一种工程用预应力技术使用状态评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工程检测评定方法，更具体的说，是涉及一种工程用预应力技术使用状态评估方法。
【背景技术】
[0002]预应力技术经过近60年的发展，已经从预应力混凝土技术发展到预应力钢结构技术和特殊施工技术，其应用范围也从较为简单的单层及多层房屋，简支梁桥和连续梁桥等扩展到超高层结构、高耸结构、大跨空间结构、地下建筑、核电站、储油仓、大跨径桥梁等方面。近十年来，结合大型工程结构预应力技术应用的新局面、新情况，针对大体积混凝土结构、钢结构、索结构、大悬挑结构、斜拉桥、悬索桥和特殊施工技术开展了广泛研究，预应力技术在土木工程领域越来越受到青睐。
[0003]预应力技术是利用预应力筋为结构施加预压(拉)力的一种技术。预应力技术不仅包含用于建筑结构如大跨度悬挑板，大跨空间索膜结构的预应力技术，大跨径连续梁桥、斜拉桥、悬索桥、吊杆拱桥等桥梁结构的预应力技术，同时也包括地下空间和隧道结构等。预应力技术在应用过程中受到材料收缩徐变、温度、构件边界条件改变，结构受力状态变化，预应力筋损伤、锈蚀等因素的影响。由于这些影响因素的存在，直接影响着预应力技术的有效性。当预应力钢筋的锈蚀、松弛等导致的预应力损失，预应力锚固端破坏或预应力筋断裂时，会严重影响预应力结构的安全性和可靠性。因此，有必要对工程结构用预应力技术进行监测。
[0004]目前，预应力监测技术主要有两种:基于磁通量传感器的预应力监测技术和基于振动信号识别的预应力监测技术。二者各有优缺点，对于磁通量监测技术，其费用高，施工难度较大，且随着时间的推移有效性会显著降低，但是短期内监测数据的有效性和可靠性较高；而对于振动信号识别监测技术，主要受到预应力筋的形状，预应力筋的损伤程度，预应力筋的锚固方式等影响，在实际操作时很难保证监测数据的有效性和准确性，但是其费用低，可操作性好。随着社会的进步，预应力监测技术在预应力结构中的使用越来越广泛，然而至今仍没有成套有效的基于预应力监测技术的预应力筋评估方法。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术的不足，而提供一种可操作性强，有效性高，使用方便，准确性高，费用低，适用范围广的一种工程用预应力技术使用状态评估方法。
[0006]本发明的一种工程用预应力技术使用状态评估方法，通过预应力监测技术和检测技术，获取预应力初始参数，建立预应力监测、检测数据库，将有限元仿真技术和有限元修正技术应用于预应力筋的数值仿真分析中，并在此基础上利用损伤识别技术对预应力分层次进行使用状态评价，进而建立具有预判功能的预应力使用状态评估方法，包括以下步骤:
步骤I工程用典型预应力使用状态评估对象的选取； 步骤2预应力初始参数的监测设备和检测设备的安装；
步骤3预应力初始参数的数据获取与处理；
步骤4 针对不同季节，不同日照条件，不同交通状况的条件获取预应力监测、检测数据，建立预应力初始参数的数据库；
步骤5预应力筋有限元数值仿真模型的建立；
步骤6预应力筋有限元仿真模型动态修正；
步骤7预应力分层次使用状态评价；
步骤8重复步骤5—步骤7对预应力使用状态的改变进行预判，建立预应力使用状态评估系统。
[0007]所述步骤2中的预应力初始参数包括预应力筋和工程构件的受力、变形、振动参数、材料性能。
[0008]所述步骤I中的评估对象为应力幅大、受力大、结构关键构件或截面位置处以及使用环境较恶劣的预应力筋、钢绞线或缆索。
[0009]所述步骤5中的预应力筋有限元仿真模型的建立包括单独建立的预应力筋、预应力筋的工程结构构件和工程整体。
[0010]所述步骤6中的预应力筋有限元仿真分析动态修正，包括不同动态荷载影响的数值分析模型，还包括预应力参数随使用年限变化的有限元分析参数的动态变化。
[0011]所述步骤7中的预应力分层次使用状态评价包括预应力筋在工程结构中充当的重要性等级评价。
[0012]所述步骤8中的预应力使用状态的改变进行预判包括预判既有预应力筋的正常使用年限，预应力筋的日常维护方法以及预应力筋的易损位置和易损条件。
[0013]本发明的有益效果是:(1)本发明通过预应力监测技术和常规检测技术的应用，获取预应力初始参数，逐步建立预应力监测、检测数据库，将有限元仿真技术和有限元修正技术应用于预应力筋的数值仿真分析中，并在此基础上利用损伤识别技术对预应力分层次进行使用状态评价，进而建立具有预判功能的预应力使用状态评估系统；(2)本发明可操作性强，有效性高，使用方便，准确性高，费用低，适用范围广。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0016]在图中，本发明的一种工程用预应力技术使用状态评估方法，通过预应力监测技术和检测技术，获取预应力初始参数，建立预应力监测、检测数据库，将有限元仿真技术和有限元修正技术应用于预应力筋的数值仿真分析中，并在此基础上利用损伤识别技术对预应力分层次进行使用状态评价，进而建立具有预判功能的预应力使用状态评估方法，包括以下步骤:
步骤I工程用典型预应力使用状态评估对象的选取；
步骤2预应力初始参数的监测设备和检测设备的安装； 步骤3预应力初始参数的数据获取与处理；
步骤4 针对不同季节，不同日照条件，不同交通状况的条件获取预应力监测、检测数据，建立预应力初始参数的数据库；
步骤5预应力筋有限元数值仿真模型的建立；
步骤6预应力筋有限元仿真模型动态修正；
步骤7预应力分层次使用状态评价；
步骤8重复步骤5—步骤7对预应力使用状态的改变进行预判，建立预应力使用状态评估系统。
[0017]所述步骤2中的预应力初始参数包括预应力筋和工程构件的受力、变形、振动参数、材料性能。
[0018]所述步骤I中的评估对象为应力幅大、受力大、结构关键构件或截面位置处以及使用环境较恶劣的预应力筋、钢绞线或缆索。
[0019]所述步骤5中的预应力筋有限元仿真模型的建立包括单独建立的预应力筋、预应力筋的工程结构构件和工程整体。
[0020]所述步骤6中的预应力筋有限元仿真分析动态修正，包括不同动态荷载影响的数值分析模型，还包括预应力参数随使用年限变化的有限元分析参数的动态变化。
[0021]所述步骤7中的预应力分层次使用状态评价包括预应力筋在工程结构中充当的重要性等级评价。
[0022]所述步骤8中的预应力使用状态的改变进行预判包括预判既有预应力筋的正常使用年限，预应力筋的日常维护方法以及预应力筋的易损位置和易损条件。
[0023]本发明施工方法步骤I即工程用典型预应力使用状态评估对象的选取:一般选取具有可操作性，受力变形显著的关键构件位置处，使用过程中应力幅较大的预应力筋作为评估对象。
[0024]本发明施工方法步骤2即预应力初始参数监测、检测设备的安装:选择离监测对象边界效应影响显著的中间位置设置一个磁通量传感器，并在预应力筋靠近中间、4分点、8分点等位置设置多个加速度传感器，获取监测预应力筋的受力、频率等参数，同时利用常规检测技术对同批预应力筋进行材料性能的抽样检测。
[0025]本发明施工方法步骤3即预应力初始参数的数据获取与处理:在步骤2的基础上，对设置监测、检测设备的预应力筋进行监测、检测数据获取，利用模态参数识别技术获取预应力筋的初始参数(受力、频率、振型、边界条件等)，并利用预应力筋