[发明专利]一种监测预应力桥梁孔道压浆密实度的装置及方法

说明书

本发明涉及一种监测预应力桥梁孔道压浆密实度的装置，它包括服务器，用于接收信号解调设备的数据处理后发送至监控终端；监控终端，包括手机或电脑屏幕，用于数据显示通过网络设备连接服务器；信号解调设备，为高精分布式光频域应变温度解调仪，通过光开关连接光缆，用于监测光缆的温度场分布；光缆，为铜网内加热温度感测光缆，通过锚索沿注浆孔道布设在桥梁孔道内，用于反演注浆体的密实度。本发明采用光纤监测设备替代传统的冲击回转波法、超声波探测法以及探地雷达法等方法，实现预应力桥梁孔道压浆密实度自动化监测，具有准确度高、监测系统可靠，低碳环保、实时便捷等功能。

技术领域

本发明涉及桥梁结构健康监测技术领域，具体涉及一种监测预应力桥梁孔道压浆密实度的装置及方法。

背景技术

随着基础建设事业快速发展，预应力混凝土桥梁因优势显著而占据主导地位，但缺陷也日益显现，其中预应力孔道压浆不密实引起的预应力钢绞线锈蚀及预应力损失是造成预应力混凝土桥梁病害与倒塌的主要原因。预应力钢绞线孔道浆体主要作用是阻断钢绞线与空气接触，从而保护预应力钢绞线以及使预应力钢绞线与孔道混凝土形成整体，如注浆不密实，空气和水分进入预应力孔道，导致预应力钢绞线锈蚀，从而降低结构耐久性和承载性能，甚至会导致桥梁结构坍塌。由于压浆缺陷隐蔽于管道内部，传统方法难以检测出注浆体的密实度，所以必须采取有效手段检测预应力管道压浆质量。

目前对预应力管道压浆缺陷检测方法有冲击回波法、超声波探测法和探地雷达法。这些方法是在注浆体表面激发震动波，通过接收、分析反射波或透射波信号，间接判断孔道内部压浆缺陷，基本能做到识别注浆缺陷。但是均为点式检测，注浆缺陷有可能产生于孔道中任意位置，这需要大量测点并逐一检测，因而效率低，成本高，对于大型结构，容易产生缺陷漏检的情况，不能全面评估注浆密实度。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用光在光纤中传输时产生的背向拉曼散射信号来获取空间温度分布信息的监控预应力桥梁孔道压浆密实度的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种监测预应力桥梁孔道压浆密实度的装置，它包括服务器，用于接收信号解调设备的数据处理后发送至监控终端；

监控终端，包括手机或电脑屏幕，用于数据显示通过网络设备连接服务器；

信号解调设备，为高精分布式光频域应变温度解调仪，通过光开关连接光缆，用于监测光缆的温度场分布；

光缆，为铜网内加热温度感测光缆，通过锚索沿注浆孔道布设在桥梁孔道内，用于反演注浆体的密实度。

进一步的，所述光缆自内而外依次包括光纤、铠管、铜网编织层、铜丝加强件以及护套，所述铜网编织层可作为加热层，通过对铜网编织层加热实现对光纤的加热，进而通过高精分布式光频域应变温度解调仪监测光缆的温度场分布；所述铜丝加强件用于增加光缆的抗拉强度。

本发明基于上述装置实施一种监测预应力桥梁孔道压浆密实度的方法，其包括以下步骤：

S100,在靠近桥梁孔道端口10cm预留排气孔道，直径不小于1.5cm，排气孔到桥梁孔道端口布置牵引线；

S200,将光缆布置在锚索钢绞线正上方，保持与锚索钢绞线平行，每间隔0.5m绑扎一次；

S300,当锚索钢绞线到达桥梁孔道出口后，将光缆与锚索钢绞线端部解绑，然后与牵引线捆绑，利用牵引线将光纤从排气孔引出，安装锚具，按设计要求张拉锚索钢绞线并压力注浆；

S400,将光缆两端接入高精分布式光频域应变温度解调仪，形成光信号闭合回路；

S500，利用注浆材料水化热能或通过对光缆的铜网编织层加热，持续监测光缆温度场分布，进而根据孔道注浆密实度、导热系数、温度场之间函数关系曲线，反演注浆体的密实度。