旧桥体外束加固锚下预应力全寿命智能监测装置及方法

技术领域

本申请涉及公路旧桥外束加固的锚下预应力智能监测技术领域，具体涉及旧桥体外束加固锚下预应力全寿命智能监测装置及方法。

背景技术

随着我国公路桥梁建设的不断发展，预应力混凝土桥梁被广泛应用。越来越多的旧桥采用体外束预应力加固，锚下预应力将随服役时间发生不同程度的损失。因此，对旧桥体外束的锚下预应力全寿命周期进行实时智能监测显得尤为重要，能为桥梁管养决策提供更为科学的参考数据。

由于我国桥梁建设存在明显的重建设、轻养护问题。旧桥体外束加固在服役期的锚下预应力存在不同程度的损失，而现有的监测手段仅针对新建桥梁体内锚下预应力进行桥梁现场人工采集监测，对旧桥体外束加固锚下预应力全寿命周期则缺乏准确及有效地远程监测与评估。这将直接影响旧桥加固后服役期桥梁技术状况评定结果的准确性，影响桥梁能否得到及时的管养。

发明内容

为解决现有技术中的不足，发明人提供了旧桥体外束加固锚下预应力全寿命智能监测装置及方法，能够为旧桥加固提供实时、有效的预应力智能监测，使桥梁得到更为科学的管养，有利于提高桥梁服役寿命；同时，也符合我国智慧桥梁的发展方向。

根据第一方面，本发明提供了旧桥体外束加固锚下预应力全寿命智能监测装置，该装置包括：箱体、锚索测力计、智能处理终端和太阳能板，所述箱体内设置有锚下力采集器、无线传输器和蓄电池，所述太阳能板与蓄电池电连接，所述锚下力采集器、无线传输器与蓄电池电连接；所述锚索测力计与锚下力采集器数据连接，所述锚下力采集器与无线传输器数据连接，所述无线传输器与智能处理终端通信连接。

进一步地，该装置还包括与所述箱体固定连接的第一安装座，与所述太阳能板固定连接的第二安装座，所述第一安装座和第二安装座分别用于将所述箱体和太阳能板固定在防撞护栏上。

进一步地，所述第一安装座通过Z型支架与所述箱体固定连接，所述第二安装座通过L型支架与所述太阳能板固定连接。

进一步地，所述箱体内设置有开关，所述开关用于开/断电源。

进一步地，所述智能处理终端包括：分析模块、预警模块、储存器和显示模块；当施工阶段锚下预应力大于预警上限值或服役阶段锚下预应力小于预警下限值时，所述预警模块发出警报，所述分析模块对数据进行标记，并保存相应数据；所述储存器用于储存以往的锚下预应力值。

进一步地，所述箱体上设置有穿线孔，所述穿线孔用于走线。

进一步地，所述锚索测力计穿设在钢绞线上，且位于锚具和锚垫板之间，与钢绞线同轴。

根据第二方面，本发明还提供了旧桥体外束加固锚下预应力全寿命智能监测方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：锚下力采集器获取钢绞线张拉时锚索测力计检测到的锚下力；

步骤S2：通过无线传输器将获取到的锚下力发送到智能处理终端；

步骤S3：智能处理终端根据锚下力在分析模块中计算出预应力；若施工阶段锚下预应力大于预警上限值或服役阶段锚下预应力小于预警下限值时，预警模块发出警报，并在显示模块中对低于或大于预警值数据进行标记，在储存器中以表格形式保存相应数据，且所有数据均可导出或直接打印；

步骤S4：绘制锚下预应力曲线图，并通过显示模块显示且可导出或直接打印。

进一步地，所述智能处理终端根据锚下力计算出预应力的步骤如下：

获取锚下力、单孔钢绞线根数和单孔单根钢绞线截面面积，根据所述锚下力、单孔钢绞线根数和单孔单根钢绞线截面面积计算出锚下预应力。

本发明的工作原理介绍：

将该装置安装在桥梁体外，利用太阳能板为整个装置进行供电。监测时，通过锚索测力计采集锚下力，然后传输给锚下力采集器，再由无线传输器传输给智能处理终端，智能处理终端根据采集的锚下力数据计算出锚下预应力，绘制出锚下预应力曲线图，完成对锚下预应力的实时监测，实现旧桥体外束加固锚下预应力从加固施工到服役期全寿命周期的智能监测。

相比现有技术，本发明的有益效果介绍：

(1)本发明提供的旧桥体外束加固锚下预应力全寿命智能监测装置及方法，实现旧桥体外束加固锚下预应力从加固施工到服役全寿命周期的智能监测，能够实时掌握任何阶段体外束锚下预应力变化情况，为管养决策提供更为科学的参考数据。

(2)装置置于梁体外，不影响旧桥体外束加固施工工期，不损伤桥梁主体结构，能节省桥梁的定期检查成本。

(3)采用太阳能自主供电，能源清洁、环保、无污染。

(4)监测方法原理简单能行，装置安装简便、易操作、可靠性好，且实现远程在线智能监测，具有良好的实用性。

附图说明

图1为实施例1中的旧桥体外束加固锚下预应力全寿命智能监测装置的使用状态图；

图2为实施例1中的旧桥体外束加固锚下预应力全寿命智能监测装置的结构示意图；

图3为实施例1中的智能处理终端的系统框图；

图4为实施例1中的锚下预应力曲线图的示意图。

附图标记：

1-箱体；11-锚下力采集器；12-无线传输器；13-蓄电池；14-穿线孔；2-锚索测力计；3-太阳能板；4-智能处理终端；41-分析模块；42-预警模块；43-储存器；44-显示模块；45-通信模块；51-第一安装座；52-Z型支架；53-第二安装座；54-L型支架；6-钢绞线；7-锚具；8-锚垫板；9-防撞护栏。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

实施例1

如图1-4所示，本发明提供了旧桥体外束加固锚下预应力全寿命智能监测装置，该装置包括：箱体1、锚索测力计2、智能处理终端4和太阳能板3，箱体1内设置有锚下力采集器11、无线传输器12、蓄电池13和开关(未示出)，锚索测力计2穿设在钢绞线6上，且位于锚具7和锚垫板8之间，与钢绞线6同轴，用于监测锚下力。太阳能板3与蓄电池13电连接，锚下力采集器11、无线传输器12与蓄电池13电连接，太阳能板3产生的电能储存在蓄电池13中，为锚下力的采集和传输工作提供电能。锚索测力计2与锚下力采集器11数据连接，锚下力采集器11与无线传输器12数据连接，无线传输器12与智能处理终端4通信连接。具体地，锚下力采集器11为采集装置，用于采集锚索测力计2所测试的锚下力，并将锚下预应力值经由无线传输器12上传到智能处理终端4，智能处理终端4计算出锚下预应力，并绘制出锚下预应力曲线图，能够掌握任何阶段锚下预应力变化情况，为管养决策提供更为科学的参考数据。

如图3所示，智能处理终端4内置有分析模块41、预警模块42、储存器43、显示模块44和通信模块45。通信模块45与无线传输器12通信连接，用于接收锚索测力计2检测到的锚下力，分析模块41用于获取单孔单根钢绞线截面面积、单孔钢绞线根数、通信模块45接收到的锚下力，并根据上述获取到的数据计算出锚下预应力，然后以锚下预应力为纵坐标，时间为横坐标绘制出锚下预应力曲线图；同时，分析模块41还用于根据计算出的锚下预应力与预设预应力进行比较。具体为：施工阶段，锚下预应力大于预警上限值时，分析模块41控制预警模块42发出警报，并将该数据进行标记，储存在储存器43中。服役阶段，锚下预应力小于预警下限值时，预警模块42发出警报，并将该数据进行标记，储存在储存器43中，使相技术人员能够根据监测数据在第一时间对桥梁进行处理，调整预应力或更换体外预应力筋，保证桥梁结构的使用安全。储存器43还用于储存以往的锚下预应力值，具体地，无线传输器12传输来的锚下力经分析模块41计算出锚下预应力后，直接进入储存器43进行储存，相关技术人员根据实际需要从储存器43中调取以往的锚下预应力值，便于后期统计和分析。显示模块44用于显示分析模块41绘制出的锚下预应力曲线图，便于技术人员进行观察。

进一步地，箱体1上设置有穿线孔14，穿线孔14用于走线，供锚索测力计2与锚下力采集器11连接的数据线、太阳能板3与蓄电池13连接的电缆通过，保证线路的合理性。该监测装置还包括：与箱体1通过Z型支架52固定连接的第一安装座51，与太阳能板3通过L型支架54固定连接的第二安装座53，第一安装座51和第二安装座53通过高强螺栓固定在防撞护栏9上，进而将箱体1和太阳能板3固定在防撞护栏9上，实现对箱体1和太阳能板3固定，保证该装置对体外束锚下预应力的实时监测。

具体地，工作时，首先进行监测准备打开开关(未示出)，进行旧桥体外束加固钢绞线张拉前，打开智能处理终端4，输入单孔单根钢绞线截面面积A、单孔钢绞线根数n、施工阶段锚下预应力预警上限值σ

步骤S1：锚下力采集器11实时获取体外钢绞线6张拉时锚索测力计2检测到的锚下力；锚下力采集器11获取钢绞线6张拉时锚索测力计2检测到的锚下力F

步骤S2：通过无线传输器12将获取到的锚下力发送到智能处理终端4。

步骤S3：智能处理终端4的分析模块41根据分别在张拉力为0F、0.5F、0.8F、1.0F时获取到的锚下力F

步骤S4：以锚下预应力σ为纵坐标，时间t为横坐标绘制出锚下预应力曲线图，并通过显示模块44显示，同时智能处理终端4上的储存器43自动保存预应力曲线图，便于后续查阅，或可导出或直接打印。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。