[发明专利]一种用于监测预应力损失的压电夹片式智能锚具

说明书

本发明公开了一种用于监测预应力损失的压电夹片式智能锚具，该装置由PZT压电陶瓷片(1)、电磁信号屏蔽壳(2)、数据导线(3)、信号激发与采集装置(4)、环氧树脂粘结层(5)、多孔夹片式锚具(6)、PZT压电陶瓷传感器凹槽(7)组成。本发明可将由于预应力损失造成的应变变形微量转换为电信号，克服了传统预应力监测需要预先埋设传感器在混凝土构件中的缺陷，无需损伤构件内部即可实现对预应力损失的实时监测。

技术领域

本发明设计涉及一种用于监测预应力损失的压电夹片式智能锚具，应用于建筑结构或者桥梁结构，属于土木工程领域。

背景技术

预应力可改变钢筋混凝土构件开裂早、变形大、高强度钢筋无法使用的特点，被广泛地应用于桥梁及大型承重的构件中，因而预应力混凝土表现为良好的使用性能和显著的经济效果。而预应力损失严重地影响了预应力混凝土构件的使用性能，能否正确监测预应力损失并设法减少预应力的损失是保证预应力构件质量的关键。目前施工过程中所采用的方法大多不能准确得到预应力筋的应力损失值，无法对构件施工及长期服役状态下的安全性进行合理的评估。为了克服这些不足，本发明提出一种用于监测预应力构件两端预应力损失的压电夹片式智能锚具，其基本原理是锚具由于受到预应力构件两端的锚锭施加的张紧压力发生微小的机械变形，安装在锚具凹槽内的PZT压电陶瓷片受到高频电压信号的作用，产生压电效应将高频的电振动转换成机械振动，从而发射出超声波，超声波在锚具中传播一个来回后被压电陶瓷片接收重新转化为电压信号，连接至压电陶瓷片的信号激发与收集装置对信号进行分析处理，得到预应力作用下的应变变化微量，从而了解用于施加预应力的夹片式锚具上的预应力损失情况，作出相应的预防措施。但目前对预应力筋两端锚盘锚杯预应力损失的自动化测量装置大多是利用电阻、电感等机械接触法，主要表现为线性位移测量的形式。实际测得的距离是带角度的斜边距离，会影响测量精度。因此这种接触式的位移测量方式在精度上往往很难达到要求，导致对预应力筋伸长量的测量值与实际值偏差过大。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种用于监测预应力损失的压电夹片式智能锚具，主要解决现有预应力筋变形位移传感器测量精度不够，张拉过程中位移传感器测得的位移数值与实际位移数值偏差较大，位移传感器安装技术要求高等缺陷，同时具备结构简单、安装方便、对预应力损失变化的测量精度高优点，通过非接触式的无损检测方法来测量预应力损失情况，适用以预应力混凝土构件为代表的结构健康监测与警报。

本发明的技术方案：一种用于监测预应力损失的压电夹片式智能锚具，由PZT压电陶瓷片(1)、电磁信号屏蔽壳(2)、数据导线(3)、信号激发与采集装置(4)、环氧树脂粘结层(5)、多孔夹片式锚具(6)、PZT压电陶瓷传感器凹槽(7)共同构成，其特征在于PZT压电陶瓷片(1)、电磁信号屏蔽壳(2)、数据导线(3)、环氧树脂粘结层(5)组成了一单元超声波传感器组件。其通过环氧树脂粘结层(5)安装在多孔夹片式锚具预先开好的直径大约为1cm的PZT压电陶瓷传感器凹槽(7)内，凹槽的深度略大于PZT压电陶瓷片(1)外的保护壳的厚度，大致在3mm左右。凹槽的数量为6个，以轴对称方式均匀排列在圆盘表面。

所述一种用于监测预应力损失的压电夹片式智能锚具，其特征在于PZT压电陶瓷片(1)具有压电效应的物理性质，当在其正反两面施加交变电压时，压电陶瓷片将按其厚度方向做伸长和压缩的交替变化，即产生微小振动，其振动频率的高低与所加交变电压的频率相同，此时压电陶瓷片周围的介质上将产生相同频率的声波，如果所加的交变电压的频率是超声频率，则所发射的声波即为超声波。

所述一种用于监测预应力损失的压电夹片式智能锚具，其特征在于利用数据导线(3)将位于锚具凹槽内电磁信号屏蔽壳(2)中的PZT压电陶瓷片(1)的正负极与外部的信号激发与采集装置(4)对应的接口连接。

所述一种用于监测预应力损失的压电夹片式智能锚具，其特征在于用作保护内部PZT压电陶瓷片(1)的电磁信号屏蔽壳(2)通过环氧树脂粘结层(5)牢固粘接在夹片式锚具表面的凹槽内，并使之上表面刚好与夹片式锚具表面齐平。