[发明专利]一种长期监测PSC结构预应力损失的装置及方法

摘要

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。

主权项

1.一种长期监测PSC结构预应力损失的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)桥梁建成时，设立基准初始时间t0，获得预应力损失还没有发生时的基准信号并记录基准信号2)试验分析在土木结构振动响应的频率范围，即在低频范围内，驱动频率对PZT压电陶瓷传感器(1)所受应力与输出电压关系的影响分析；开展PZT压电陶瓷传感器动态应力传递试验，分析PZT压电陶瓷传感器(1)制作工艺对其动态特性的影响，并对理论分析的结果加以验证；3)获取初始时间t0时刻，没有发生预应力损失时，主梁结构的横向应力波信号st0‑h和纵向应力波信号st0‑z，用以标定恒载和活载引起的应力变化；4)获取任意时间ti主梁结构有预应力损失时任意测试截面的上层钢筋处即下截面、中性轴即中轴线和下层钢筋处即下截面的横向应力波信号sti‑h和纵向应力波信号sti‑z；5)通过带通滤波器，利用时域卷积和小波变换技术，对下截面、中轴线以及上截面带有预应力损失的横向应力波信号和纵向应力波信号进行过滤，去除噪音的影响；6)将过滤后的下截面、中轴线以及上截面带有预应力损失的横向应力波信号和纵向应力波信号分别与任意测试截面的上层钢筋处、中性轴、下层钢筋处无预应力损失获得的横向应力波信号sti‑h、纵向应力波信号sti‑z对比分析，校准下截面、中轴线以及上截面有预应力损失时的横向应力波与纵向应力波的传播速度；7)将当次测试信号与任意测试截面的上层钢筋处、中性轴和下层钢筋处在t0时刻的基准信号对比分析，计算有预应力损失时的信息的随距离变化的衰减规律；8)对下截面、中轴线以及上截面带有预应力损失信息的横向应力波信号和纵向应力波信号进行运算处理，得到残差信号，并对残差信号进行希尔伯特变化，然后对横向应力波信号和纵向应力波信号进行相关性和归一化处理；9)利用相关性和归一化处理后的横向应力波信号和纵向应力波信号计算主梁结构内部任意关心位置的预应力损失值，重复步骤1)～步骤9)，以得到相应关心位置的预应力变化信息。