力儀8連接，該智能測力儀8中內(nèi)置信號(hào)采集器82，信號(hào)分析裝置83，多功能計(jì)算 程序卡84，充電電池85和控制主板86，多功能計(jì)算程序卡84內(nèi)設(shè)有供智能測力儀8調(diào)用 的各種螺母5與鋼桿3組合的計(jì)算程序。多功能計(jì)算程序卡84中相應(yīng)計(jì)算程序方程基于階 梯形固端懸臂梁模型建立，采用解析法求解。使用擊振器7，使預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6產(chǎn)生 微幅振動(dòng)，操作控制主板86的主界面，輸入預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6長L2, L2即螺母5頂面 至預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6頂端面的長，并運(yùn)行信號(hào)采集器82執(zhí)行信號(hào)采集命令，信號(hào)采集 器82拾取預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6的振動(dòng)電信號(hào)，該振動(dòng)電信號(hào)經(jīng)信號(hào)分析裝置83轉(zhuǎn)換成 預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6的固有頻率譜且由控制主板86的主界面顯示，在控制主板86的主 界面中選中固有頻率，并將選中的固有頻率傳輸給多功能計(jì)算程序卡84中相應(yīng)計(jì)算程序， 從而獲取預(yù)應(yīng)力鋼桿3a傳給托板4的預(yù)緊力，實(shí)現(xiàn)對(duì)加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的監(jiān)測。本實(shí)用新型的安裝、檢測原理。實(shí)施例A。①施工人員按照預(yù)應(yīng)力加固工程的設(shè)計(jì)圖紙對(duì)錨固系統(tǒng)進(jìn)行定位預(yù)埋，定出安裝 位置和傾角，當(dāng)加固工程要求鋼桿3曲線布置時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6是選用剛性材料 中的螺紋鋼筋制作；鋼桿3預(yù)埋段是選用柔性材料中的鋼索制作，鋼索與預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外 露段6在鋼桿3預(yù)埋段的自由段距托板5的150mm處通過焊接或者扣接等方式連接固定； 施工工序?yàn)榧庸虒?duì)象1內(nèi)鉆孔或預(yù)留安裝位置一安裝鋼桿3 —鋼桿3底部錨固一鋼索與 預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6的焊接或扣接一張拉鎖定一防腐保護(hù)；預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6按 要求預(yù)留4倍鋼桿3直徑以上的預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6長L2,即螺母5底面至加速度傳感 器81內(nèi)邊緣的長。②監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，它包括鋼桿3、托板4和 螺母5與加固對(duì)象1共同的作用，在托板4和錨固體2之間的自由段受拉，使鋼桿3成為 預(yù)應(yīng)力鋼桿3a ；預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6的符號(hào)定義為L_螺母5底面至預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外 露段6頂端面的長，L1-螺母5長，L2-螺母5頂面至預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6頂端面的長， L3-螺母5底面至加速度傳感器81內(nèi)邊緣的長。[0038]③監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，配套的智能測力儀8由 外部聯(lián)接的加速度傳感器81及內(nèi)置的信號(hào)采集器82、信號(hào)分析裝置83、多功能計(jì)算程序卡 84、充電電池85和控制主板86組成，在預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6頂端處使用磁力吸座87將 加速度傳感器81吸附固定，并同時(shí)準(zhǔn)備擊振器7，加速度傳感器81與信號(hào)采集器82連接， 信號(hào)采集器82采集加速度傳感器81產(chǎn)生的電信號(hào)，信號(hào)分析裝置83與信號(hào)采集器82相 連用于分析電信號(hào)并獲得頻譜，多功能計(jì)算程序卡84中設(shè)有預(yù)應(yīng)力鋼桿3a預(yù)緊力與預(yù)應(yīng) 力鋼桿3a外露段6的固有頻率、物理幾何要素有關(guān)的方程，這些方程因螺母5和鋼桿3的 不同而存在差別，方程種類多，測試人員可以根據(jù)加固工程中使用的螺母5和鋼桿3的類別 在多功能計(jì)算程序卡84設(shè)置的方程庫中選取，控制主板86可以啟動(dòng)信號(hào)分析裝置83和信 號(hào)采集器82并調(diào)用多功能計(jì)算程序卡84中的有關(guān)方程，操作控制主板86的主界面輸入預(yù) 應(yīng)力鋼桿3a外露段6長L2并運(yùn)行信號(hào)采集器82執(zhí)行信號(hào)采集命令，使用擊振器7使預(yù)應(yīng) 力鋼桿3a外露段6振動(dòng)，信號(hào)采集器82拾取此預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6的振動(dòng)電信號(hào)，該 振動(dòng)電信號(hào)經(jīng)信號(hào)分析裝置83轉(zhuǎn)換成預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6的固有頻率譜且由控制主板 86的主界面顯示，在控制主板86的主界面中選中固有頻率，并將選中的固有頻率傳輸給多 功能計(jì)算程序卡84，從而獲取預(yù)應(yīng)力鋼桿3a傳給托板4的預(yù)緊力。實(shí)施例B。①經(jīng)施工操作完成了由鋼桿3轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)應(yīng)力鋼桿3a的過程，按要求預(yù)應(yīng)力鋼桿3a 外露段6的長L應(yīng)大于預(yù)應(yīng)力鋼桿3a直徑的4倍，即螺母5底面至預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段 6頂端面的長；預(yù)應(yīng)力鋼桿3a在豎向預(yù)應(yīng)力錨桿擋土墻中普遍使用直徑為ΦΜ的精軋螺 紋鋼筋，配套螺母5高度52mm，外形為六角形，對(duì)邊距為48mm，預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6長L2 等于152mm，即螺母5底面至加速度傳感器81內(nèi)邊緣的長L2等于152mm。②預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6的頂端處通過磁力吸座87固聯(lián)安裝加速度傳感器81， 加速度傳感器81的振動(dòng)方向應(yīng)垂直于預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6軸線，如附圖1所示，加速度 傳感器81選購LC0152型產(chǎn)品，電荷靈敏度為lOOmv/g，頻率測量范圍0. 7至10000Hz，諧振 頻率30kHz、分辨率0. 0002g,重量17g、安裝螺紋為M5，并有配套的磁力吸座87，加速度傳感 器81和磁力吸座87的總重量為32g，加速度傳感器81直徑為16mm。③本實(shí)施例可確定螺母5長L1為52mm ；螺母5頂面至預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6頂 端面的長L2為152mm ；螺母5底面至預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6頂端面的長L=LjL2為204mm ； 螺母5底面至加速度傳感器81內(nèi)邊緣的長L3=LJL2-傳感器直徑為L3186mm ；螺母5長L1和 加速度傳感器81直徑在同一個(gè)加固工程中是固定值，對(duì)于不同的樣本，只要測定螺母5頂 面至預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6頂端面的長L2則整個(gè)階梯形固端懸臂梁模型的幾何要素就得 到確定，幾何要素是求解方程的關(guān)鍵。④加速度傳感器81通過屏蔽電纜與智能測力儀8中的信號(hào)采集器82相連。⑤數(shù)據(jù)采集器82、信號(hào)分析裝置83、多功能計(jì)算程序卡84與控制主板86之間通 過集成電路連接，點(diǎn)擊智能測力儀8界面通過控制主板86運(yùn)行信號(hào)采集器82和信號(hào)分析 裝置83及調(diào)用多功能計(jì)算程序卡84。⑥連接加速度傳感器81和數(shù)據(jù)采集器82，操作智能測力儀8界面通過控制主板 86運(yùn)行信號(hào)采集器82開始信號(hào)采集，同時(shí)使用擊振器7，該擊振器7應(yīng)能使預(yù)應(yīng)力鋼桿3a 外露段6產(chǎn)生振動(dòng)，由人工采用脈沖方式輕微擊振預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6的頂端處，擊振的方向應(yīng)垂直于預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6軸線，3秒鐘后操作智能測力儀8界面通過控制主 板86使信號(hào)采集器82停止采集并運(yùn)行信號(hào)分析裝置83，對(duì)智能測力儀8界面顯示的固有 頻譜圖進(jìn)行分析，選取預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6的一階振動(dòng)頻率。⑦調(diào)用多功能計(jì)算程序卡84中的方程式進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼桿3a預(yù)緊力計(jì)算。參見附圖2。1)計(jì)算原理。視預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外露段6即包括螺母5的整個(gè)鋼桿3外端，即螺母5頂面至預(yù)應(yīng) 力鋼桿3a外露段6頂端面的長L2為一階梯形固端懸臂梁模型，不同的預(yù)緊力作用下，外套 螺母5部分的預(yù)應(yīng)力鋼桿3a與螺母5及螺母5與托板4之間的接觸程度不同，可以推斷， 不同的預(yù)緊力，預(yù)應(yīng)力鋼桿3a外端外套螺母5的部分有不同的抗彎剛度，則懸臂梁相應(yīng)有 不同的固有振動(dòng)頻率，利用固有頻率與剛度的關(guān)系，通過測試固有頻率，識(shí)別剛度，從剛度 的變化獲得張拉力。使用精確解析法來構(gòu)建剛度與頻率的關(guān)系，較能量法更穩(wěn)定準(zhǔn)確。按三段均勻梁列無阻尼動(dòng)力方程如下
權(quán)利要求1.監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，其特征在于它包括于選定的 加固對(duì)象(1)內(nèi)植入鋼桿(3)及托板(4)和螺母(5)，使鋼桿(3)預(yù)埋段與加固對(duì)象(1)結(jié) 合并經(jīng)張拉成預(yù)應(yīng)力鋼桿(3a)，鋼桿(3)預(yù)埋段包括錨固段和自由段，于預(yù)應(yīng)力鋼桿(3a) 外端設(shè)置外露段(6 )，于該外露段(6 )頂端處設(shè)一加速度傳感器(81)及擊振器(7 )，加速度 傳感器(81)與智能測力儀(8)連接，該智能測力儀(8)中內(nèi)置信號(hào)采集器(82)，信號(hào)分析裝 置(83 )，多功能計(jì)算程序卡(84 )，充電電池(85 )和控制主板(86 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，其特 征在于鋼桿(3)預(yù)埋段中的錨固段與加固對(duì)象(1)結(jié)合的方式是鉆孔灌漿錨固。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，其特 征在于鋼桿(3)預(yù)埋段中的錨固段與加固對(duì)象(1)結(jié)合的方式是混凝土現(xiàn)澆錨固。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，其特 征在于預(yù)應(yīng)力鋼桿(3a)外露段(6)長即螺母(5)頂面至預(yù)應(yīng)力鋼桿(3a)頂端處的長L2S 大于預(yù)應(yīng)力鋼桿(3a)直徑的4倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，其特 征在于預(yù)應(yīng)力鋼桿(3a)預(yù)埋段的材料是選用剛性材料制作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，其特 征在于預(yù)應(yīng)力鋼桿(3a)預(yù)埋段的剛性材料為螺紋鋼筋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，其特 征在于預(yù)應(yīng)力鋼桿(3a)預(yù)埋段的材料是選用柔性材料制作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，其特 征在于預(yù)應(yīng)力鋼桿(3a)預(yù)埋段的柔性材料為鋼索。
專利摘要監(jiān)測加固工程預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的預(yù)應(yīng)力鋼桿智能錨固系統(tǒng)，它包括于選定的加固對(duì)象內(nèi)植入鋼桿及托板和螺母，使鋼桿預(yù)埋段與加固對(duì)象結(jié)合并經(jīng)張拉成預(yù)應(yīng)力鋼桿,鋼桿預(yù)埋段包括錨固段和自由段，于預(yù)應(yīng)力鋼桿外端設(shè)置外露段，于該外露段頂端處設(shè)一加速度傳感器及擊振器，加速度傳感器與智能測力儀連接，該智能測力儀中內(nèi)置信號(hào)采集器，信號(hào)分析裝置，多功能計(jì)算程序卡，充電電池和控制主板的技術(shù)解決方案；克服了現(xiàn)有系統(tǒng)使用成本高，操作維護(hù)不方便，測試精度低，測試裝置龐雜、集成度低，應(yīng)用范圍窄，不能滿足現(xiàn)場對(duì)預(yù)緊力施工質(zhì)量進(jìn)行大面積檢測及因預(yù)應(yīng)力損失過大或張拉不到位而導(dǎo)致錨桿失效等缺陷；它適合需要大面積監(jiān)測的預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)加固工程。
文檔編號(hào)E04G23/02GK201883611SQ201020232149
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者楊滔, 沈明燕, 鐘新谷 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)