一种采用侦测及稳定夹片位移量检测锚下有效预应力的系统及方法与流程

本发明涉及后张法预应力检测技术领域，具体为一种采用侦测及稳定夹片位移量检测锚下有效预应力的系统及方法。

背景技术：

后张法预应力的大小是直接衡量预应力结构性能的重要指标，目前最常用且可靠性比较高的检测方法为反拉法。

反拉法的测试也有多种，可大致划分为整束和单根两种测试形式。整束张拉是对锚头的各根钢绞线同时张拉测定整个锚头的有效预应力之和，单根张拉是分别对每一根钢绞线进行张拉，其所测单根预应力的和值为锚下有效预应力值，不论是整束张拉还是单根张拉其标准曲线均可应用反拉法得出并进行拟合绘制出f-s预应力曲线，如图1。

反拉法检测过程，基本可分为4个阶段，第一阶段：反拉力开始后，各个结构之间开始协调预紧，该阶段位移增加较快，力增加较慢，如图1中的o1段；第二阶段：预紧后随着反拉力增加，外露段钢绞线开始被拉伸位移增量变缓，如图1中的12段；第三阶段：反拉力达到锚下有效预应力与夹片摩阻和值后，内部钢绞线自由段开始参与拉伸，此时自由段长度的变化力值会突然减小，如图1中的23段；第四阶段：随着反拉力的持续，夹片与钢绞线同时向外移动，曲线出现明显的拐点，在f-s预应力曲线上斜率减小，如图1中的34段。

现有反拉法测试有效预应力精确度较高，如图1中的23段，当考虑摩擦力时，取3点对应力值，不考虑摩擦力时，取2点对应力值。

目前的反拉法的最大的测试主要为拐点法与限位法，拐点法主要通过力与钢束的整体位移关系曲线的拐点进行判断锚下有效预应力值，拐点法主要问题为：由于整束张拉造成的各根钢绞线的不协调性，使得有些夹片摩阻较大，有效夹片摩阻较小，对于摩阻较大的夹片，由于无限位机构会产生过冲或者夹片扰动，导致在放张时夹片无法回到原来的位置，对结构承载力的影响也就越大，对于摩阻较小的夹片有时难以出现反拉拐点，给结果判读带来了诸多麻烦；限位法的主要问题为：一般当限位点到达时读取数值，由于在张拉过程中克服夹片摩阻后参与拉伸的钢绞线自由段长度增加导致夹片会出现回缩，仅仅读取限位点数值会导致测试结果偏大，综上所述现有方法存在诸多问题，难以保证检测精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种实用方便、操作简便、检测问题少、检测可靠性高、检测安全性高、检测精度高的采用侦测及稳定夹片位移量检测锚下有效预应力的系统及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种采用侦测及稳定夹片位移量检测锚下有效预应力的系统及方法，它包括检测系统和检测方法，所述的检测系统包括电脑控制中心、测量控制终端、油泵、千斤顶、力传感器、位移测量工装、锚头和钢绞线，电脑控制中心通过网络或传输线缆与测量控制终端连接的同时也与油泵连接，测量控制终端通过信号线缆分别与力传感器、位移测量工装和油泵连接，油泵通过油管与千斤顶的底部连接，千斤顶的头部上正压安装有力传感器，力传感器与位移测量工装装配，位移测量工装的顶部正压有锚头，位移测量工装与锚头之间设置有夹片，钢绞线依次贯穿锚头、位移测量工装、力传感器、千斤顶设置；所述的位移测量工装包括工具锚、位移传感器和位移传递机构，位移传递机构安装在工具锚的内部，位移传感器安装在工具锚的壳体上并与位移传递机构紧密接触；

所述的检测方法包括以下实施步骤：

s1、基本检测系统的安装：将位移测量工装、力传感器、千斤顶依次穿入钢绞线，使位移传递机构与夹片、位移传感器、力传感器、千斤顶均紧密接触，油管将千斤顶和油泵连接；

s2、检测系统的预紧：打开系统电源，千斤顶在油泵的驱动下开始工作，当力传感器读数达到一定数值时，此时位移传感器对应也有一定的读数，然后，此时电脑控制中心将该位移量读数进行置零，以便记录夹片松动后的位移量；

s3、检测系统安全参数设置：一般钢绞线的极限力值为260kn，为了测试人员的安全，一般设置240kn为钢绞线的安全限值，一旦检测系统的力值达到此值，检测系统随即停止工作，能有效保障操作人员的安全；

s4、检测系统测试参数设置：只要反拉力f＞fy+fj，夹片就会出现松动，此时夹片会产生位移s，此时，参与拉伸的钢绞线的长度增加，会导致力值突然减小导致夹片回缩，影响测试结果，为了准确计算fy系统，使位移s稳定在一个恒定值；

其中：f：为反拉力，既克服夹片摩阻需要的最大力值；

fy：锚头下有效预应力值，既稳定后的位移s对应的力传感器的读数；

fj：夹片与锚头的摩阻力；

s：检测系统稳定后位移传感器对应的读数，单位mm；

s5、检测系统程序控制以及数据处理工作：电脑控制中心通过内置控制软件全自动控制油泵的工作状态，使得夹片的位移s稳定在步骤的设定值，此时力传感器的显示力值既为锚下有效预应力fy，记录下fy的值，至此，锚下有效预应力fy的检测完成；

s6、检测系统的关闭：检测系统测试完成后，若没有其他测试任务，则将其关闭；若有其他测试任务，则重复s1～s5所述的步骤。

进一步地，所述的位移测量工装的外壁开设有弧形凹槽，位移传感器镶嵌于弧形凹槽内。

进一步地，所述的位移测量工装的顶部开设有用于容纳和限制夹片位置的限位台阶。

进一步地，对于步骤s2，所述的当力传感器读数达到一定数值时，一定数值的范围为5-10kn。

进一步地，对于步骤s4，所述的位移s的恒定值控制范围为s≤1mm。

进一步地，对于步骤s5，所述的内置控制软件为专门开发的用于本检测系统的专业软件，其具备实现检测系统上述功能的能力。

本发明具有以下优点：

1、本发明旨在提供一种采用侦测及稳定夹片位移量检测锚下有效预应力的系统及方法，具有实用性强，检测可靠性高，检测问题少的特点，通过设置侦测夹片位移量的力传感器，在系统工作过程中能精确测量和控制夹片的位移量，能够有效的避免夹片的扰动，有效的控制了原有预应力的变化。

2、本发明所述的一种采用侦测及稳定夹片位移量检测锚下有效预应力的系统及方法具有操作简便的特点，全自动式工作模式，安转完成后只需简单操作控制系统，即可一次性完成张拉测试与退束工作，同时可呈现力与位移和时间关系双曲线图(如图4)，通过图4可以明显看出系统可将位移稳定在设定的数值，且系统力值输出也比较稳定；同时，无需读取曲线拐点、对原有预应力不产生影响。

3、本发明所述的一种采用侦测及稳定夹片位移量检测锚下有效预应力的系统及方法具有检测安全性高的特点，设置了位移与极限力值双重保护程序，有效地保障了操作人员安全，同时也保障了预应力结构不受破坏。

4、本发明所述的一种采用侦测及稳定夹片位移量检测锚下有效预应力的系统及方法还具有检测精度高、测试范围大的特点，本发明中的位移量可通过软件自主设定，满足了不同类型结构的测试要求，提高了测试范围，同时，通过规避了传统设备检测时的诸多不利问题，使得检测时中间参数的精度进一步提高，最终提高了整体检测精度。

附图说明

图1为锚索反拉f－s曲线；；

图2为本发明所述的检测系统的结构示意图；

图3为为本发明所述的位移测量工装7的结构示意图；

图4为本发明的测试结果曲线图；

图中：1-工具锚，2-弧形凹槽，3-位移传感器，4-位移传递机构，5-限位台阶,6-力传感器，7-位移测量工装，8-锚头，9-钢绞线，10-千斤顶，11-油管，12-油泵，13-测量控制终端，14-夹片，15-电脑控制中心。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图2和图3所示，一种采用侦测及稳定夹片位移量检测锚下有效预应力的系统及方法，它包括检测系统和检测方法，所述的检测系统包括电脑控制中心15、测量控制终端13、油泵12、千斤顶10、力传感器6、位移测量工装7、锚头8和钢绞线9，电脑控制中心15通过网络或传输线缆与测量控制终端13连接的同时也与油泵12连接，测量控制终端13通过信号线缆分别与力传感器6、位移测量工装7和油泵12连接，油泵12通过油管11与千斤顶10的底部连接，千斤顶10的头部上正压安装有力传感器6，力传感器6与位移测量工装7装配，位移测量工装7的顶部正压有锚头8，位移测量工装7与锚头8之间设置有夹片14，钢绞线9依次贯穿锚头8、位移测量工装7、力传感器6、千斤顶10设置；所述的位移测量工装7包括工具锚1、位移传感器3和位移传递机构4，位移传递机构4安装在工具锚1的内部，位移传感器3安装在工具锚1的壳体上并与位移传递机构4紧密接触；

所述的检测方法包括以下实施步骤：

s1、基本检测系统的安装：将位移测量工装7、力传感器6、千斤顶10依次穿入钢绞线9，使位移传递机构4与夹片12、位移传感器3、力传感器6、千斤顶10均紧密接触，油管11将千斤顶10和油泵12连接；

s2、检测系统的预紧：打开系统电源，千斤顶10在油泵12的驱动下开始工作，当力传感器6读数达到一定数值时，此时位移传感器3对应也有一定的读数，然后，此时电脑控制中心15将该位移量读数进行置零，以便记录夹片14松动后的位移量；

s3、检测系统安全参数设置：一般钢绞线9的极限力值为260kn，为了测试人员的安全，一般设置240kn为钢绞线9的安全限值，一旦检测系统的力值达到此值，检测系统随即停止工作，能有效保障操作人员的安全；

s4、检测系统测试参数设置：只要反拉力f＞fy+fj，夹片14就会出现松动，此时夹片14会产生位移s，此时，参与拉伸的钢绞线9的长度增加，会导致力值突然减小导致夹片14回缩，影响测试结果，为了准确计算fy系统，使位移s稳定在一个恒定值；

其中：f：为反拉力，既克服夹片14摩阻需要的最大力值；

fy：锚头8下有效预应力值，既稳定后的位移s对应的力传感器6的读数；

fj：夹片14与锚头8的摩阻力；

s：检测系统稳定后位移传感器3对应的读数，单位mm；

s5、检测系统程序控制以及数据处理工作：电脑控制中心15通过内置控制软件全自动控制油泵12的工作状态，使得夹片14的位移s稳定在步骤4的设定值，此时力传感器6的显示力值既为锚下有效预应力fy，记录下fy的值，至此，锚下有效预应力fy的检测完成；

s6、检测系统的关闭：检测系统测试完成后，若没有其他测试任务，则将其关闭；若有其他测试任务，则重复s1～s5所述的步骤。

更进一步地，作为本发明的优选实施方式，位移测量工装7的外壁开设有弧形凹槽2，位移传感器3镶嵌于弧形凹槽2内；位移测量工装7的顶部开设有用于容纳和限制夹片14位置的限位台阶5；对于步骤s2，所述的当力传感器6读数达到一定数值时，一定数值的范围为5-10kn；对于步骤s4，所述的位移s的恒定值控制范围为s≤1mm；对于步骤s5，所述的内置控制软件为专门开发的用于本检测系统的专业软件，其具备实现检测系统上述功能的能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。