一种沉管隧道PC拉索应力监测方法及装置与流程

本发明属于土木工程结构安全监测领域，涉及一种沉管隧道PC拉索应力监测方法。

背景技术：

沉管隧道管节对接后为防止管节接缝位置张开，采用PC拉索将两个相邻管节拉紧。PC拉索为预应力多束钢绞线，施工过程中先将一部分预埋在管节混凝土内部，在管节对接后将两侧PC拉索拉紧。目前国内沉管隧道PC拉索应力常规监测方法是在管节预制过程中在PC拉索端部埋设钢弦式锚索应力计，在PC拉索对接后监测PC拉索应力，例如CN104535234A所公开的拉索预应力监测方法。此方法需增加PC拉索长度，且是在管节预制过程中预埋在PC拉索端头，在管节预制过程中和PC拉索张拉过程中监测元件容易损坏，且监测元件不可更换。

本方法主要解决在不增加PC拉索长度条件下PC拉索应力监测方法和监测装置具备可更换条件的PC拉索应力监测方法。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种沉管隧道PC拉索应力监测方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种沉管隧道PC拉索应力监测方法，其特征在于，在管节对接后，PC拉索张拉前，采用开环式磁通量钢索应力计作为监测元件，将监测元件直接缠绕在钢索上，监测元件可根据PC拉索伸缩变化时磁通量变化反应钢索应力变化，监测元件连接磁通量数据采集仪，可实现PC拉索应力的自动化监测。

更具体的是，所述监测元件由线圈骨架、感应线圈、激励线圈构成，感应线圈缠绕在线圈骨架上，激励线圈缠绕在线圈骨架上，线圈骨架对齐套合在被监测的PC拉索的钢索上，感应线圈和激励线圈分别通过芯线连接磁通量数据采集仪，通过磁通量数据采集仪采集感应线圈和激励线圈的信息，根据磁通量变化反应钢索应力变化。

更具体的是，线圈骨架的中段开设凹槽，感应线圈缠绕在凹槽内。

作为优选技术方案，还包括卡扣式分线保护装置，卡扣式分线保护装置隔开PC拉索的各根钢索，卡扣式分线保护装置还起到支撑测试仪器的作用。

所述卡扣式分线保护装置由上支撑和下支撑组装在一起，上支撑和下支撑之间形成供PC拉索的钢索穿过的通孔，上支撑和下支撑之间通过锁紧螺钉固定，起到仪器固定和PC拉索张拉时仪器保护作用。

作为优选技术方案，感应线圈绕制步骤为：

1)用细漆包线的一头在线圈骨架的头部绕预留线；

2)线圈骨架开设有绕制感应线圈的凹槽，并设有自凹槽通至线圈骨架端部的沟槽，将细漆包线从沟槽引至凹槽处绕制，从头部绕尾部，再重尾部绕到头部，视为一巡回，需要绕两个巡回，要求一圈紧挨一圈，线间紧密，绕圈数足；

3)绕完两个巡回，将细漆包线沿同一沟槽牵引至线圈骨架头部绕预留线后剪断；

4)将感应线圈处的细漆包线涂以绝缘漆，其后包裹绝缘纸。

作为优选技术方案，激励线圈绕制步骤为：

1)用粗漆包线的一头在线圈骨架的头部绕预留线。

2)将粗漆包线从细漆包线进入的那个沟糟牵引至激励线圈处绕制从头部绕尾部，后从尾部绕到头部，再次从头部绕到尾部，最后直接从尾部折会头部，共计三大圈，要求一圈紧挨一圈，线间紧密绕，圈数足。

3)折回后，将粗漆包线从进去的沟糟引至线圈骨架头部，绕预留线后剪断；

4)将激励线圈处粗的漆包线涂以绝缘漆，其后包裹绝缘布。

更具体的是，激励线圈和感应线圈绕制后，激励线圈的两根预留线和感应线圈的两根预留线分别连接一根芯线，芯线共有四根，四根芯线连接至磁通量数据采集仪。

更具体的是，将从激励线圈和感应线圈出来的四根芯线预留一部分折叠扎至钢索上。这样在在PC拉索张拉过程中，芯线不会因钢索转动而绞断。

更具体的是，将四根芯线接头处锡焊并用绝缘胶包裹，将连好的芯线用胶粘至绝缘布上，要求四根芯线未剥断时刚好镶入线圈骨架外部的凹槽中。

更具体的是，采用护管保护激励线圈和感应线圈。

基于上述方法，本发明还提供了一种沉管隧道PC拉索应力监测装置，包括监测元件和磁通量数据采集仪，其特征在于，所述监测元件由线圈骨架、感应线圈、激励线圈构成，感应线圈缠绕在线圈骨架上，激励线圈缠绕在线圈骨架上，线圈骨架对齐套合在被监测的PC拉索的钢索上，感应线圈和激励线圈分别通过芯线连接磁通量数据采集仪。

本发明采用PC拉索应力监测元件，在管节沉放对接后，PC拉索张拉前直接在PC拉索上埋设监测元件，不需要额外增加PC拉索长度，且监测元件具备可更换条件。

附图说明

图1是PC拉索监测点埋设断面图。

图2是图1的1-1剖面图。

图3是监测元件构造图。

图4是保护装置构造图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例进一步阐明本发明。

一种沉管隧道PC拉索应力监测方法，其特征在于，在管节对接后，PC拉索张拉前，采用开环式磁通量钢索应力计作为监测元件，将监测元件直接缠绕在钢索上，监测元件可根据PC拉索伸缩变化时磁通量变化反应钢索应力变化，监测元件连接磁通量数据采集仪，可实现PC拉索应力的自动化监测。

特别的是，所述监测元件由线圈骨架、感应线圈、激励线圈构成，感应线圈缠绕在线圈骨架上，激励线圈缠绕在线圈骨架上。线圈骨架对齐套合在被监测的PC拉索的钢索上，感应线圈和激励线圈分别通过芯线连接磁通量数据采集仪，通过磁通量数据采集仪采集感应线圈和激励线圈的信息，根据磁通量变化反应钢索应力变化。

更进一步的，还包括卡扣式分线保护装置，卡扣式分线保护装置由上支撑和下支撑组装在一起，上支撑和下支撑之间形成供PC拉索的钢索穿过的通孔，上支撑和下支撑之间通过锁紧螺钉固定，起到仪器固定和PC拉索张拉时仪器保护作用。

实施例1

参照图1和图2，在管节对接后，PC拉索1张拉前，沉管隧道PC拉索的布局方式如图1所示。沉管隧道PC拉索应力监测方法如下：

第一步：安装卡扣式分线保护装置

选定被监测的钢索，将卡扣式分线保护装置锁紧在该被监测钢索上，调整两个扣式分线保护装置之间距离以满足监测元件的安装空间。所示卡扣式分线保护装置如图4所示，由上支撑31和下支撑32组装在一起，上支撑31和下支撑32之间形成供PC拉索的钢索穿过的通孔，上支撑31和下支撑32之间通过锁紧螺钉33固定。所述下支撑32内开设倒T型槽，倒T型槽的中间开设半圆槽，上支撑31与倒T型槽配合，上支撑31的下表面开设半圆槽，上支撑31的半圆槽和下支撑32的半圆槽组成供钢索穿过的通孔，所述下支撑32的侧面开设锁紧螺钉安装位，所述上支撑31和下支撑32组装后外形呈圆柱形。

第二步：安装线圈骨架

将两个扣式分线保护装置(承重头)之间距离调整至合适，将一对线圈骨架23对齐套合在被监测的钢索上，在缝隙处涂以胶水固定密封。

第三步：绕制感应线圈(参照图3)

1)用细漆包线(0.17mm)的一头在线圈骨架23的头部绕8cm左右长预留线。

2)线圈骨架23开设有绕制感应线圈的凹槽，并设有自凹槽通至线圈骨架端部的沟槽，将细漆包线从沟槽引至凹槽处绕制(贴胶带固定)，从头部绕尾部，再重尾部绕到头部，视为一巡回，需要绕两个巡回，要求一圈紧挨一圈，线间紧密，绕圈数足。

3)绕完两个巡回，将细漆包线沿同一沟槽牵引至线圈骨架头部绕10cm预留线后剪断(胶带固定)。

4)将感应线圈处的细漆包线涂以绝缘漆，其后包裹绝缘纸(胶带固定绝缘纸)。

注：绕制的时候由于线圈骨架23需要转动，所以漆包线需要将端口绕在线圈骨架头部以防转断漆包线。

第四步：绕制激励线圈(参照图3)

1)用粗漆包线(0.47mm)的一头在线圈骨架23的头部绕8cm左右长预留线。

2)将粗漆包线从细漆包线进入的那个沟糟牵引至激励线圈处绕制从头部绕尾部，后从尾部绕到头部，再次从头部绕到尾部，最后直接从尾部折会头部(贴胶带固定)，共计三大圈，要求一圈紧挨一圈，线间紧密绕，圈数足。

3)折回后，将粗粗漆包线从进去的沟糟引至线圈骨架头部绕10cm预留线后剪断(胶带固定)。

4)将激励线圈处粗的漆包线涂以绝缘漆，其后包裹绝缘布(胶带固定绝缘布)。

第五步：接线测试是否绕制数据正常。

1)准备一根1米长的4芯线20(红黑绿白四色)剥好两端。

2)将绕在骨架头部的四根漆包线解下，将4个线头漆刮出1cm长。

3)用万用表测漆刮后的漆包线是否导通。

4)导电后将四根漆包线连上四根芯线(8cm细漆包线连白10cm细漆包线连绿，8cm粗漆包线连黑10cm粗漆包线连红)，通过四根芯线连接至磁通量数据采集仪，积分电压数据在0.38至0.6可进行下步否则重绕。

5)将接头处锡焊并用绝缘胶包裹，将连好的线用胶粘至绝缘布上要求四根芯线未剥断刚好镶入线圈骨架外部的凹糟中。

第六步：灌胶

1)将两种树脂(聚酰胺树脂，环氧树脂)按0.9比1比例调和搅拌匀后放置20分钟。

2)将调好的胶均匀涂至两个半剖护管21内侧。

3)将涂了胶的两个半剖护管21合在线圈骨架刚好覆盖绝缘布，用两根扎带扎紧。

4)将从激励线圈22和感应线圈24出来的四根芯线20预留一部分折叠扎至钢索上。

注：在灌胶时要时刻采集数据，以防出现数据问题，及时补救。

第七步：采集张拉前稳定数据

1)等一天后胶凝固，采集磁通量稳定的数据五组。

2)将四根芯线20整理至预埋管内部张拉套筒。

第八步：采集张拉后稳定数据。

1)采集张拉后稳定数据五组。

2)标定具体的测试参数。

第九步：实时监测

根据标定的参数，通过磁通量数据采集仪，自动采集钢索的实时受力变化。

上面内容描述了本发明的实施实例(南昌市红谷隧道工程)，但并不是绝对限制，即在不脱离本发明范围和精神的情况下，本行业技术人员可以根据工程实际情况优化仪器埋设方法，可以对本发明作出各种不同的修改和变化，均属于本专利的保护范围。