[发明专利]一种基于分布式光纤的预应力管道压浆缺陷定量评估方法

说明书

一种基于分布式光纤的预应力管道压浆缺陷定量评估方法，属于工程结构检测领域。该方法预先将加热型分布式光纤传感器布设于预应力管道内部，连续采集加热后传感器的温度数据，通过温度数据的异常情况便可以实现压浆缺陷的识别和定位。进一步地，绘制光纤传感器温度分布曲线，提取曲线上温度异常长度，实现缺陷长度的定量评估；提取缺陷处管道截面进行分析，推导截面的等效导热系数与缺陷高度的对应关系，通过温度数据计算各截面的等效导热系数，实现缺陷高度的定量评估。该方法可以准确判断钢绞线是否因为处于易锈蚀环境中，进而降低结构性能，为预应力混凝土结构施工和运营提供了保障。

技术领域

本发明涉及一种基于分布式光纤的预应力管道压浆缺陷定量评估方法，属于工程结构检测技术领域，具体来说是采用预应力后张法施工的结构或构件在预应力管道压浆后，采用分布式光纤传感器测温技术对其内部压浆缺陷进行检测和定量评估的一种方法。

背景技术

预应力混凝土结构的施工方法主要分为先张法和后张法两种，先张法适用于跨径较小的工程；后张法的适用范围更为广泛，包括大跨径连续梁桥、连续刚构和预应力混凝土斜拉桥等。后张法预应力混凝土结构在施工时，在所要施加预应力的位置需要预埋预应力管道，混凝土浇筑结束并达到设计强度后，将预应力钢绞线穿过预应力管道并进行张拉，最后向预应力管道内注满水泥浆体，保证预应力钢绞线处于不易腐蚀的环境，并使钢绞线与混凝土粘结成整体。然而，在实际注浆过程中，由于浆体配比不合理、排气孔和泌浆孔的位置设置不当等，常常会导致在预应力管道中产生压浆缺陷。处于压浆缺陷中的钢绞线，在长期水蒸气的侵蚀之下，极易锈蚀，使得结构的承载能力降低，甚至可能会发生坍塌事故。

在过去几十年，因为预应力管道内产生压浆缺陷，导致钢绞线遭受锈蚀，进而造成整个混凝土结构坍塌的事故不在少数。英国南威尔士的Ynys-y-Gwas桥于1985年12月4日在毫无征兆的情况下突然坍塌，调查发现事故的主要原因是该桥钢绞线在混凝土节段连接部位严重腐蚀。除此之外，还有比利时的Melle Bridge桥、英国汉普郡的Bickton Meadows人行桥和美国的Lowe’s Motor Speedway人行桥均存在压浆缺陷而发生过严重事故。因此，对预应力管道的压浆密实度进行检测十分有必要。

现有的预应力管道压浆缺陷检测方法主要有冲击回波法、超声波法和探地雷达法等。这些方法均为激发信号波穿入待检测结构内部的方式，对结构表面平整度、结构厚度、结构内部钢筋分布、预应力管道材质和埋深等检测环境要求很高，适用性较差。另外，在实际工程检测中，我们无法事先预知压浆缺陷存在位置，对于点式检测方法，则需要在结构表面或者侧面设置大量测点并逐一检测，效率普遍较低，而且对于大型结构测点的密集程度也难以保证，缺陷漏检的现象较为普遍。更为重要的是，目前这些方法仅能够做到将预应力管道内压浆缺陷识别出来，不能实现压浆缺陷长度和高度的定量评估，这就不能判断压浆缺陷对于钢绞线以及预应力结构的影响程度，难以满足实际工程检测的需要。

本发明针对此问题，提出采用加热型分布式光纤传感器对预应力管道压浆缺陷进行定量评估的方法。通过分析管道沿程温度数据，可以准确判定整根预应力管道内部是否存在压浆缺陷，并且可以将压浆缺陷精准定位，以及定量评估压浆缺陷的长度和高度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于分布式光纤的预应力管道压浆缺陷定量评估方法，通过将加热型分布式光纤传感器布设于预应力管道内部，分析加热后加热型分布式光纤传感器的温度数据，实现压浆缺陷的识别和定位；进一步研究压浆缺陷长度和高度对加热型分布式光纤传感器上分布式温度变化规律的影响，实现压浆缺陷尺寸的定量评估。解决预应力结构实际施工过程中压浆缺陷尺寸难以定量评估，无法判断钢绞线是否处于易锈蚀环境中的问题。

本发明的技术方案是：一种基于分布式光纤的预应力管道压浆缺陷定量评估方法，采用下列步骤：

第一步、加热型分布式光纤传感器的制作，将传感光纤置于细管中，在细管外螺旋缠绕加热丝，最外层包裹塑料护套，使得光纤传感器同时具有加热和分布式温度测量的功能；