[发明专利]一种用于监测锚固松紧的压电陶瓷系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种用于监测锚固松紧的压电陶瓷系统及监测方法。

背景技术

预应力钢绞线锚固松紧情况对保证预应力结构的安全可靠性至关重要，目前多用于承受载荷的结构构件以及岩土体的支挡，通过预应力的施加可以有效的提升结构的刚度，推迟结构裂缝的发展，增加构件的耐久性，以及岩体或支挡结构的稳定性，保证结构的安全。

目前来说预应力损失总体上由以下三部分组成：

1、传力锚固时的损失：该部分损失主要包括预应力筋与管道壁之间摩擦引起的损失σ_l1，锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩造成的损失σ_l2，钢筋与台座间的温差引起的损失σ_l3，混凝土弹性压缩引起的损失σ_l4。

2、传力锚固后的损失：该部分损失与时间有关，主要包括预应力筋松弛引起的损失σ_l5和混凝土收缩徐变造成的损失σ_l6。

由于以上种种原因导致了预应力钢绞线在实际应力水平中难以始终保持初张拉力的应力水平，因而造成预应力损失，轻则造成结构开裂，重则产生结构失效甚至垮塌。因此对于实时掌握预应力钢绞线的锚固松紧情况具有十分重要的意义。

然而，预应力钢绞线位置隐蔽，尤其是后张法，当预应力张拉完毕并压浆后，对于预应力结构的质量控制难度加大。目前对于预应力检测技术多采用有损检测，且无法实现长期监测。采用钢筋切断法将预应力束外部混凝土结构剥除，切断部分钢绞线来检测预应力大小。该方法操作复杂，且对结构会产生不可逆的伤害；钢筋应力释放法能够测试结构的应力，但是切割速度、切割温度等均为测试应力的扰动因素。因此若需要实现对预应力结构的长期监测，无损检测将是一种重要的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于监测锚固松紧的压电陶瓷系统及监测方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于监测锚固松紧的压电陶瓷系统，包括夹具、锥形夹片以及监测系统，锥形夹片沿轴向设有用于夹持钢绞线组的轴向通孔，锥形夹片通过夹具套设在锥形夹片外侧缩小锥形夹片直径夹紧钢绞线组，锥形夹片外侧设有环形凹槽，锥形夹片的环形凹槽内设有环形压电陶瓷片，环形压电陶瓷片外侧设有环氧树脂层，环氧树脂层外侧设有屏蔽壳，还包括贴设于钢绞线组端部的压电陶瓷片，

监测系统包括与压电陶瓷片连接的高压放大器以及与环形压电陶瓷片连接的高频信号采集器，高压放大器连接有信号函数发生器，信号函数发生器用于检测信号的发射，高压放大器用于检测信号的放大，高频信号采集器用于通过环形压电陶瓷片进行信号采集，高频信号采集器连接有信号处理模块，信号处理模块用于对高频信号采集器采集的信号进行处理并将处理结果保存与公示。

进一步的，锥形夹片管壁沿轴向设有开口槽，或者锥形夹片由左半锥形夹片和右半锥形夹片拼合而成。

进一步的，锥形夹片的轴向通孔内壁沿轴向均布有多个齿形槽。

进一步的，锥形夹片的通孔内钢绞线组由多条钢绞线螺旋绕制而成。

进一步的，信号函数发生器发射信号为100Hz-1MHz的扫频信号，发射方式为连续发射和间断发射。

进一步的，信号处理模块连接有检测报警系统，检测报警系统为声光报警。

一种用于监测锚固松紧的压电陶瓷系统的锚固松紧监测方法，包括以下步骤：

步骤1，将压电陶瓷片作为信号激励端贴设在待检测钢绞线组端部，将环形压电陶瓷片作为信号接收端贴设在待检测钢绞线组锚固件侧壁；

步骤2，利用信号函数发生器产生的信号经由高压放大器对信号激励端进行激励，由粘贴在钢绞线组侧壁上的信号接收端接收；

步骤3，通过与信号接收端连接的信号处理模块将收集到的信号进行分析得到峰值信号，与信号函数发生器发射信号初始值作对比，如果得到的峰值信号小于信号函数发生器发射信号初始值，说明钢绞线与锚固件松动，如果得到的峰值信号等于信号函数发生器发射信号初始值，说明钢绞线与锚固件接触良好。

进一步的，步骤1中，将锥形夹片套设在待检测钢绞线组，然后通过夹具将锥形夹片与锥形夹片紧固，将压电陶瓷片作为信号激励端贴设在待检测钢绞线组端部，压电陶瓷片的正负极连接于高压放大器，将高压放大器连接于信号函数发生器；将环形压电陶瓷片作为信号接收端贴设在锥形夹片的环形凹槽内，然后将环形压电陶片外侧依次设置环氧树脂层和屏蔽壳，将环形压电陶片正负极连接于高频信号采集器。