[发明专利]一种可监控的预应力构件、预应力损失监控方法、制造方法

说明书

本发明公开了一种可监控的预应力构件、预应力损失监控方法及制造方法。可监控的预应力构件包括预应力构件本体、长标距碳纤维应变传感单元、电子标签单元、微电路板、以及预应力构件表面输出端口。所述预应力筋表面设置的长标距碳纤维应变传感单元包括至少一个长标距碳纤维应变传感元件，沿预应力筋轴向布设于预应力筋表面；通过预应力构件内置微电路板并联连接后，再经由预应力构件表面输出端口获取各个长标距碳纤维应变传感单元的信号；并结合内置电子标签，方便读取获知预应力构件的生产信息、使用情况、方位位置等信息，满足对预应力构件实时定位、追踪和监控，从而实现在预应力构件的使用过程中智能精细化管理。

技术领域

本发明涉及一种可监控的预应力构件以及该构件的预应力损失监控方法，将高耐久的长标距碳纤维传感技术与无线射频(RFID)技术融合，实现土木工程领域中预应力构件从生产制作环节到使用环节中智能精细化管理。

背景技术

由于预应力技术具有减小构件尺寸、节约材料、减轻自重等优点，预应力混凝土构件已经广泛应用于大型桥梁、道路、及预制建筑等众多土木工程。预应力构件的张拉量是决定构件抗弯性能、承载能力的主要参数，因此预应力构件制作过程中的品质管理显得尤为重要。另外，当预应力构件使用于结构中后，伴随着钢筋锈蚀、蠕变、混凝土开裂等劣化损伤的出现，会导致构件的预应力水平降低、刚度下降等问题。传统预应力损失检测手段是通过在预应力构件端部的锚具上安置压力传感器，根据预应力放张前后轴力变化来控制预应力。然而，由于构件在置入预应力后会出现弯曲变形导致锚具与结构端部发生偏移，因而影响压力传感器的测量精度。此外，外置的压力传感器容易受到外界如空气湿度、温度热膨胀等影响，出现传感器失效或与结构分离的问题，因而难以满足长期监测项目的要求。针对以上问题，需要有一种准确实时的监控系统来追踪构件的实时使用状况。

碳纤维应变传感技术开始在土建交通工程结构的结构检测和监测技术中已得到关注。碳纤维是一种高强度的耐腐蚀结构材料，同时还具有力阻特性,可通过常用的电桥电路实现应力(应变)测量。作为一种新型传感材料，不但比传统的金属电阻应变式传感器更具有长期的稳定性，而且碳纤维材料受力而引起的电阻变化主要来自于电阻率变化而不是传感元件的尺寸变化，因此与传统电阻应变式传感器的金属传感材料相比碳纤维具有灵敏度高和横向效应小的特点。在实际传感性能的调查研究中，发现以碳纤维为基材的通过长标距封装方法，制作长标距应变传感元件满足稳定的应变测量，可实现了小级别应变变化的测量。[参考文献：一种分布式高精度长标距碳纤维应变测试装置及测试方法,CN102494603A]。在此基础上，利用应力集中原理对碳纤维传感材料实施预制切口增敏措施，以满足碳纤维传感材料对于微小应变范围内准确度和精度的要求。[参考文献：一种长标距碳纤维应变传感器件,CN103868445A]碳纤维传感材料由于可塑性强、力学性能好、和长期性能稳定的特点，适合与混凝土结构构件结合以达到智能化设计，实现高精度、高耐久的传感材料。

另外一方面，RFID电子标签作为一种新兴产品信息监控技术逐渐开始应用于制造业、零售业等物流系统。通过在产品制作环节上置入RFID电子标签，并写入索引产品信息的电子代码，关联系统中产品如：名称、型号、材料、实施标准、检验报告等重要参数。从而可以方便地自动化追踪产品在传送、物流、销售等各个环节的信息，因而大大减少或消除获取数据所需的劳动力，提高数据的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可监控的预应力构件以及该构件的预应力损失监控方法，通过融合长标距传感技术以及RFID追踪技术，满足自动化读取获知预应力构件的生产信息、使用情况、方位位置等信息，以达到对预应力构件实时定位、追踪和监控的目的。

本发明同时提供了上述预应力构件的制造方法。

为实现上述目的，本发明提供的可监控的预应力构件采用如下技术方案：