一种混凝土梁预应力值和预应力损失监测方法技术

本发明专利技术涉及一种混凝土梁预应力值和预应力损失监测方法，从粘贴在预应力混凝土梁的压电陶瓷的压电导纳信号中提取共振频率和均方根偏差识别预应力混凝土梁的预应力值，提取共振频率偏移指标和均方根偏差偏移指标识别预应力混凝土梁的预应力损失。为预应力混凝土梁预应力值和预应力损失的实时监测提供了新的途径。与现有技术相比，本发明专利技术可以实现快速监测，能够在没有布置测量预应力值的传感器的预应力混凝土梁快速得到预应力值和预应力损失，从而准确评估预应力混凝土梁正常使用状态下的承载力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，从粘贴在预应力混凝土梁的压电陶瓷的压电导纳信号中提取共振频率和均方根偏差识别预应力混凝土梁的预应力值，提取共振频率偏移指标和均方根偏差偏移指标识别预应力混凝土梁的预应力损失。为预应力混凝土梁预应力值和预应力损失的实时监测提供了新的途径。与现有技术相比，本专利技术可以实现快速监测，能够在没有布置测量预应力值的传感器的预应力混凝土梁快速得到预应力值和预应力损失，从而准确评估预应力混凝土梁正常使用状态下的承载力。【专利说明】
本专利技术涉及一种结构监测技术，特别涉及。
技术介绍
对于预应力混凝土梁桥，其正常使用状况下的承载力大小由预应力值决定。因此，如何确定有效预应力，是预应力混凝土梁桥结构设计和使用中的一个重要内容。如果桥梁建造时已在预应力筋上布置传感器用以测量预应力值或预应力力筋应变值，则通过传感器信号即可直接测得现存的预应力值。若并未布置相应传感器，或传感器已损坏，那么预应力就无法直接获取了。Abraham (Abraham M A, Park S, Stubbs N.Loss of prestresspredict1n based on nondestructive damage locat1n algorithms.San Diego,CA, USA: Society of Photo-Optical Instrumentat1n Engineers, 1995.)等对预应力混凝土梁建立有限元模型，研究预应力作用下梁自振频率、振型、振幅的变化，并进行损伤定位和识别，但该方法识别预应力损失精度很低。Lu (Lu Z R, Law S S.1dentificat1nof prestress force from measured structural responses.Mechanical Systemsand Signal Processing.2006, 20(8): 2186-2199)和 Law (Law SS, Lu Z R.Timedomain responses of a prestressed beam and prestress identificat1n .Journalof Sound and Vibrat1n, 2005, 288(4-5): 1011-1025)利用时程信号和时程灵敏度对中心布筋的预应力混凝土梁进行了预应力识别，发现在没有噪声和模型误差的情况下能够精确地识别出预应力值。Kim (Kim J T, Yun C B, Ryu Y S，et al.1dentificat1n ofprestress-loss in PSC beams using modal informat1n .Structural Engineeringand Mechanics, 2004, 17 (3_4): 467-482)等通过模态频率来识别预应力损失。然而,这些基于振动响应时程灵敏度的预应力识别方法的识别精度对模型误差非常敏感，对于模型的精确建立是个很困难的事情。
技术实现思路
本专利技术是针对现有预应力识别方法存在的问题，提出了，通过粘贴在预应力混凝土梁的压电陶瓷的压电导纳信号中识别出预应力混凝土梁的预应力值和预应力损失。 本专利技术的技术方案为:，具体包括如下步骤:1)在预应力混凝土梁上粘贴压电陶瓷片，将阻抗分析仪与压电陶瓷片相连，采用千斤顶张拉预应力，压力环测量预应力值，通过阻抗分析仪得到压电陶瓷的压电导纳信号；2)对压电导纳信号进行分析处理，得到共振频率和均方根偏差，根据共振频率和均方根偏差进行经验曲线拟合建立预应力值和共振频率、均方根偏差之间的关系；3)选取锚固后的预应力混凝土梁的预应力值和测得的压电导纳信号作为参考信号，对共振频率和均方根偏差进行分析处理，得到共振频率偏移指标和均方根偏差偏移指标；4)根据共振频率和均方根偏差得到预应力值，根据共振频率偏移指标和均方根偏差偏移指标得到预应力损失。 所述步骤2)均方根偏差的计算公式为: 【权利要求】1.，其特征在于，具体包括如下步骤: 1)在预应力混凝土梁上粘贴压电陶瓷片，将阻抗分析仪与压电陶瓷片相连，采用千斤顶张拉预应力，压力环测量预应力值，通过阻抗分析仪得到压电陶瓷的压电导纳信号； 2)对压电导纳信号进行分析处理，得到共振频率和均方根偏差，根据共振频率和均方根偏差进行经验曲线拟合建立预应力值和共振频率、均方根偏差之间的关系； 3)选取锚固后的预应力混凝土梁的预应力值和测得的压电导纳信号作为参考信号，对共振频率和均方根偏差进行分析处理，得到共振频率偏移指标和均方根偏差偏移指标； 4)根据共振频率和均方根偏差得到预应力值，根据共振频率偏移指标和均方根偏差偏移指标得到预应力损失。2.根据权利要求1所述混凝土梁预应力值和预应力损失监测方法，其特征在于，所述步骤2)均方根偏差的计算公式为:式中为压电导纳信号，#为压电导纳信号的采样点数目，i为初始状态下的压电导纳信号，J为采集状态下的压电导纳信号。3.根据权利要求2所述混凝土梁预应力值和预应力损失监测方法，其特征在于，所述步骤3)中共振频率偏移指标的计算公式为:Af/ Af = { fj - /,)/(为初始状态下的共振频率，Zy为采集状态下的共振频率，fu为最终状态下的共振频率，均方根偏差偏移指标的计算公式为: ΔΤΡ/Δ R={Rj - R1ViHu ~ R1) ,Ri为初始状态下的均方根偏差，冬为采集状态下的均方根偏差，兄为最终状态下的均方根偏差。【文档编号】G01L1/18GK104198095SQ201410420950【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日 【专利技术者】郭智刚, 孙智 申请人:上海应用技术学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土梁预应力值和预应力损失监测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1）在预应力混凝土梁上粘贴压电陶瓷片，将阻抗分析仪与压电陶瓷片相连，采用千斤顶张拉预应力，压力环测量预应力值，通过阻抗分析仪得到压电陶瓷的压电导纳信号；2）对压电导纳信号进行分析处理，得到共振频率和均方根偏差，根据共振频率和均方根偏差进行经验曲线拟合建立预应力值和共振频率、均方根偏差之间的关系；3）选取锚固后的预应力混凝土梁的预应力值和测得的压电导纳信号作为参考信号，对共振频率和均方根偏差进行分析处理，得到共振频率偏移指标和均方根偏差偏移指标；4）根据共振频率和均方根偏差得到预应力值，根据共振频率偏移指标和均方根偏差偏移指标得到预应力损失。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭智刚，孙智，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：上海;31