一种桥梁锚下钢绞线预应力的检测方法技术

本发明专利技术提供了一种桥梁锚下钢绞线预应力的检测方法，包括：a1：利用应力波激发设备和应力波接收设备对钢绞线锚具的锚头检测，应力波接收设备接收声波信号；a2：处理声波信号，得频谱图；a3：对频谱图对数正态分布拟合，得拟合曲线的对数标准差σ；a4：将对数标准差σ代入公式：σ

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁锚下钢绞线预应力的检测方法
本专利技术涉及钢绞线预应力检测方法领域，具体为一种桥梁锚下钢绞线预应力的检测方法。
技术介绍
预应力钢绞线的张拉质量是预应力混凝土桥梁的重要保障。预应力过大会造成钢绞线的疲劳或断裂，影响钢绞线使用寿命；预应力过小，易导致梁体下挠、垮塌，危及工程安全，因此，对于预应力钢绞线的检测显得尤为重要。目前在钢绞线预应力检测方法中，声波检测法作为一种设备轻便、容易激发、操作方便的测量方式而被引起重视。现有技术中，分析了单芯线中的声弹性效应，发现这种效应几乎是线性的，因此他提出可以对钢绞线中的单芯线进行声学特性的研究，利用声弹性理论，得出声学参数与钢绞线预应力之间的关系，从而在实际工程中，可以通过直接测量特定的声学参数来计算出钢绞线预应力的大小。另外，还有通过对中心钢丝进行标定试验，获得声弹性系数K，通过测量声波在预应力钢绞线中的传播速度，然后利用波速与钢绞线预应力之间的关系式，得出钢绞线预应力值。国内的一些研究人员对整股钢绞线进行声学特性研究，并结合声弹性理论提出，可以通过直接测量整股钢绞线的声学参数，利用声弹性理论得出相应声学参数与钢绞线预应力之间的关系式。目前声波检测法主要是利用声弹性理论直接对整股钢绞线或中心单根钢丝进行标定实验，但实际工程中，预应力钢绞线往往被水泥砂浆浇筑在波纹管中，然而目前的检测方法未能考虑到水泥砂浆对测量结果产生的影响，因此对于有粘结的预应力混凝土构件进行测量时其测量精度会受到很大的影响。另外，等效质量法也是利用了弹性波进行测量，其具有设备简单、易操作等优点，但由于其利用激振锤作为激振源，激发出的弹性波稳定性差，因此对测量结果易产生较大误差。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种桥梁锚下钢绞线预应力的检测方法，通过直接对预应力钢绞线锚头进行声学特性研究，克服了现有技术中对单根钢丝及整股钢绞线进行标定试验时，未考虑波纹管中水泥砂浆对测量产生的影响；降低了等效质量法中采用激振锤带来的误差；测量结果直观准确；检测方法简单高效。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种桥梁锚下钢绞线预应力的检测方法，包括：步骤a1：利用应力波激发设备和应力波接收设备对预应力钢绞线锚具的锚头进行声学特性检测，使应力波接收设备接收到声波信号；步骤a2：将步骤a1中的声波信号进行处理，得到声波信号的频谱图；步骤a3：对步骤a2中的频谱图进行对数正态分布拟合，得到拟合曲线的对数标准差σ；步骤a4：将步骤a3的对数标准差σ代入公式：σt＝[0.867+0.113ln(σ-0.044)]*1860，得到待检测的钢绞线的预应力σt；步骤a5：将步骤a4得到的预应力σt与钢绞线的预应力设计值m进行比较：若σt≤m，则钢绞线预应力合格；若σt＞m，则钢绞线预应力不合格。作为上述技术方案的进一步改进：步骤a1中，应力波激发设备的测点和应力波接收设备的测点成180°布置在锚头的周侧面上。步骤a2包括如下步骤：步骤a21：将声波信号采用快速傅里叶变换处理，得到声波信号的频谱图；步骤a22：对步骤a21得到的频谱图进行归一化，得到归一化的频谱图。步骤a3中，对步骤a22得到归一化的频谱图进行对数正态分布拟合。步骤a4中，获取公式σt＝[0.867+0.113ln(σ-0.044)]*1860的步骤如下：步骤a41：对钢绞线施加已知的多组不同的预应力，并获取钢绞线在每组预应力下的声波信号；步骤a42：将步骤a41获取的多组声波信号进行处理，得到多组声波信号的频谱图；步骤a43：对步骤a42中的多组频谱图进行对数正态分布拟合，得出钢绞线预应力σt与对数标准差σ之间的关系：σt＝[0.867+0.113ln(σ-0.044)]*1860。步骤a41中，施加的多组不同预应力包括：施加的预应力达到预应力设计值m的0％、20％、40％、60％和80％，对应应力比分别为0、0.2、0.4、0.6和0.8。步骤a42中包括如下步骤：步骤a421：将步骤a41的多组声波信号分别采用快速傅里叶变换处理，得到多组声波信号的频谱图；步骤a422：对步骤a421得到的多组频谱图进行归一化，得到多组归一化的频谱图。步骤a43包括如下步骤：步骤a431：利用公式：对步骤a42的多组频谱图分别进行对数正态分布拟合，得到多组拟合曲线，公式中，μ为对数均值，σ为对数标准差，x为横坐标，f(x)为纵坐标；步骤a432：将多组拟合曲线的对数标准差σ与对应的应力比进行拟合，得到钢绞线预应力与对数标准差σ之间的关系式：σt＝[0.867+0.113ln(σ-0.044)]*1860。步骤a4中包括如下步骤：步骤a’41：在仿真软件中分别建立预应力钢绞线处在多组不同预应力时的有限元模型；步骤a’42：在各有限元模型中的锚头周侧面第一测点A激发低频应力波,在第一测点A的对侧第二测点B接收应力波透射信号，得到各不同预应力下的声波信号；步骤a’43：将步骤a’42获取的多组声波信号进行处理，得到多组声波信号的频谱图；步骤a’44：对步骤a’43中的多组频谱图进行对数正态分布拟合，得出钢绞线预应力σt与对数标准差σ之间的关系：σt＝[0.867+0.113ln(σ-0.044)]*1860。步骤a’43包括如下步骤：步骤a’431：将步骤a’42得到的各声波信号进行滤波处理，得到各不同预应力下的时域波形信号；步骤a’432：将步骤a’431得到的各时域波形信号进行快速傅里叶变换，得到各不同预应力下的频谱图。本专利技术的有益效果是：(1)通过直接对预应力钢绞线锚头进行声学特性研究，克服了现有技术中对单根钢丝及整股钢绞线进行标定试验时，未考虑波纹管中水泥砂浆对测量产生的影响；(2)通过稀土超磁致伸缩换能器作为激发源，大大降低了等效质量法中采用激振锤带来的误差；(3)通过获取的特征参数对数标准差σ即可计算出相应的钢绞线预应力的大小，测量结果直观准确；(4)检测方法简单高效，测量结果精准稳定。附图说明图1为本专利技术实施例一在钢绞线预应力分别达到预应力设计值的0％、20％、40％、60％、80％时所获取的声波信号图；图2为本专利技术实施例一在钢绞线预应力分别达到预应力设计值的0％、20％、40％、60％、80％时的频谱图；图3a～3d为本专利技术实施例一在钢绞线预应力分别达到预应力设计的20％、40％、60％、80％时对归一化后的频谱图进行对数正态拟合的示意图；图4为本专利技术实施例一对数标准差与应力比拟合的示意图；图5为本专利技术实施例二的有限元模型和测点示意图；图6为本专利技术实施例二有限元模型在预应力分别达到预应力设计值的0％、20％、40％、60％、80％时所获取的声波信号图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥梁锚下钢绞线预应力的检测方法，其特征在于，包括：/n步骤a1：利用应力波激发设备和应力波接收设备对预应力钢绞线锚具的锚头进行声学特性检测，使应力波接收设备接收到声波信号；/n步骤a2：将步骤a1中的声波信号进行处理，得到声波信号的频谱图；/n步骤a3：对步骤a2中的频谱图进行对数正态分布拟合，得到拟合曲线的对数标准差σ；/n步骤a4：将步骤a3的对数标准差σ代入公式：σ

【技术特征摘要】
1.一种桥梁锚下钢绞线预应力的检测方法，其特征在于，包括：
步骤a1：利用应力波激发设备和应力波接收设备对预应力钢绞线锚具的锚头进行声学特性检测，使应力波接收设备接收到声波信号；
步骤a2：将步骤a1中的声波信号进行处理，得到声波信号的频谱图；
步骤a3：对步骤a2中的频谱图进行对数正态分布拟合，得到拟合曲线的对数标准差σ；
步骤a4：将步骤a3的对数标准差σ代入公式：σt＝[0.867+0.113ln(σ-0.044)]*1860，得到待检测的钢绞线的预应力σt；
步骤a5：将步骤a4得到的预应力σt与钢绞线的预应力设计值m进行比较：
若σt≤m，则钢绞线预应力合格；
若σt＞m，则钢绞线预应力不合格。


2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：步骤a1中，应力波激发设备的测点和应力波接收设备的测点成180°布置在锚头的周侧面上。


3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：步骤a2包括如下步骤：
步骤a21：将声波信号采用快速傅里叶变换处理，得到声波信号的频谱图；
步骤a22：对步骤a21得到的频谱图进行归一化，得到归一化的频谱图。


4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：步骤a3中，对步骤a22得到归一化的频谱图进行对数正态分布拟合。


5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：步骤a4中，获取公式σt＝[0.867+0.113ln(σ-0.044)]*1860的步骤如下：
步骤a41：对钢绞线施加已知的多组不同的预应力，并获取钢绞线在每组预应力下的声波信号；
步骤a42：将步骤a41获取的多组声波信号进行处理，得到多组声波信号的频谱图；
步骤a43：对步骤a42中的多组频谱图进行对数正态分布拟合，得出钢绞线预应力σt与对数标准差σ之间的关系：σt＝[0.867+0.113ln(σ-0.044)]*1860。


6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于：步骤a41中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙士国，许文宗，唐好文，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43