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谐振变压式钢筋张力检测方法及影响因素研究

谐振变压式钢筋张力检测方法及影响因素研究

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作者：杨鑫重庆交通大学

学位级别：硕士

预应力钢筋是大型桥梁中的常用的一种材料,它直接影响着桥梁的整体结构安全性,其预应力损失问题会严重危害桥梁的结构健康。因此,为了保障桥梁的结构健康,有必要对预应力损失进行检测。目前,基于磁性测量的预应力钢筋张力检测方法由于... 详细信息

预应力钢筋是大型桥梁中的常用的一种材料,它直接影响着桥梁的整体结构安全性,其预应力损失问题会严重危害桥梁的结构健康。因此,为了保障桥梁的结构健康,有必要对预应力损失进行检测。目前,基于磁性测量的预应力钢筋张力检测方法由于其可重复和无损的特点,被应用于桥梁结构健康检测。然而,已有的基于磁性测量的预应力钢筋张力检测方法通常采用的磁化方式会给其检测结果带来不可预测性,且其传感器结构不便于安装。因此,本文开展了谐振变压式钢筋张力检测方法的研究。主要工作及研究成果如下:1)针对当前采用脉冲激励方式的磁性测量方法未考虑积分环节易产生噪声、导致磁滞和涡流损耗较大以及其传感器结构不易安装的问题,提出了一种基于高频谐振变压器的谐振变压式钢筋张力检测方法。采用正弦交流信号作为激励信号,并使高频变压器在谐振状态下工作在拟磁饱和区域,实现钢筋张力的检测。并采用将线圈缠绕在波纹管外的传感器安装方法,其具有可预埋和便于安装的优点,可用于新建预应力桥梁。2)针对电磁、温度等影响因素会影响钢筋张力检测准确度的问题,分析谐振变压式钢筋张力检测过程中的影响因素,提出了一种基于补偿线圈的温度及电磁干扰补偿方法。通过有限元仿真软件对磁芯偏移问题进行建模仿真分析,计算偏移对感应电压的影响大小;从铁磁材料内部结构分析温度对感应电压的影响;从高频谐振变压器特性出发分析电磁干扰及损耗问题。并采用添加补偿线圈的温度及电磁干扰补偿方法,实现检测过程中温度及电磁干扰对感应电压影响的消除。3)设计谐振变压式钢筋张力检测方法验证实验,验证了本文所提谐振变压式钢筋张力检测方法的可行性和有效性。应用本文所提谐振变压式张力检测方法开展钢筋张力检测实验,验证了钢筋张力与感应电压之间存在线性关系,并得到感应电压的测量值与计算值之间的相对误差最大为1.7%。同时,重复性实验中感应电压的最大变化量为0.0013,标准偏差小于0.0006,重复性误差均小于1.0%,验证了谐振变压式钢筋张力检测方法的可行性和有效性;温度补偿实验中对比添加补偿线圈前后温度引起的感应电压的最大变化量,从0.0174V降低至0.0063V,下降趋势明显,验证了基于补偿线圈的温度补偿方法的有效性。

关键词：谐振变压器钢筋张力检测影响因素温度及电磁干扰补偿

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