[发明专利]边坡锚索预应力状态监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预应力状态的监测方法，尤其涉及动态边坡锚索预应力状态监测方法。

背景技术

锚索是各种边坡结构的重要受力构件。施工过程中为保证结构的安全和施工的顺利进行,必须准确测量索力。索力大小是衡量锚索结构是否处于正常工作状态的重要标志，因此在锚索的施工和使用过程中必须准确了解索力的状况。锚索是一种内部高次超静定结构，通过调整锚索的索力可以使锚索的线形和内力达到理想状态。但是，如果实际索力偏离了设计索力，这种偏离会使锚索之间产生偏载（偏载可能导致锚索断裂）。通过对锚索索力的动态监测，不仅能得到锚索索力的动态变化趋势，为总体上评价锚索的运营状况提供依据，而且能在一定程度上检测锚索的锚固系统、防护系统是否完好，锚索是否发生锈蚀等，为其及时维护提供客观依据。

边坡预应力锚索的索力检测困难，目前由于缺乏相应的监测和养护，世界各地出现了大量钢绞线损坏事故，带来经济和生命财产损失。

目前，国内外的索力检测技术一般采用3种方法：(1)千斤顶张拉法；(2)压力传感器法；(3)频率法。目前最常使用的几种索力的检测方法都或多或少的存在着缺点，已经无法满足索力在线动态监测的要求，他们各自的具体优缺点：

千斤顶张拉法简单易行，是施工中控制索力最常用、实用的方法。若使用0.3～0.5级的精密压力表，测定的索力精度可达1%～2%。它最适合在建工程施工过程中对索力的测量和调整，但由于千斤顶液压表本身的一些特性，有指针易偏位，高压时指针会激烈变动，人工读数误差较大，荷载示值需转换等缺点，不适用于成建后的在线动态索力监测。

压力传感器法通常用电阻应变片、振弦和光纤光栅等作为敏感器元件，其突出的问题有三，其一是粘合剂问题，这就制约了压力传感器的精度、线性度及使用范围；其二是钢绞线的变形与敏感元件的变化有一个滞后，这就决定其动态响应差，很难适应动态在线检测要求；其三是钢绞线长期受交变应力作用，且并非每次均在弹性范围内，导致其使用有效寿命短，且价格昂贵，所以使用效果不理想。

频率法（也称振动法）适用在建结构，也适用成建结构的钢绞索力在线动态检测。但是钢绞线在张紧状态下其自由振动方程的解要受缆索的垂度、刚度、斜度和边界条件等多因素影响。同时，利用频谱图自动求解钢绞线的第n阶自振频率和相邻两阶的频率差也是很困难的。而且得出的结果可靠性取决于拾振器的安装位置，钢索是否起振等因素，不能实现全天候监测。

由于预应力技术的独特优势，已经在土木工程中得到大量的应用，如边坡预应力锚索，桥梁拉索等，同时边坡安全稳定性依赖于锚索预应力的大小。目前，预应力筋材主要采用的是钢绞线，因此对钢绞线索力的检测、监测成为预应力工程界关注的一个焦点，但是索力的动态检测技术一直没有得到有效解决。因此，对锚索进行动态监测，及时了解锚索的施工质量和服役状态是十分必要的。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的边坡预应力锚索的索力检测存在的缺陷，而提供一种新型边坡锚索预应力状态监测方法，所要解决的技术问题是保证测试结构简单、实现全天候动态取样，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种边坡锚索预应力状态监测方法，该方法包括如下步骤，

第一步，确定检测用磁通传感器的激励线圈匝数和电流；

第二步，对待测边坡锚索和检测用磁通传感器进行拉力试验，确定拉力与磁导率之间的关系；

第三步，在待测边坡锚索上安装设计好的磁通传感器；

第四步，在计算机中对第三步磁通传感器传出的数据进行监控分析，实时监测锚索预应力。

前述的边坡锚索预应力状态监测方法，所述磁通传感器内包括套筒式磁路。

前述的边坡锚索预应力状态监测方法，所述边坡锚索内设置有钢绞线。

前述的边坡锚索预应力状态监测方法，所述钢绞线由镀锌钢丝绕制而成。

前述的边坡锚索预应力状态监测方法，所述第三步中安装磁通传感器时，预留引线到地面上。

借由上述技术方案，本发明锚索有效应力监测方法至少具有下列优点：

磁通传感器具有输出功率大、结构简单、信号强、寿命长（可达50年）、过载保护能力强和响应好等优点，不但适用于静态测量，而且适用于在线索力动态检测，并可以全天候适时采样，同时锚索表面的防腐层和保护塑料套管对测量结果无影响，并且还可以测试锚索的腐蚀状况，是锚索健康监测最具潜力的方法。