[发明专利]一种后张预应力混凝土结构钢绞线锈蚀监测方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程结构健康监测技术，尤其是涉及钢筋混凝土结构耐久性技术，应用于后张预应力混凝土结构内预应力损失与钢绞线锈蚀长期监测或定期检测。

背景技术

现有技术及存在问题：从化学成分和晶体结构上来看，钢绞线的含碳量大，微电池锈蚀的阴极多，因而锈蚀倾向显著；钢绞线发生局部锈蚀将使其抗拉承载力受到严重削弱，这对正常工作状态下处于较高应力状态的钢绞线而言会产生严重的破坏，因此对钢绞线锈蚀进行长期监测十分重要。但目前对钢绞线锈蚀监测的方法或传感器设计相对缺乏，现有技术主要有两类方法：(1)采用混凝土垫层和布里渊光纤缠绕的方法对钢绞线受腐蚀膨胀进行监测，但存在锈蚀产物膨胀受周围混凝土约束，导致初期难以监测或灵敏度较差的现象，且光纤缠绕影响了离子和水分的渗入，不能保证腐蚀条件与真实情况一致；(2)现场检测技术，X射线法、半电池电位法等一系列运用于钢筋混凝土结构锈蚀监测的现场检测技术都可以运用于钢绞线的锈蚀监测。但这些方法存在许多不足，电化学方法受到混凝土内环境或各种离子干扰，实测数据与真实情况差别较大，人工检测采用的物理方法无法准确监测钢绞线锈蚀的初始时间，且不适合频繁的检测，因此不适合进行长期在线监测应用。

发明内容

本发明的目的解决后张预应力混凝土结构预应力钢绞线初始锈蚀时间与锈蚀程度的长期在线监测，并可监测结构长期预应力损失，通过构造钢丝薄片处于平面应力状态，并预留锈蚀监测面实现对后张预应力混凝土结构内钢绞线初始锈蚀时间和锈蚀程度的定量监测。

为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：

一种后张预应力混凝土结构钢绞线锈蚀监测方法，所述监测方法包括步骤：

1)取与钢绞线所用同牌号高强钢丝在中部进行切割，形成矩形薄片截面，该薄片作为传感元件；

2)取矩形截面的宽度方向的一个侧面作为锈蚀监测面(8)，沿钢丝截面高度方向的两侧面不同高度设置连续应变测点(4)；

3)对锈蚀监测面之外的其它3个表面采用聚酯材料进行防腐保护，聚酯材料与钢丝间采用防腐处理；

4)将该薄片与辅助框架连接形成锈蚀监测装置，对中间钢丝薄片施加预拉应力，其中锈蚀监测钢丝薄片初始预拉应力等于实际监测钢绞线的张拉控制应力；

5)钢丝薄片锚固后通过锈蚀监测装置两侧横梁作用上下边框产生预压应力，薄片形成平面应力状态；

6)张拉结束后，在注浆前将锈蚀监测装置放入钢绞线套管内靠近锚固端位置、弯矩最大位置或其他待监测部位，设置锈蚀监测面朝向侵蚀离子侵入方向；

7)注浆凝固硬化后锈蚀监测装置与结构形成整体，锈蚀监测装置可与结构整体一起变形；

8)通过钢丝薄片截面不同高度处连续应变测点监测数据，判断预应力钢绞线初始锈蚀时间；通过相应程序计算锈蚀程度与锈蚀速率；根据未锈蚀截面上连续应变测点长期的应变变化判断结构预应力损失。

所述锈蚀监测装置(13)包括框架(1)、中部钢丝薄片(2)和钢丝锚具(7)，在钢丝薄片截面高度方向距所述锈蚀检测面(8)不同高度处设置连续应变测点(4)并通过钢丝锚具(7)安装在框架(1)中，所述钢丝锚具(7)对中部钢丝薄片(2)进行预应力加载并锚固。

所述锈蚀监测装置(13)埋设前，其框架(1)的上下边框、两侧横梁与钢丝锚具需做防腐处理，防止使用过程发生腐蚀；其中部钢丝薄片(2)与左右横梁接触部位需做电隔离(绝缘)处理，避免发生异金属电偶腐蚀。

所述连续应变测点(4)高空间分辨率分布式光纤，通过高性能胶水粘贴在预应力中部钢丝薄片(2)截面上，通过传输光纤与相应解调仪连接。

所述连续应变测点(4)上靠近钢丝锚具(7)处预留一段光纤不与预应力钢丝薄片(2)粘贴，用于监测温度并进行温度补偿。

所述分布式应变测点(4)采用一系列链式应变片组，所述每个链式应变片组内有10个应变测量片和1个用于温度补偿的温度补偿片。

所述链式应变片组内应变片栅长0.6mm，相邻应变片中心距1mm，通过高性能胶水粘贴在预应力中部钢丝薄片(2)截面上的不同高度处，所述应变片组通过焊接端子和导线与相应的应变仪连接，连续监测长度方向上各测点的平均应变。