[发明专利]一种长期监测PSC结构预应力损失的装置及方法

说明书

本发明公开了一种长期监测PSC结构预应力损失的装置及方法，装置包括N个PZT压电陶瓷传感器，其中M个PZT压电陶瓷传感器安装在预应力筋下表面、L个PZT压电陶瓷传感器安装在中性轴附近、K个PZT压电陶瓷传感器绑扎在上缘架立钢筋下；主梁结构的1/8、2/8、3/8、4/8、5/8、6/8，7/8截面各安装H个PZT压电陶瓷传感器，且所述主梁结构每一个截面的每一层中，一个PZT压电陶瓷传感器沿水平纵向安装，用以记录预应力混凝土结构竖向应力以及剪应力的变化，另外一个PZT压电陶瓷传感器垂直于水平方向安装，用以记录预应力结构纵向应力的变化。本发明可以得到预应力损失发生时间以及预应力损失的大小等信息，为预应力混凝土结构评估提供数据支持。

技术领域

本发明涉及一种长期监测PSC结构预应力损失的装置及方法。

背景技术

预应力混凝土结构在使用期间内，由于各种不利条件和因素的影响，导致预应力混凝土结构产生不同程度的损伤；而造成预应力损失的因素极其复杂，我们很难甚至不可能准确地计算出结构的预应力损失。因此，对预应力损失进行实时长期监测将变得至关重要。

通过在预应力混凝土结构中安装预应力监测传感器，可以直接获取现存的预应力，应用十分方便。目前，常用的传感器类型主要有以下几种:

1)应变片法，即在钢绞线上粘贴应变片，从而获得钢绞线应力的方法。但是由于应变片的防护困难、稳定性差，在实际工程中的应用存在很大的制约性。

2)钢弦式应变测量传感器是通过监测混凝土的应力应变，从而推算预应力筋的损失情况。但是由于混凝土收缩徐变和应变测量滞后等的影响，使得其预测应力损失大小的效果并不是太理想。

3)位移传感器或压力传感器，将传感器安装在锚具与张拉端之间。分别通过位移传感器测量预应力筋的伸长量、压力传感器测量张拉力。但是这种方法只能侧得张拉端钢绞线的应力，所以得出的预应力损失并不可靠。

4)振弦传感器，采用振弦式应变计测量混凝土的应变，从而推测混凝土的应力水平，但这种方法的长期性和可靠性还需进行探讨。

5)裸光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、稳定性好等优点，但缺点也十分明显—脆弱、已损坏、工艺复杂，成本高昂。

现有的问题：目前对预应力混凝土结构预应力损失的现有的长期监测手段主要存在下列问题：1)对预应力混凝土结构长期监测设备耐久性不足，桥梁设计使用年限为100年，但是监测设备的使用寿命往往只有10-20年，有的甚至更短；2)当预应力混凝土结构处于服役期，对预应力监测时，存在对预应力混凝土结构损伤问题，否则无法安装监测装置；3)目前对预应力损失的监测方法的智能程度不高而且稳定性不足，严重阻碍了预应力混凝土结构在服役期性能评估；4)现有的监测方法获得的监测数据受环境影响严重，需要对数据进行多次处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种长期监测PSC结构预应力损失的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种长期监测PSC结构预应力损失的装置，在主梁结构的1/8、2/8、3/8、4/8、5/8、6/8，7/8截面的上层各安装两个PZT压电陶瓷传感器，绑扎于预应力筋下表面，每一个截面上层的两个PZT压电陶瓷传感器中，一个沿水平方向安装，用以记录预应力混凝土结构竖向应力以及剪应力的变化，另外一个PZT压电陶瓷传感器垂直于水平方向安装，用以记录预应力结构纵向应力的变化；在主梁结构的1/8、2/8、3/8、4/8、5/8、6/8，7/8截面的下层各安装两个PZT压电陶瓷传感器，绑扎在上缘架立钢筋下，每一个截面下层的两个PZT压电陶瓷传感器中，一个沿水平方向安装，用以记录预应力混凝土结构竖向应力以及剪应力的变化，另外一个PZT压电陶瓷传感器垂直于水平方向安装，用以记录预应力结构纵向应力的变化；14个PZT压电陶瓷传感器安装在主梁结构中性轴附近。