一种预应力钢束沿程应力分布状态测试方法

摘要

一种预应力钢束沿程应力分布状态测试装置，包括传感器、数据采集系统、数据处理系统和供电系统，传感器传感器导线、传感器保护外壳、传感器芯筒轴、激励线圈、感应线圈、绝缘保护层和温度传感元件，所述温度传感元件嵌入传感器芯筒轴的实体内部，所述传感器芯筒轴套在预应力钢束的波纹管外侧，传感器芯筒轴外侧从内到外依次缠绕感应线圈和激励线圈，感应线圈和激励线圈之间铺设绝缘保护层，最外层是传感器保护外壳。本发明采用整体式的测量手段，能直观反映预应力钢束沿长度方向各应力分布状态，并采用非接触式传感器并集成温度传感元件，无需和预应力钢束直接接触，有效降低施工中传感器被损坏的风险，保证测试数据不受温度影响更准确。

主权项

1.一种预应力钢束沿程应力分布状态测试方法，其特征在于：所述测试方法采用的预应力钢束沿程分布状态测试装置包括传感器（1）、数据采集系统、数据处理系统（5）和供电系统（4），所述传感器（1）是沿预应力钢束（16）的长度方向间隔分布的磁效应传感器，每个磁效应传感器包括传感器导线（14）、传感器保护外壳（17）、传感器芯筒轴（18）、激励线圈（19）、感应线圈（20）、绝缘保护层（21）和温度传感元件（22），所述温度传感元件（22）嵌入传感器芯筒轴（18）的实体内部，所述传感器芯筒轴（18）套在预应力钢束的波纹管（15）外侧，传感器芯筒轴（18）外侧从内到外依次缠绕感应线圈和激励线圈，感应线圈和激励线圈之间铺设绝缘保护层（21），最外层是传感器保护外壳，传感器导线（14）连接数据采集系统（5）的信号输入端；数据采集系统的信号输出端连接数据处理系统（5）的信号输入端，所述供电系统（4）与数据采集系统连接；所述数据采集系统，包括主采集仪（2）和激励产生及储能器（3）；所述激励产生及储能器（3），主要包括升压器（12）和储能电容（13）；还包括激励产生及储能器保护壳（6）、数据电路正极（7）、控制电路（8）、接地电路（9）、高压输出正极电路（10）和输出电压正极电路（11）；所述电压正极电路（11）连接储能电容（13），储能电容（13）通过高压输出正极电路（10）连接升压器（12），升压器（12）与数据电路正极（7）和控制电路（8）连接，升压器(12)与接地电路（9）连接成回路；所述主采集仪（2）包括激励选择器、片选开关、感应信号器、计算电路、滤波器和主控制系统；所述主控制系统包括中央控制器、激励控制器、信号转换器和片选控制器；所述数据处理系统（5）是一台将采集的数据进行数据分析处理，得到预应力钢束应力并进行显示的计算机，所述计算机是台式计算机或是便携式计算机；所述数据采集系统通过通讯接口接收、响应数据处理系统的命令，并将采集结果反馈给数据处理系统（5）；所述传感器芯筒轴（18）有两个轴肩，所述轴肩呈阶梯状，激励线圈（19）和感应线圈（20）位于两个轴肩之间的空间里；所述传感器（1）内置集成温度传感元件（22），所述温度传感元件用于采集预应力钢束的温度值，对采集结果进行温度修正；所述温度传感元件为圆柱体，通过胶固定安装在传感器芯筒轴（18）制作成型后的预留孔内，所述温度传感元件在安装固定后距离传感器芯筒轴的内侧壁1厘米处，贴近被测预应力钢束；所述传感器导线（14）采用6芯屏蔽线，由2根连接温度传感元件的导线，2根连接激励线圈和2根连接感应线圈的导线组成；应用上述预应力钢束沿程应力分布状态测试装置的测试方法如下：步骤一，标定磁效应传感器；对磁效应传感器进行张拉试验机标定，对工程实际使用的预应力钢束进行试验机的张拉试验，每一个应力控制级别张拉到位后，采集磁效应传感器数据多次；由标定结果获得初步的标定公式：，其中：- 预应力钢束应力标定值，- 标定积分电压值，-标定初始常数，- 应力标定系数；对磁效应传感器进行温度标定，采用温度控制设备对磁效应传感器进行加温及降温控制，在每个温度级别，对传感器进行多次测试数据采集，结合前面张拉试验结果，获得公式，其中：-标定温度测试值，- 标定基准温度值，- 标定温度系数；步骤二，安装磁效应传感器，在桥梁结构钢筋绑扎时布置传感器线路，将传感器同轴套在测点位置的预应力钢束的波纹管外，将传感器导线引出；步骤三，预应力钢束张拉前测定传感器的积分电压数值，获得初始状态参数x；由此步骤获得的数据计算标定公式中的c测试公式常数值，用c替换，得到公式：；步骤四，预应力钢束张拉后测定传感器的积分电压数值x及温度测试值t；步骤五，计算预应力钢束应力值；根据步骤一及步骤三的标定结果，由步骤四获得的积分电压数值x及温度测试值t，使用步骤三获得的公式，通过上位机软件分析计算获得测点位置的预应力钢束应力测试值；步骤六，由数据分析处理系统分析预应力钢束上各测点位置的预应力钢束应力，根据离散测点的预应力钢束应力值，处理得到预应力钢束沿长度方向的应力分布状态，并用视图显示。