[发明专利]一种锚索预应力无损检测系统及检测方法

说明书

本发明提出了一种锚索预应力无损检测系统及检测方法，在靠近锚垫板界面的锚具上安装位移信号采集器测量锚具的振动位移，在位移信号采集器的对侧使用激振锤施加切向激振力并记录切向激振力，由微处理器根据切向激振力和相切向位移计算出锚具与锚垫板间的切向接触刚度，微处理器再根据前述的切向接触刚度得出锚索预应力。该检测方法为锚索预应力无损检测方法，对原预应力结构几乎不造成不良影响，可以解决现有锚索应力检测方法操作程序复杂、检测成本高等问题，同时由于切向激振和振动位移测试都是在预应力锚索的外锚固段上进行，因而检测过程便捷、检测效率高、检测成本便宜，可适用于岩土工程、桥梁工程等各类工程中的锚索，适用范围广。

技术领域

本发明属于锚索预应力检测工程领域，具体涉及一种锚索预应力无损检测系统及检测方法。

背景技术

预应力技术可发挥结构自身强度与自承能力，兼具安全性与经济性，在交通运输等工程领域大量应用。根据交通运输部规定，凡跨径十五米以上的梁板，必需使用预应力技术，同时边坡支护中预应力锚索支护也已成为主流。根据《2019年交通运输行业发展统计公报》我国交通运输营业里程年年增长，预应力技术的使用也将随之保持良好的增长态势。锚索中赋存的应力大小决定了预应力结构的锚固质量，是影响预应力结构稳定性和安全性关键因素，尽管施工质量要求不断提高，但因预应力损失导致工程失效损坏的事故仍层出不穷，其中预应力损失是造成工程结构失效破坏的主要影响因素。为保证预应力结构能够正常发挥其作用，有必要对工程结构实际赋存的预应力进行检测研究，才能更加真实准确的了解结构的工作状态。

现有技术实现对锚索应力进行检测的方法主要有以下四种：

方法一：通过千斤顶对施工阶段未封锚的预应力锚索进行反拉获得锚索应力的千斤顶反拉法。此方法存在如下技术问题：1)属于机械检测法，需反拉已张拉锚固的锚索，可能对经锚索加固的被锚固体产生扰动，降低锚固作用，仅限个别抽查；2)锚索在工作运营阶段会进行注浆封锚，该检测方法便无法对运营阶段的锚索进行测量；3)反拉法中需要使用的千斤顶设备在部分复杂施工环境中(如现浇梁、高边坡)难以灵活使用。

方法二：施工阶段将穿心式压力传感器安装于锚具与锚垫板间，锚索张拉过程中通过测量压力传感器的形变量换算得到锚索预应力的压力传感器法。此方法存在如下技术问题：1)压力传感器需提前安装于锚具与锚垫板之间才能生效，传感器一旦损坏将难以修复更换；2)检查维护过程复杂，一旦损害将难以更换。

方法三：锚索穿束阶段随锚索一同提前预埋的，基于铁磁性材料磁弹效应原理的磁通量传感器法。此方法存在如下技术问题：1)制作成本高、需提前预埋，随锚索入孔安装过程复杂，避免损坏传感器；2)铁磁性材料磁导率与温度呈非线性相关，受温度的影响较大；3)磁通量传感器只能监测提前预埋的锚索的预应力，大范围检测成本高。

方法四：对裸露钢索通过横向固有频率利用冲击弹性波对预应力进行检测的弹性波检测法。此方法存在如下技术问题：1)主要利用钢索张紧后作用频率与张拉呈对应关系达到对锚索预应力的测量目的，检测过程中需要对张紧的钢索中部进行直接激振，但是边坡锚索或预应力混凝土中都为埋入式锚索，无法直接对锚索激发自由振动；2)等效质量法等利用振动频率对锚索预应力进行检测的方法，由于振动频率的影响因素较多，现有检测理论无法满足工程检测精度需求。

综述，由于边坡及预应力混凝土中的预应力锚索皆位于结构体内部，目前暂时没有一种能够快速反映锚索预应力的无需预埋的无损检测方法。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种锚索预应力无损检测系统及检测方法，以解决现有的锚索应力检测方法结构有损、过程复杂、成本高昂等技术问题。