基于混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力的检测系统技术方案

基于混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力的检测系统，它包括螺纹钢筋、波纹套管及螺母，其下部竖向预埋于混凝土箱梁桥腹板内经张拉成竖向预应力筋，于竖向预应力筋上部设外露段，外露段设加速度传感器及击振器，并与数据采集器、笔记本电脑及电源电连接，用于联接数据采集器的信号分析装置安装运行于笔记本电脑中，击振器得指令使竖向预应力筋外露段振动并经信号分析装置转换成竖向预应力筋外露段的固有频率，并应用计算关系式获取竖向预应力筋两螺母间的张拉力，克服了现有混凝土箱梁桥竖向预应力筋张拉力的检测均不能满足现场对竖向预应力筋张拉力质量进行大面积检测的缺陷；它适合大跨度预应力混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉的检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及预应力混凝土构件的预应力钢筋张拉力的检测。尤其是一种基于混凝土箱梁 桥腹板竖向预应力筋张拉力的检测系统。
技术介绍
预应力混凝土连续(刚构)箱梁桥结构体系具有结构刚度大、行车平顺、伸縮缝少、养 护费用低、适用于多种跨度等优点，自20世纪70年代以来，己成为高速公路、城市大中跨 径混凝土桥梁设计方案的首选。为了减少和控制箱腹板主拉应力，防止腹板混凝土开裂，在 箱梁腹板设置竖向预应力筋已经成为设计的重要内容之一。用精扎螺纹钢筋作为混凝土箱梁 腹板竖向预应力筋，它具有连接不受焊接约束，锚固方便，施工简单，强度高，松驰性能佳 等优点，至目前为止我国已建和在建的单跨跨径超过100m的预应力混凝土连续(刚构)箱梁 桥梁中应用精扎螺纹钢筋竖向预应力体系已达数百座之多。它的不足之处是许多混凝土箱梁 桥在施工和运营过程中腹板还是存在不同程度的开裂，尤其在大跨度预应力混凝土箱梁桥的 腹板比较明显。有关文献披露施加腹板竖向预应力并没能完全防止混凝土箱梁桥腹板的丌 裂，其主要原因之一是竖向预应力损失过大或失效。本申请人在进行大跨度预应力混凝土箱 梁桥施工监控时，对竖向预应力筋的各项损失进行了全面和长期测试(在底端锚下安装测力传感器)，结果表明造成竖向预应力筋张拉力失效的主要原因是第一次初张拉不到位引起的。由于竖向预应力筋短，张拉过程中延伸量相对纵向预应力筋要小得多，且数量众多(100米 跨， 一般在2000根以上)，在张拉后仅靠人工拧紧锚固螺母难以获得设计张拉力，如果拧紧 锚固螺母的紧固力度不够，就会出现几乎失效现象，竖向预应力筋就成了摆设。即使通过计 算能确定拧紧螺母的扭矩值，采用扭力板手拧紧螺母，或采用二次张拉，但人为因素的影响 依然很大。解决竖向预应力问题最直接、最有效的途径就是提出一种有效的检测方法并制定 相应的检测标准(桩基检测发展和完善就是实例)。目前，竖向预应力测量方法有在锚下安装 压力传感器、在预应力表面粘贴电阻片测量法、张拉千斤顶油表测试法、预应力筋延伸量测 量法，其中张拉千斤顶油表测试法、预应力筋延伸量测量法虽然简单易行，仅适合于张拉时 预应力控制且精度较低，压力传感器和电阻片测量法，成本过高，且不能重复使用，虽能得 到很好的测试精度，但不能满足现场对竖向预应力质量进行大面积检测的要求，无法推广应 用，仅仅限于科学研究。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术的目的提供一种基于混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力的检 测系统，该系统结构简单，它不仅能适应大面积检测要求，而且能适应由螺母、外露螺栓组 成的各种紧固构件的检测，检测成本较低，系统适应面广，使用安全可靠，便于普及推广。为解决上述任务，基于混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力的检测系统，它包括螺纹 钢筋、套于螺纹钢筋外的波纹套管及固定波纹套管的锚垫板、螺母，使其下部竖向预埋于混 凝土箱梁桥腹板内经张拉成混凝土箱梁桥腹板的竖向预应力筋，于竖向预应力筋上部设置外 露段，该外露段设一加速度传感器及击振器，加速度传感器与数据采集器、笔记本电脑及电源 电连接，用于联接数据采集器的信号分析装置安装运行于笔记本电脑电中，操作笔记本电脑， 在信号分析装置界面中点击信号采集命令，击振器得指令动作，击振器使竖向预应力筋外露 段振动，此竖向预应力筋外露段的振动信号经信号分析装置转换成竖向预应力筋外露段的固 有频率且由信号分析装置界面显示，并应用信号分析装置中竖向预应力筋张拉力与竖向预应 力筋外露段固有频率的计算关系式，从而获取竖向预应力筋两螺母之间的张拉力。为了实现结构优化，其进一步措施是加速度传感器是经磁力吸座或橡胶泥或石膏泥固联于竖向预应力筋上部外露段顶端处。 加速度传感器的振动方向是垂直于竖向预应力筋上部外露段轴线。 竖向预应力筋上部外露段的长度应大于竖向预应力筋直径的2. 5倍。 竖向预应力筋上部外露段的长度应大于张拉施工预留长度80mm。击振器应能使竖向预应力筋上部外露段产生振动，并能用于测试各类振动信息检测系统。 本专利技术采用包括螺纹钢筋、套于螺纹钢筋外的波纹套管及固定波纹套管的锚垫板、螺母， 使其下部竖向预埋于混凝土箱梁桥腹板内经张拉成混凝土箱梁桥腹板的竖向预应力筋，于竖 向预应力筋上部设置外露段，该外露段设一加速度传感器及击振器，加速度传感器与数据采集 器、笔记本电脑及电源电连接，用于联接数据采集器的信号分析装置安装运行于笔记本电脑 中，操作笔记本电脑，击振器使竖向预应力筋外露段振动，振动信号经信号分析装置转换成 竖向预应力筋外露段的固有频率，并应用信号分析装置中竖向预应力筋张拉力与竖向预应力 筋外露段固有频率的计算关系式，从而获取竖向预应力筋两螺母之间的张拉力的技术解决方 案，克服了现有混凝土箱梁桥竖向预应力筋张拉力的检测均不能满足现场对竖向预应力筋张 拉力质量进行大面积检测的缺陷。本专利技术相比现有技术所产生的有益效果 (I )检测系统结构简单，它不仅能适应大面积检测要求，而且能实现对现有由螺母、外露螺栓组成的斜中紧固构件的检测；(II )击振器能应用于各类型号的使竖向预应力筋上部外露段产生振动的测试振动信息 的系统。(III) 加速度传感器是经磁力吸座或橡胶泥或石膏泥固联于竖向预应力筋上部外露段顶 端处的，它与竖向预应力筋的联结或分离均十分方便，提高了测试系统的快速监测能力；(IV) 它具有快速、重复安装与安全使用功能；(V) 它彻底地解决了竖向预应力损失过大和失效的问题，对防止预应力混凝土箱梁桥 腹板开裂、提高此类桥梁的耐久性和可靠性具有重要的技术、经济效果，商业前景十分可观。它适合大跨度预应力混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉的检测。 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的测试系统和操作流程作进一步详细的说明。 附图说明图1为本专利技术基于混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力的检测系统的主视图。 图2为本专利技术基于混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力的检测系统竖向预应力筋张拉 力计算原理图。图中1、螺纹钢筋，la、竖向预应力筋，101、信号分析装置，102、计算关系式，103、 磁力吸座，2、波纹套管，3、锚垫板，4、螺母，5、混凝土箱梁桥腹板，51、箱梁桥腹板混 凝土， 6、外露段，7、加速度传感器，71、磁力吸座，72、橡胶泥，73、石膏泥，8、击振器， 9、数据采集器，10、笔记本电脑电，L、竖向预应力筋上部外露段总长度，Lt、套于竖向预 应力筋的螺母厚度，L2、竖向预应力筋外露段长度，L3、螺母顶面至加速度传感器内边缘距离。 具体实施例方式参见附图，基于混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力的检测系统，它包括螺纹钢筋l、 套于螺纹钢筋1外的波纹套管2及固定波纹套管2的锚垫板3、螺母4，使其1下部竖向预埋 于混凝土箱梁桥腹板5内经张拉成混凝土箱梁桥腹板5的竖向预应力筋la，于竖向预应力筋 la上部设置外露段6,为了达到较可靠的测量效果，竖向预应力筋la上部外露段6的长度应 大于竖向预应力筋la直径的2.5倍；同时，竖向预应力筋la上部外露段6的长度应大于张 拉施工预留长度80mra。竖向预应力筋la外露段6设一加速度传感器7及击振器8，加速度传 感器7是经磁力吸座71或橡胶泥72或石膏泥73固联于竖向预应力筋la上部外露段6顶端 处，本实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力的检测系统，其特征在于它包括螺纹钢筋（１）、套于螺纹钢筋（１）外的波纹套管（２）及固定波纹套管（２）的锚垫板（３）、螺母（４），使其（１）下部竖向预埋于混凝土箱梁桥腹板（５）内经张拉成混凝土箱梁桥腹板（５）的竖向预应力筋（１ａ），于竖向预应力筋（１ａ）上部设置外露段（６），该外露段（６）设一加速度传感器（７）及击振器（８），加速度传感器（７）与数据采集器（９）、笔记本电脑（１０）及电源（１０３）电连接，用于联接数据采集器（９）的信号分析装置（１０１）安装运行于笔记本电脑电（１０）中，操作笔记本电脑（１０），在信号分析装置（１０１）界面中点击信号采集命令，击振器（８）得指令动作，击振器（８）使竖向预应力筋（１ａ）外露段（６）振动，此竖向预应力筋（１ａ）外露段（６）的振动信号经信号分析装置（１０１）转换成竖向预应力筋（１ａ）外露段（６）的固有频率且由信号分析装置（１０１）界面显示，并应用信号分析装置（１０１）中竖向预应力筋（１ａ）张拉力与竖向预应力筋（１ａ）外露段（６）固有频率的计算关系式（１０２），从而获取竖向预应力筋（１ａ）两螺母（３）之间的张拉力。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟新谷，沈明燕，杨涛，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]