[发明专利]一种高铁箱梁钢绞线预应力施工高可靠度实时监控系统和方法

说明书

本发明公开了一种高铁箱梁钢绞线预应力施工高可靠度实时监控系统和方法，所述系统包括多测点智能钢绞线、数据采集传输模块和数据处理模块，其中：所述多测点智能钢绞线用于替代箱梁中的普通钢绞线承担荷载，并实现对梁体内的多个位置的预应力进行自我感知；所述数据采集传输模块用于对多测点智能钢绞线自我感知的预应力数据进行抓取，并传输到数据处理模块；所述数据处理模块用于处理智能钢绞线自我感知的预应力物理信号，将数据采集传输模块传来的预应力光波信号转化为预应力筋张拉力，并将处理后的数据进行分类并存储。本发明能够对高铁箱梁多个截面预应力的实时数值和损失情况进行监测，保证了高铁箱梁的安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于土木工程智能监测领域，涉及一种高铁箱梁钢绞线预应力施工高可靠度实时监控系统和方法。

背景技术

预应力混凝土箱梁是高铁桥梁的重要构件，其钢绞线的实际预应力大小以及损失情况，直接影响了箱梁的安全性和可靠性。然而在实际工程中发现，预应力混凝土收缩、蠕变、热应变、预应力筋松弛、钢筋锈蚀以及铺具变形和许多其他因素，都将导致预应力损失。尤其是在冬季进行的蒸汽养护的箱梁，严寒的外界环境和高温高湿的蒸养氛围必然会对预应力造成一定的影响，所以有必要提出一种科学便捷的预应力监测系统。

传统针对钢绞线预应力的控制和监测主要有以下几个方法：第一，针对钢绞线的张拉力控制方面，首先，通过理论计算和工程经验得到钢绞线两端应该施加预应力的设计值，然后利用张拉设备在钢绞线的两端施加计算得到的预应力，进而完成箱梁的预应力施加和控制。然而，实际工程中预应力筋孔道往往是曲线型，孔道的曲折摩擦和各种人为施工因素，导致箱梁内部的各个截面的预应力大小与理论计算结果存在一定的偏差，所以仅控制两端施加张拉力的大小存在一定的局限性。第二，针对钢绞线张拉力检测方面，存在有损检测和无损检测两类方法，其中有损检测方法有智能反拉法和应力释放法，这些方法会对预应力的梁体造成损坏，并且只能进行局部区域的检测。无损检测方法包括超声波技术检测方法和等质量法，这两种方法不会对梁体造成损坏，但是也仅仅可以对锚下的预应力进行数据的采集。

相比上述提及的传统预应力监测方法，光纤光栅具有明显的优势。首先，在一根裸光纤上可以刻出多个预应力光栅测点，利用这样多刻点的光纤就可以制作多测点的智能钢绞线，这样就可以根据实际工程的需要，对箱梁内部多个关键截面的预应力进行监测。其次，同一根智能钢绞线的光栅测点为串联关系，这样一根多测点的智能钢绞线只需一条信号通道，大大减少了出线的数量，提高了现场布设的效率。此外，光纤光栅传感器具有体积小、抗干扰能力强以及耐久性好等优点，可以在恶劣的土木工程施工环境下使用。

发明内容

针对铁路大型箱梁蒸养制造健康监测与质量控制重大需求，本发明提供了一种高铁箱梁钢绞线预应力施工高可靠度实时监控系统。本发明能够对高铁箱梁多个截面预应力的实时数值和损失情况进行监测，保证了高铁箱梁的安全性和可靠性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高铁箱梁钢绞线预应力施工高可靠度实时监控系统，包括多测点智能钢绞线、数据采集传输模块和数据处理模块，其中：

所述多测点智能钢绞线用于替代箱梁中的普通钢绞线承担荷载，并实现对梁体内的多个位置的预应力进行自我感知；

所述数据采集传输模块用于对多测点智能钢绞线自我感知的预应力数据进行抓取，并传输到数据处理模块；

所述数据处理模块用于处理智能钢绞线自我感知的预应力物理信号，将数据采集传输模块传来的预应力光波信号转化为预应力筋的张拉力，并将处理后的数据进行分类并存储。

一种利用上述系统进行高铁箱梁钢绞线预应力施工高可靠度实时监控的方法，包括如下步骤：

步骤一、根据高铁箱梁预应力筋孔道的曲折程度和实际工程经验，确定张拉预应力测点的数量和位置；