CN109900395B - 一种可实时监测预应力损失的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实时监测预应力损失的装置，包括锚具、预应力钢筋，预应力钢筋的一端插入垫墩中，另一端在垫墩外与锚具连接，锚具和垫墩之间设置有垫板，垫板上设置有通孔，预应力钢筋穿过通孔插入垫墩中，垫板与垫墩固定连接；本装置结构简单，便于维护和更换，不需要复杂的操作，使用效率更高。

Description

一种可实时监测预应力损失的装置

技术领域

本发明涉及道路及建筑领域，具体涉及一种可实时监测预应力损失的装置。

背景技术

预应力混凝土主要解决钢筋混凝土结构中混凝土抗拉性能差的缺点，通过预先张拉钢筋，使预应力钢筋在回缩过程中，通过与混凝土之间的黏结作用将力传递给混凝土使混凝土获得预压应力，从而抵抗受拉应力延缓裂缝的产生与发展，在高层建筑及大跨度桥梁中应用较多；路基边坡工程中，通过施加预应力锚索，把锚索锚固在岩体内部，将滑体与稳固岩层联在一起，从而改变边坡岩体的应力状态，加固边坡。

但是在施工过程中，由于预应力钢筋放张时混凝土的弹性压缩、钢筋的松弛、混凝土收缩徐变等原因，预应力钢筋的应力将会逐渐减小，称为预应力损失；如何快速的、及时的发现预应力损失对预应力结构安全可靠度而言，显得尤为重要。

现有的预应力监测装置监测不准确，特别对于坡边，装置不能较好的固定，不能较好的进行全天候的实时监控，并且现有的很对监测装置需要电源，对于长期使用，并且大范围使用的地区，对其电源不能进行较好的监控，并且在充电时，结构复杂，操作繁琐，需要将其内部取出，不便于长期使用更换。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的预应力检测装置不能监测效率较低，并且不便于更换充入电源，使用效率较差，目的在于提供一种可实时监测预应力损失的装置，解决预应力损失的监测的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种可实时监测预应力损失的装置，包括锚具、预应力钢筋，预应力钢筋的一端插入垫墩中，另一端在垫墩外与锚具连接，锚具和垫墩之间设置有垫板，垫板上设置有通孔，预应力钢筋穿过通孔插入垫墩中，垫板与垫墩固定连接；

锚具与垫板接触的面上设置有若干应变片，垫板的内部为中空，垫板的内部设置有控制器、第二导线、若干转换器和第一导线，每个应变片与一个转换器通过导线连接，转换器均与控制器通过第二导线连接，控制器连接有电源装置；

所述转换器将应变片的力信号转化为电信号，并将电信号传送给控制器，控制器将信号通过无线传输模块传送给控制中心，电源装置为本装置提供电源。

本装置，通过多个应变片来检测锚具对垫墩的压力的变化，在使用时，能进一步的提高准确度，从多个位置，多个角度，实时的对预应力进行检测，得到的数据更加精准，更便于长期全天检测，并且，本装置的检测装置放置在垫板的内部，垫板与垫墩在进行连接，因此在测量装置需要进行维修或更换时，通过对垫板更换维修即可，更便于操作使用。

应变片将其接收的锚具的压力的值通过转换器将信号转变为电信号，控制器接收到转换器的电信号，在将该信号通过无线传输模块传送给控制中心，控制中心得到信号后，对其进行处理，当预应力超出规定值时，对操作人员提出预警，进而对本装置的预应力进行实时的监控。

更进一步的，一种可实时监测预应力损失的装置，电源装置包括在垫板内的接收线圈和设置在垫板外与接收线圈相对的发射线圈，发射线圈连接有外部电源，接收线圈与控制器连接；接收线圈、发射线圈和外部电源形成无线充电结构对控制器提供电源。

由于需要检测预应力损失的地点较多，并且分布范围较大，而全天候实时的对预应力进行监控有需要消耗较多电源，本装置采用无线充电的结构，不仅能有效的对本装置提供电源，并且在需要更换电源时，直接在垫板外部进行更换外部电源或对外部电源补充电量即可，不需要在其内部进行更换，使用更加简便，维修更换时也更加方便。

优选的，一种可实时监测预应力损失的装置，外部电源连接有电量监测模块，电量监测模块通过无线传送将外部电源的电量发送给控制中心。电量监测模块用于监测外部电源的剩余电量，当电量剩余较少时，电量监测模块将信号通过无线传送到控制中心，操作人员得到信号可前往对该电源进行充电或更换，进而保证本装置长期处于有电的模式下，能进一步的对预应力进行实时的监测。

具体的，一种可实时监测预应力损失的装置，外部电源为充电电池。该充电电池可为蓄电池或其他提供电源的结构，使用更方便。

更进一步的，一种可实时监测预应力损失的装置，接收线圈固定连接在垫板的内部，发射线圈套装连接有保护壳，保护壳两个相对的侧面上均连接有水平的第一连板和第二连板，第一连板位于第二连板的正上方，保护壳上第一连板和第二连板之间为可上下伸缩的弹簧，第一连板和第二连板上设置有位于同一竖直直线上的通槽，第二连板的通槽上设置有螺纹，第一连板和第二连板上的通槽贯穿连接有连接杆，连接杆的上端在第一连板的上方并连接有水平的挡板，连接杆上设置有螺纹层，连接杆通过螺纹与第二连板上的通槽以及垫板固定连接；

当螺纹层的上端与第二连板的上端位于同一直线上时，第一连板和第二连板相接触，弹簧压缩，此时发射线圈的下端与垫板的上端相接触；

当螺纹层的上端位于第二连板的上方时，第一连板和第二连板分离，发射线圈的下端与垫板的上端分离。

基于上述的结构，本装置在需要更换电源时，通过旋转连接杆使上的螺纹层向上移动，当螺纹层的上端在第二连板的上方时，由于第一连板上的通槽内没有螺纹，因此在连接杆向上移动时，第一连板可在弹簧的带动下向上移动，第一连接板向上移动的过程中，带动保护壳的上端向上移动，进而可带动与保护壳上端连接的发射线圈向上移动，与垫板分离，断开电源，进而在后期更换维修时，效率更高。

在本装置连接时，通过旋转连接杆，使连接杆上的螺纹层的上端与第二连板的上端位于同一直线上，此时，第一连板与第二连板相互接触，弹簧处于压缩状态，并且连接杆的下端穿入垫板与垫板螺纹固定连接，此时，发射线圈与垫板相接触，形成电源接入状态，因此，基于上述的结构，本装置的发射线圈不需要额外的固定结构来与垫板进行固定，通过该结构能使其更好的与垫板连接，进行充电，更便于长期使用。

优选的，一种可实时监测预应力损失的装置，控制器连接有GPS定位模块，控制器通过无线传输模块将位置信号传送给控制中心。控制器通过GPS定位模块来对其位置进行定位，更便于使用，能有效的提高使用效率。

优选的，一种可实时监测预应力损失的装置，垫板的侧面螺纹连接有透明的保护盖，保护盖将锚具套装在其内部。通过保护盖对其整体进行保护，进一步的提高准确度和使用寿命，更有利于全天候的实时监控。

优选的，一种可实时监测预应力损失的装置，应变片均匀分布在垫板上通孔的上端的侧面上，并且通孔的直径与预应力钢筋的直径相同。这样的设置和分布，能多角度多方位的对锚具的预应力进行监测，使用效率更高。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种可实时监测预应力损失的装置，本装置能全天候实时的对预应力构件的预应力损失进行监测，可实时的进行维护，并且检测的效率更高，更便于长期使用；

2、本发明一种可实时监测预应力损失的装置，本装置通过无线充电的结构对电子元件提供电源，便于随时补充电源或维护更换，同时，本装置结构简单，便于操作使用；

3、本发明一种可实时监测预应力损失的装置，本装置结构简单，便于维护和更换，不需要复杂的操作，使用效率更高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明垫板上应变片分布示意图；

图3为本发明发射线圈与垫板分离结构示意图；

图4为本发明发射线圈与垫板连接结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-垫墩，2-预应力钢筋，3-锚具，4-垫板，5-应变片，6-第一导线，7-转换器，8-第二导线，9-控制器，10-接收线圈，11-发射线圈，12-保护盖，13-通孔，14-保护壳，15-第一连板，16-第二连板，17-弹簧，18-挡板，19-连接杆，20-螺纹层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1～4所示，本发明一种可实时监测预应力损失的装置，包括锚具3、预应力钢筋2，预应力钢筋2的一端插入垫墩1中，另一端在垫墩1外与锚具3连接，其特征在于，锚具3和垫墩1之间设置有垫板4，垫板4上设置有通孔13，预应力钢筋2穿过通孔13插入垫墩1中，垫板4与垫墩1固定连接；

锚具3与垫板4接触的面上设置有若干应变片5，垫板4的内部为中空，垫板4的内部设置有控制器、第二导线8、若干转换器7和第一导线6，每个应变片5与一个转换器7通过导线6连接，转换器7均与控制器9通过第二导线8连接，控制器9连接有电源装置；

所述转换器7将应变片5的力信号转化为电信号，并将电信号传送给控制器9，控制器9将信号通过无线传输模块传送给控制中心，电源装置为本装置提供电源。

应变片5与转换器7形成一个测力传感器，测力传感器在受到外力作用后，粘贴在弹性体的应变片随之产生形变引起电阻变化，电阻变化使组成的惠斯登电桥失去平衡输出一个与外力成线性正比变化的电量电信号。

垫板4上的应变片5在锚具的压力下，通过监测力的变化，将力的变化传递给转换器7，转换器7将力信号转化为电信号，并将该电信号通过控制器传递给控制中心，控制中心通过BIM建管系统，将锚具上的每一个转换器上的数据的值求和取平均，得到锚具的压力随时间的变化的值，当预应力的值的损失超过规定值时，控制中心发出预警，对人们进行提示。

实施例2

一种可实时监测预应力损失的装置，在实施例1的基础上，电源装置包括在垫板4内的接收线圈10和设置在垫板4外与接收线圈10相对的发射线圈11，发射线圈11连接有外部电源，接收线圈10与控制器连接；接收线圈10、发射线圈11和外部电源形成无线充电结构对控制器提供电源。

接收线圈10和发射线圈11相对设置，形成无线充电的结构，进而发射线圈11上连接的外部电源由于在垫板4的外部，当没有电的时候，可直接在外部进行跟换或补充电源，更便于操作，不需要对垫板的内部进行调节，同时这样的结构，也不会影响使用，能进一步的提高使用效率。

同时，本装置的外部电源为充电电池。本装置的外部电源还连接有电量监测模块，电量监测模块通过无线传送将外部电源的电量发送给控制中心。电量监测模块能实时的对外部电源的电量进行监测，当其电源快用尽时，发送信号给控制中心，控制中心对操作人员进行预警，操作人员可及时的补充电源，使本装置能长期实时的进行监测，使用效率更高。

实施例3

一种可实时监测预应力损失的装置，在实施例2的基础上，接收线圈10固定连接在垫板4的内部，发射线圈11套装连接有保护壳14，保护壳14两个相对的侧面上均连接有水平的第一连板15和第二连板16，第一连板15位于第二连板16的正上方，保护壳14上第一连板15和第二连板16之间为可上下伸缩的弹簧17，第一连板15和第二连板16上设置有位于同一竖直直线上的通槽，第二连板16的通槽上设置有螺纹，第一连板15和第二连板16上的通槽贯穿连接有连接杆19，连接杆19的上端在第一连板15的上方并连接有水平的挡板18，连接杆19上设置有螺纹层20，连接杆19通过螺纹与第二连板16上的通槽以及垫板4固定连接；

当螺纹层20的上端与第二连板16的上端位于同一直线上时，第一连板15和第二连板16相接触，弹簧17压缩，此时发射线圈11的下端与垫板4的上端相接触；

当螺纹层20的上端位于第二连板16的上方时，第一连板15和第二连板16分离，发射线圈11的下端与垫板4的上端分离。

在需要更换电源时，通过旋转连接杆19使上的螺纹层20向上移动，当螺纹层20的上端在第二连板16的上方时，由于第一连板15上的通槽内没有螺纹，因此在连接杆20向上移动时，第一连板可在弹簧的带动下在连接杆20内向上移动，第一连接板15向上移动的过程中，带动保护壳14的上端向上移动，进而可带动与保护壳14上端连接的发射线圈11向上移动，使其与垫板4分离，断开电源，使得后期更换维修时，效率更高。

在本装置连接时，通过旋转连接杆19，使连接杆19上的螺纹层20的上端与第二连板16的上端位于同一直线上，此时，第一连板15与第二连板16相互接触，弹簧17处于压缩状态，并且连接杆19的下端穿入垫板4，与垫板4螺纹固定连接，此时，发射线圈11与垫板4相接触，形成电源接入状态，因此，基于上述的结构，本装置的发射线圈11不需要额外的固定结构来与垫板4进行固定，通过该结构能使其更好的与垫板4连接，进行充电，更便于长期使用。

实施例4

一种可实时监测预应力损失的装置，在实施例3的基础上，控制器9连接有GPS定位模块，控制器9通过无线传输模块将位置信号传送给控制中心。垫板4的侧面螺纹连接有透明的保护盖12，保护盖12将锚具3套装在其内部。应变片5均匀分布在垫板4上通孔13的上端的侧面上，并且通孔的直径与预应力钢筋2的直径相同。

GPS定位模块为SIRF三代芯片组，能快速有效的确定该锚具的位置。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可实时监测预应力损失的装置，包括锚具(3)、预应力钢筋(2)，预应力钢筋(2)的一端插入垫墩(1)中，另一端在垫墩(1)外与锚具(3)连接，其特征在于，锚具(3)和垫墩(1)之间设置有垫板(4)，垫板(4)上设置有通孔(13)，预应力钢筋(2)穿过通孔(13)插入垫墩(1)中，垫板(4)与垫墩(1)固定连接；锚具(3)与垫板(4)接触的面上设置有若干应变片(5)，垫板(4)的内部为中空，垫板(4)的内部设置有控制器、第二导线(8)、若干转换器(7)和第一导线(6)，每个应变片(5)与一个转换器(7)通过导线(6)连接，转换器(7)均与控制器(9)通过第二导线(8)连接，控制器(9)连接有电源装置；所述转换器(7)将应变片(5)的力信号转化为电信号，并将电信号传送给控制器(9)，控制器(9)将信号通过无线传输模块传送给控制中心，电源装置为本装置提供电源；电源装置包括在垫板(4)内的接收线圈(10)和设置在垫板(4)外与接收线圈(10)相对的发射线圈(11)，发射线圈(11)连接有外部电源，接收线圈(10)与控制器连接；接收线圈(10)、发射线圈(11)和外部电源形成无线充电结构对控制器提供电源；接收线圈(10)固定连接在垫板(4)的内部，发射线圈(11)套装连接有保护壳(14)，保护壳(14)两个相对的侧面上均连接有水平的第一连板(15)和第二连板(16)，第一连板(15)位于第二连板(16)的正上方，保护壳(14)上第一连板(15)和第二连板(16)之间为可上下伸缩的弹簧(17)，第一连板(15)和第二连板(16)上设置有位于同一竖直直线上的通槽，第二连板(16)的通槽上设置有螺纹，第一连板(15)和第二连板(16)上的通槽贯穿连接有连接杆(19)，连接杆(19)的上端在第一连板(15)的上方并连接有水平的挡板(18)，连接杆(19)上设置有螺纹层(20)，连接杆(19)通过螺纹与第二连板(16)上的通槽以及垫板(4)固定连接；当螺纹层(20)的上端与第二连板(16)的上端位于同一直线上时，第一连板(15)和第二连板(16)相接触，弹簧(17)压缩，此时发射线圈(11)的下端与垫板(4)的上端相接触；当螺纹层(20)的上端位于第二连板(16)的上方时，第一连板(15)和第二连板(16)分离，发射线圈(11)的下端与垫板(4)的上端分离。

2.根据权利要求1所述的一种可实时监测预应力损失的装置，其特征在于，外部电源连接有电量监测模块，电量监测模块通过无线传送将外部电源的电量发送给控制中心。

3.根据权利要求1所述的一种可实时监测预应力损失的装置，其特征在于，外部电源为充电电池。

4.根据权利要求1所述的一种可实时监测预应力损失的装置，其特征在于，控制器(9)连接有GPS定位模块，控制器(9)通过无线传输模块将位置信号传送给控制中心。

5.根据权利要求1所述的一种可实时监测预应力损失的装置，其特征在于，垫板(4)的侧面螺纹连接有透明的保护盖(12)，保护盖(12)将锚具(3)套装在其内部。

6.根据权利要求1所述的一种可实时监测预应力损失的装置，其特征在于，应变片(5)均匀分布在垫板(4)上通孔(13)的上端的侧面上，并且通孔的直径与预应力钢筋(2)的直径相同。