[发明专利]一种基于压电阻抗法的智能夹片式锚具及预应力监测方法

说明书

本发明公开了一种基于压电阻抗法的智能夹片式锚具及预应力监测方法，采用圆形压电陶瓷片帖设在钢绞线自由端，环形压电陶瓷片嵌入夹片式锚具的夹片内，或者矩形压电陶瓷片嵌入锚垫板内对夹片式锚具的锚固情况进行监测，由于预应力钢绞线松弛等因素导致钢绞线与夹片之间、锚具与锚垫板之间产生压力，导致构件的自振频率发生变化，根据压电陶瓷的正逆压电效应，并应用阻抗分析仪，从而测出构件本身的机械阻抗值的变化，通过提取共振频率和均方根偏差定义一个损失指标，用以识别夹片式锚具的锚固松紧情况，本装置构造简单，可以快速主动地对夹片式锚具的锚固松紧情况进行监测评估，为土木工程中预应力钢绞线锚固监测提供了一种简单有效的方法。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种基于压电阻抗法的智能夹片式锚具及预应力监测方法。

背景技术

预应力技术的出现改善结构服役表现，提高了结构构件的抗裂度和刚度，提高了结构质量，而且预应力技术的发展还促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展，锚具作为保证预应力施工安全，结构可靠的关键设备，其锚固情况对结构的安全起到了决定性的作用，而预应力钢筋的预应力随着张拉、锚固过程和时间的推移会不可避免的出现降低的现象也即出现预应力损失，因此预应力损失值在设计施工以及后期运营中的监测显得尤为重要。

目前来说预应力损失总体上由以下两部分组成：

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。

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_l6和混凝土收缩徐变造成的损失σ₁₆。

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。

然而目前对于预应力损失的监控缺乏简单有效的方法，无损检测例如千斤顶测力法最为准确但是只适用于施工时采用，很难在后期运营实现连续监测；有损检测例如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。因此实现对预应力结构的长期无损监测显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压电阻抗法的智能夹片式锚具及预应力监测方法，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：

一种基于压电阻抗法的智能夹片式锚具，包括锚板、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，锥形夹片通过锚板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压电陶瓷片，压电陶瓷片外侧设有环氧树脂层，环氧树脂层外侧设有金属屏蔽壳，还包括贴设于钢绞线组端部的端部压电陶瓷片，

监测系统包括精密阻抗分析仪和计算机处理系统，精密阻抗分析仪与端部压电陶瓷片和压电陶瓷片连接，精密阻抗分析仪用于激励信号的发射与接收，并将接收信号传送至计算机处理系统，计算机处理系统内设有存储模块，存储模块用于存储基准值以及接收到的精密阻抗分析仪数据，计算机处理系统用于接收精密阻抗分析仪发送的激励信号值并与存储模块内的基准值对比并显示。

进一步的，环氧树脂层厚度为0.08-0.1mm。

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