本發(fā)明屬于建筑，具體涉及一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束效果檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑和土木工程中扮演著關(guān)鍵角色，特別是在提高結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性方面，有著顯著的效果。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)通過對預(yù)應(yīng)力鋼絞線施加拉應(yīng)力，從而在結(jié)構(gòu)使用期間能夠抵抗更大的外部荷載。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，還減少了混凝土的裂縫發(fā)展，延長了結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2、在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工中，通常采用波紋管作為預(yù)應(yīng)力鋼絞線的穿束通道。然而，預(yù)應(yīng)力鋼絞線在使用過程中可能會出現(xiàn)失效，這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。例如，鋼絞線張拉過程可能會導(dǎo)致交叉、纏繞，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。因此，及時檢測和定位波紋管內(nèi)部多根鋼絞線的位置和狀態(tài)，對于確保預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性至關(guān)重要。

3、當(dāng)前，波紋管內(nèi)部多根鋼絞線空間分布的檢測面臨諸多問題。一般僅通過鋼絞線編束判斷，這種方式僅能看到鋼絞線在渡槽端部分布，無法了解預(yù)應(yīng)力鋼絞線在波紋管內(nèi)具體空間分布狀態(tài)。此方法效率較低、準(zhǔn)確性較差，對于百米級高大渡槽而言，難以確保預(yù)應(yīng)力鋼絞線在波紋管中平直穿過。有的工程甚至不檢測鋼絞線空間布置。因此，掌握鋼絞線在波紋管內(nèi)的空間分布，于保障渡槽工程質(zhì)量安全具有重要意義，尤其是百米級的高大渡槽。

4、因此，有必要設(shè)計(jì)一種能夠精確檢測并顯示鋼絞線在波紋管中位置的系統(tǒng)，其對于提高高大預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和效率具有重要意義。這種系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確檢測波紋管內(nèi)部多根鋼絞線的位置，并通過可視化手段直觀顯示鋼絞線的布局，從而確保鋼絞線在結(jié)構(gòu)中的正確布置，這將極大提高預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工效率和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提出一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束效果檢測系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)對不同預(yù)應(yīng)力鋼絞線在波紋管空間內(nèi)的布置進(jìn)行高效、準(zhǔn)確定位，提高預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工效率和可靠性。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束效果檢測系統(tǒng)，包括：布設(shè)于每根鋼絞線上的多個線圈、布設(shè)于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)外部的多個磁感應(yīng)傳感器、電源裝置和數(shù)據(jù)處理裝置；

4、所述電源裝置，用于對鋼絞線進(jìn)行電流加載，使得鋼絞線上的線圈得電并產(chǎn)生磁場；

5、所述磁感應(yīng)傳感器，用于檢測鋼絞線上的各線圈產(chǎn)生的磁場數(shù)據(jù)；

6、所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于建立統(tǒng)一坐標(biāo)系，根據(jù)磁感應(yīng)傳感器檢測的各線圈的磁場數(shù)據(jù)，結(jié)合磁感應(yīng)傳感器在所述統(tǒng)一坐標(biāo)系中的位置，計(jì)算各個線圈在所述統(tǒng)一坐標(biāo)系中的位置，并通過創(chuàng)建波紋管空間的3d模型，將每根鋼絞線上的各個線圈的位置點(diǎn)映射在3d模型中，基于3d模型上的每根鋼絞線上的線圈的位置點(diǎn)的連線可視化展示，展示各鋼絞線在波紋管內(nèi)的空間布局。

7、進(jìn)一步的，每根鋼絞線上的多個線圈按照設(shè)定間隔長度均勻布設(shè)，且不同鋼絞線上的線圈布置位置錯開，不同鋼絞線上的線圈的尺寸不同。

8、進(jìn)一步的，所述線圈的電阻小于預(yù)應(yīng)力鋼絞線的電阻，線圈外表面涂有絕緣材料，且線圈外表面與封錨灌漿材料具有良好的粘結(jié)性。

9、進(jìn)一步的，所述磁感應(yīng)傳感器在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)外部沿波紋管長度方向呈三排均勻排布，各個磁感應(yīng)傳感器的信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理裝置。

10、進(jìn)一步的，所述電源裝置的正極連接有電阻器件，負(fù)極連接有接線端子，所述接線端子可支持波紋管內(nèi)所有鋼絞線同時通過導(dǎo)線連接。

11、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括處理器、存儲器和顯示屏；所述處理器用于對磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，執(zhí)行數(shù)據(jù)融合和定位計(jì)算，獲得各個線圈的位置點(diǎn)，將每根鋼絞線上的各個線圈的位置點(diǎn)映射在波紋管空間的3d模型中；所述存儲器用于存儲磁感應(yīng)傳感器檢測的磁場數(shù)據(jù)、對磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合、定位計(jì)算的計(jì)算結(jié)果以及對波紋管空間進(jìn)行3d建模所需數(shù)據(jù)；所述顯示屏用于對波紋管空間的3d模型進(jìn)行可視化展示，包括基于3d模型上的每根鋼絞線上的線圈的位置點(diǎn)的連線可視化展示，展示各鋼絞線在波紋管內(nèi)的空間布局。

12、另一方面，本發(fā)明還提供了一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束效果檢測方法，其應(yīng)用于上述檢測系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：

13、s1、以波紋管的一端為參考點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，根據(jù)波紋管的方向，使用笛卡爾坐標(biāo)系定義坐標(biāo)軸，建立統(tǒng)一坐標(biāo)系，并對統(tǒng)一坐標(biāo)系進(jìn)行校準(zhǔn)；

14、s2、利用電源裝置向波紋管中的預(yù)應(yīng)力鋼絞線加載電流；

15、s3、磁感應(yīng)傳感器檢測鋼絞線上的各線圈產(chǎn)生的磁場數(shù)據(jù)；

16、s4、數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)磁感應(yīng)傳感器檢測的各線圈的磁場數(shù)據(jù)，計(jì)算出各線圈在統(tǒng)一坐標(biāo)系中的位置點(diǎn)；

17、s5、數(shù)據(jù)處理裝置創(chuàng)建波紋管空間的3d模型，將每根鋼絞線上的各個線圈的位置點(diǎn)映射在3d模型中，基于3d模型上的每根鋼絞線上的線圈的位置點(diǎn)的連線可視化展示，展示各鋼絞線在波紋管內(nèi)的空間布局。

18、進(jìn)一步的，步驟s1中，對統(tǒng)一坐標(biāo)系進(jìn)行校準(zhǔn)的方式包括：確定鋼絞線上的線圈的實(shí)際安裝位置，將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn)，并將該坐標(biāo)點(diǎn)與磁感應(yīng)傳感器檢測到的對應(yīng)線圈的位置點(diǎn)進(jìn)行比較，以此校準(zhǔn)統(tǒng)一坐標(biāo)系。

19、進(jìn)一步的，步驟s2中，利用電源裝置向波紋管中的預(yù)應(yīng)力鋼絞線加載電流的方式包括：

20、第一次加載：將電源裝置的正極通過導(dǎo)線與波紋管的一端a中的某一根鋼絞線連接，將電源裝置的負(fù)極通過接線端子連接波紋管的另一端b中的所有鋼絞線，然后打開電源并啟動數(shù)據(jù)采集；

21、第二次加載：將電源裝置的正極通過導(dǎo)線與波紋管的另一端b中的某一根鋼絞線連接，將電源裝置的負(fù)極通過接線端子連接波紋管的一端a中的所有鋼絞線，然后打開電源并啟動數(shù)據(jù)采集。

22、進(jìn)一步的，步驟s4中，數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)磁感應(yīng)傳感器檢測的各線圈的磁場數(shù)據(jù)，計(jì)算出各線圈在統(tǒng)一坐標(biāo)系中的位置點(diǎn)，包括：

23、首先，對各線圈的磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提取磁場強(qiáng)度關(guān)鍵特征；

24、然后，對于每個線圈構(gòu)建一個包含其位置信息和提取的磁場強(qiáng)度關(guān)鍵特征的特征向量；

25、接著，采用加權(quán)平均方法計(jì)算每個線圈的融合特征向量；

26、最后，根據(jù)每個線圈的融合特征向量，結(jié)合不同磁感應(yīng)傳感器的位置，采用矢量計(jì)算獲得各線圈在統(tǒng)一坐標(biāo)系中的位置點(diǎn)。

27、本發(fā)明的有益效果是：

28、(1)本發(fā)明基于電生磁原理和磁場感應(yīng)技術(shù)進(jìn)行檢測，無需物理接觸或破壞預(yù)應(yīng)力鋼絞線，確保了結(jié)構(gòu)在檢測過程中的完整性和安全性，這種非侵入式的檢測方式不僅避免了潛在的結(jié)構(gòu)損傷，而且可以重復(fù)進(jìn)行。

29、(2)本發(fā)明通過獲取預(yù)應(yīng)力鋼絞線在波紋管內(nèi)的精確空間布局，可以及時發(fā)現(xiàn)鋼絞線可能存在的交叉、纏繞的問題，這樣的預(yù)防性維護(hù)確保了預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉過程的安全問題，提高了結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性和耐久性，降低了事故風(fēng)險，也有利于提高施工效率。

30、(3)本發(fā)明基于鋼絞線在波紋管內(nèi)的空間布局的3d展示，能夠指導(dǎo)渡槽預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉順序，優(yōu)化張拉方案，確保每根鋼絞線按照設(shè)計(jì)要求均勻受力，從而提高了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的整體性能和壽命。

31、(4)本發(fā)明的檢測過程避免了傳統(tǒng)技術(shù)中人工操作檢測穿束效果存在的耗費(fèi)人力、檢測效率低下的問題，檢測方法簡單適用于各種使用塑料波紋管的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程，適用性強(qiáng)。