【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土木工程检测设备，特别涉及钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统及测试方法。
技术介绍
1、预应力锚固结构应用百年以来，实现锚下有效预应力无损测试一直是学术界和工程界的期望与目标。
2、预应力钢绞线(钢筋)锚固系统锚下有效预应力是否达到设计要求是决定其施工过程质量的重要指标、结构运营期间可靠性的基本保证指标。预应力锚固结构锚下有效预应力目前直接测试方法主要是通过在锚具下安装测力传感器进行测试，普遍安装测力传感器成本过高，且不能重复使用，不能满足对预应力锚固结构的工程质量全面监管与评价的要求，无法推广应用，仅限于科学研究。预应力锚固结构的预应力钢绞线(钢筋)张拉部分隐蔽在结构内部，通过测试钢绞线(钢筋)张拉力反推锚具锚下整体有效预应力的方法，如：在预应力筋表面粘贴电阻应变片测量法、斜拉索张拉力测量的频率法、磁通量法等测试方法因无法快速、重复的装卸传感器，同样不能用于预应力锚固结构锚下有效预应力的大规模无损测试。至目前预应力钢绞线(钢筋)锚固系统锚下有效预应力是否达到设计要求完全取决于施工单位的技术与管理水平，具有显著的随机性，预应力钢绞线(钢筋)锚固系统锚下有效预应力不能有效的实时测试、质量评估是导致预应力锚固结构失效的主要原因之一。
3、针对预应力混凝土桥梁中占绝对多数的夹片式锚固系统施工过程存在的问题，公路行业质量监督相关部门和业主采用有损检测的“反张法”(又称“拉脱法”)测试成了唯一选择，“反张法”是对已完成张拉的预应力夹片式锚固系统再对单根钢绞线进行张拉，通过重新张拉单根钢绞线，测量
4、在对预应力钢绞线夹片式锚固系统振动特性研究的基础上，本专利技术在锚固系统的锚具顶面邻近位置安装振动放大悬梁，通过振动放大悬梁紧夹钢绞线外露无应力段连接锚具系统(锚具、夹片、钢绞线锚固段、钢绞线外露无应力段总称)。通过调节振动放大悬梁的转动惯量与其安装紧夹程度，使振动放大悬梁自身偏转振动频率接近锚具系统自身偏转振动频率形成共振，进而通过振动放大悬梁动力放大锚具系统自身偏转振动；在振动放大悬梁满足动力放大条件的同时，通过振动放大悬梁的长度，能同时对锚具系统自身偏转振幅进行几何放大。安装完振动放大悬梁后，在振动放大悬梁顶端侧面安装加速度传感器并连接到信号采集与分析仪，获得加速度时程信号的fft频谱图，获取锚具系统—振动放大悬梁体系的振动频率，建立相应动力学分析模型，求解模型的频率方程，获得锚具与锚垫板间接触刚度参数，实现锚下整体有效预应力无损测试目标。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种结构简单、快速、无损、可重复使用的基于安装振动放大悬梁的预应力钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损检测系统及测试方法。
2、本专利技术采用的技术方案是：一种钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：包括锚固对象、空心管道、锚垫板、锚具及激振锤，锚固对象上设有通孔，空心管道置于通孔内，空心管道比通孔的长度短；空心管道内设置若干钢绞线，通孔的两端处分别设有一个锚垫板，钢绞线通过锚具和夹片锚固；一钢绞线的伸出端设有振动放大悬梁，振动放大悬梁的轴线与钢绞线的轴线平行；振动放大悬梁的端部安装有加速度传感器，加速度传感器与动态信号采集与分析仪连接；激振锤用于击振锚具顶部。
3、进一步的，所述振动放大悬梁包括振动放大悬梁悬杆振动放大悬梁环形夹具；振动放大悬梁悬杆通过振动放大悬梁环形夹具安装在一钢绞线的外露无应力段，并与该外露无应力段同轴。
4、进一步的，锚具采用多个单孔锚具或一个多孔锚具。
5、进一步的，空心管道内设有压浆体，钢绞线穿过压浆体。
6、进一步的，所述加速度传感器通过吸附介质安装在振动放大悬梁的端部；吸附介质采用磁吸、固化胶或螺杆。
7、进一步的，所述动态信号采集与分析仪包括a/d信号采集系统、嵌入式微机系统；加速度传感器通过a/d信号采集系统与嵌入式微机系统连接；嵌入式微机系统的显示屏为液晶显示触摸屏。
8、一种利用上述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试方法，包括以下步骤：
9、步骤一：考虑振动放大悬梁的影响，建立锚具系统—振动放大悬梁体系的动力学模型，锚具系统包括钢绞线的外露无应力段、钢绞线的锚固段、夹片和锚具；得到频率方程，求解锚具与锚垫板间的偏转接触刚度；
10、视锚垫板及工程锚固对象为不动体，将振动放大悬梁(13)、锚具系统分别视作独立的刚性质量体，忽略阻尼的影响，以此建立两自由度动力学模型；则在激振锤(12)击振锚具(9)顶部结束后，振动放大悬梁(13)、锚具系统做自由振动，根据牛顿运动定律建立系统振动微分方程组：
11、
12、式(1)中，为振动放大悬梁(13)偏转角的时间函数、θ(t)为锚具系统偏转角的时间函数、i为振动放大悬梁(13)转动惯量、ip为锚具系统转动惯量、k为振动放大悬梁(13)与锚具系统间偏转刚度、kp为锚具(9)与锚垫板(5)间偏转接触刚度；要使式(1)有解，必须满足方程：
13、
14、
15、方程(2)中，ω1、ω2为锚具系统—振动放大悬梁(13)体系测试振动频率；
16、步骤二：锚具(9)与锚垫板(5)间偏转接触刚度kp与锚具锚下整体有效预应力关系标定；
17、对预应力钢绞线、夹片(6)、锚具(9)、锚垫板(5)进行标定；采用不同的张拉力对钢绞线多次进行张拉，张拉力使得锚具(9)预应力不超过设计预应力；每次张拉完成后，读取锚固性能测试装置的力传感器数值获得锚具(9)锚下整体有效预应力；启动动态信号采集与分析仪(10)，通过激振锤(12)击振锚具(9)顶部，通过动态信号采集与分析仪(10)获得锚具系统—振动放大悬梁(13)体系的振动频率ω1、ω2，并代入方程(2)获得锚具(9)与锚垫板(5)间偏转接触刚度kp；按最小二乘法建立锚具(9)与锚垫板(5)间偏转接触刚度kp与锚具(9)锚下整体有效预应力关系式；
18、步骤三：在实际测试的预应力钢绞线上安装振动放大悬梁(13)，并在振动放大悬梁本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：包括锚固对象(4)、空心管道(7)、锚垫板(5)、锚具(9)及激振锤(12)，锚固对象(4)上设有通孔，空心管道(7)置于通孔内，空心管道(7)比通孔的长度短；空心管道(7)内设置若干钢绞线，通孔的两端处分别设有一个锚垫板(5)，钢绞线通过锚具(9)和夹片(6)锚固；一钢绞线的伸出端设有振动放大悬梁(13)，振动放大悬梁(13)的轴线与钢绞线的轴线平行；振动放大悬梁(13)的端部安装有加速度传感器(11)，加速度传感器(11)与动态信号采集与分析仪(10)连接；激振锤(12)用于击振锚具(9)顶部。
2.根据权利要求1所述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：所述振动放大悬梁(13)包括振动放大悬梁悬杆(13a)、振动放大悬梁环形夹具(13b)；振动放大悬梁悬杆(13a)通过振动放大悬梁环形夹具(13b)安装在一钢绞线的外露无应力段，并与该外露无应力段同轴。
3.根据权利要求1所述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：锚具(9)采用多个单孔锚具或一个多孔锚具。>
4.根据权利要求1所述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：空心管道(7)内设有压浆体(8)，钢绞线穿过压浆体(8)。
5.根据权利要求1所述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：所述加速度传感器(11)通过吸附介质(14)安装在振动放大悬梁(13)的端部；吸附介质(14)采用磁吸、固化胶或螺杆。
6.根据权利要求1所述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：所述动态信号采集与分析仪(10)包括A/D信号采集系统、嵌入式微机系统；加速度传感器(11)通过A/D信号采集系统与嵌入式微机系统连接；嵌入式微机系统的显示屏为液晶显示触摸屏。
7.一种利用权利要求1-6中任一权利要求所述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试方法，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试方法，步骤二中，对钢绞线四次张拉，四次的张拉力分别使得锚具(9)预应力达到设计预应力的25％，50％，75％，100％。
...【技术特征摘要】
1.一种钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：包括锚固对象(4)、空心管道(7)、锚垫板(5)、锚具(9)及激振锤(12)，锚固对象(4)上设有通孔，空心管道(7)置于通孔内，空心管道(7)比通孔的长度短；空心管道(7)内设置若干钢绞线，通孔的两端处分别设有一个锚垫板(5)，钢绞线通过锚具(9)和夹片(6)锚固；一钢绞线的伸出端设有振动放大悬梁(13)，振动放大悬梁(13)的轴线与钢绞线的轴线平行；振动放大悬梁(13)的端部安装有加速度传感器(11)，加速度传感器(11)与动态信号采集与分析仪(10)连接；激振锤(12)用于击振锚具(9)顶部。
2.根据权利要求1所述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：所述振动放大悬梁(13)包括振动放大悬梁悬杆(13a)、振动放大悬梁环形夹具(13b)；振动放大悬梁悬杆(13a)通过振动放大悬梁环形夹具(13b)安装在一钢绞线的外露无应力段，并与该外露无应力段同轴。
3.根据权利要求1所述的钢绞线锚具锚下整体有效预应力无损测试系统，其特征是：锚具(9)采用多个单孔锚具或一个多孔...
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