(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221090823 0.2 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 湖北省城建 设计院股份有限公司 地址 430051 湖北省武汉市汉阳区隆祥 街1 号 申请人 华中科技大 学 (72)发明人 李鹏　彭磊　陈军　王丹生　 郭宇栋　杨志远　 (74)专利代理 机构 北京金智普华知识产权代理 有限公司 1 1401 专利代理师 张晓博 (51)Int.Cl. G01N 27/04(2006.01) G01N 3/20(2006.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种模块预制综合管廊接头抗弯刚度监测 方法 (57)摘要 本发明公开了一种模块预制综合管廊接头 抗弯刚度监测方法， 通过阻抗分析仪测量模块预 制综合管廊横向接头处铜基压电片的压电导纳 信号， 提取其共振频率， 并与对应的抗弯刚度进 行函数拟合， 得到接头抗弯刚度与压电共振 频率 之间关系的拟合方程， 从而实现对 管廊健康状态 的实时监测。 其有益效果是： 能够对管廊进行实 时监测， 且成本较低， 精度更高； 铜基压电片可跨 缝布置在管廊接缝两端， 其导纳变化与接头抗弯 刚度直接相关； 导纳实部共振 频率反映了接头结 构刚度等固有属性的变化， 与抗弯刚度进行 logistic拟合， 能够 表现出接头抗弯刚度的变化 规律， 从而对接头抗弯刚度进行实时监测。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115096948 A 2022.09.23 CN 115096948 A 1.一种模块预制综合管廊接 头抗弯刚度监测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 检查各模块管廊接 头连接情况， 预紧各弧形螺 栓； 步骤2， 在接 头处布置相应测点， 包括千分表和可跨缝布置的铜基压电片； 步骤3， 正式测试 前， 对试件进行初步测试， 选取合 适的测试 频段； 步骤4， 正式测试时， 对试件进行分级静载， 采集各接头在不同荷载下的接缝张开量与 铜基压电片的压电导纳信号； 步骤5， 通过接缝张开 量计算得到 接头抗弯刚度， 提取 试件在各 频段的共振频率； 步骤6， 建立接头抗弯刚度与 各共振频率的散点图并拟合得到二者函数关系， 并利用此 拟合函数对管廊接 头抗弯刚度进行实时监测。 2.根据权利要求1所述的一种 模块预制综合管廊接头抗弯刚度监测方法， 其特征在于： 所述步骤1中， 各接 头通过4根M8的8.8级高强弧形螺 栓预紧连接 。 3.根据权利要求1所述的一种 模块预制综合管廊接头抗弯刚度监测方法， 其特征在于： 所述步骤2进一 步包括以下子步骤： 步骤2.1， 根据压电陶瓷的同一性测试选取合适的压电陶瓷片， 并用环氧树脂胶固定在 30mm×10mm×0.3mm的铜片上； 步骤2.2， 在管廊缩尺模型接 头两端粘贴角钢， 以固定千分表； 步骤2.3， 将千分表固定在一侧角钢上， 测头抵在另一侧角钢， 铜基压电片通过环氧树 脂胶跨缝布置在接 头处。 4.根据权利要求1所述的一种 模块预制综合管廊接头抗弯刚度监测方法， 其特征在于： 所述步骤3中选择测试 频段的导纳实部曲线须包 含明显波峰。 5.根据权利要求1所述的一种 模块预制综合管廊接头抗弯刚度监测方法， 其特征在于： 所述步骤4中须在加载 过程中注意管廊的裂缝开展情况。 6.根据权利要求1所述的一种 模块预制综合管廊接头抗弯刚度监测方法， 其特征在于， 所述步骤5中抗弯刚度的计算方法如下： 式中， K为根据相关规范要求的管廊横向接头处的抗弯刚度， M为通过有限元计算得到 的接头处的弯 矩， h为接 头处管廊厚度， Δx为管廊接 头处的相对张开 量。 7.根据权利要求5所述的一种 模块预制综合管廊接头抗弯刚度监测方法， 其特征在于， 所述步骤6中对接头抗弯刚度和共振频率相关关系的拟合， 首先绘制 接头抗弯刚度与对应 共振频率的散点图， 利用l ogistic函数模型拟合 二者关系， l ogistic函数模型表达式如下： 式中， K为根据相关规范要求的管廊横向接头处的抗弯刚度， f为对应的共振频率， A1、 A2、 p、 f0为logistic函数模型的四个 独立变量。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115096948 A 2一种模块预制综合管廊接头抗弯刚度监测方 法 技术领域 [0001]本发明属于城市地下管廊技术领域， 涉及到结构健康监测， 具体涉及一种模块预 制综合管廊接 头抗弯刚度监测方法。 背景技术 [0002]随着城市规模的不断发展， 地下空间的建设逐渐成为重点。 其中， 地下综合管廊能 够有效利用地下 空间， 集中管理水电、 通信、 燃气等管道线路， 实现统一管理， 极大地方便了 各类管线的安装维护等， 减小了对环境的不利影响。 凭借其集中化、 规范化、 现代化等优点， 地下综合管廊逐渐成为未来城市的发展趋势。 地下综合管廊根据其施工工艺分为现浇整体 式和预制拼装式。 相比于现浇综合管廊， 预制拼装综合管廊的施工周期较短， 质量可控， 且 对周围环境的影响较小， 能够满足城市发展的各类要求。 而整体预制拼装综合管廊形式单 一、 吊装运输困难， 难以适应不同的施工环境。 模块预制综合管廊的组合拼装形式方便 设计 与安装， 同时降低了生产运输成本， 使管廊施工安全高效。 模块预制综合管廊由各个部件通过横向接头和纵向接头连接而成。 接头处结构与 力学性质均不连续， 因此， 接头是影响模块预制综合管廊整体力学性能的重要部位。 而接头 处的抗弯刚度， 尤其是横向接头处的抗弯刚度， 是衡量该 处接头力学性能的重要指标， 对实 际工程中模块预制综合管廊的设计施工具有很大的指导意义。 抗弯刚度即接头处产生单位 转角所需的弯矩大小， 能够反映出接头在荷载作用下抵抗变形的能力。 目前， 国内外对模块 预制综合管廊横向接 头抗弯刚度的研究较少， 且不够深入， 没有形成完整的研究体系。 发明内容 [0003]本发明提供了一种模块预制综合管廊接头抗弯刚度监测方法， 通过阻抗分析仪测 量模块预制综合管廊横向接头处铜基压电片的压电导纳信号， 提取其共振频率， 并与对应 的抗弯刚度进行函数拟合， 得到接头抗弯刚度与压电共振频率之间关系的拟合方程， 从而 实现对管廊健康状态的实时监测， 以解决上述背景技 术中提出的问题。 [0004]为实现上述目的， 本发明包括以下步骤： 步骤1， 检查各模块管廊接 头连接情况， 预紧各弧形螺 栓； 步骤2， 在接头处布置相应测点， 包括千分表和可跨缝布置的铜基压电片； 步骤3， 正式测试 前， 对试件进行初步测试， 选取合 适的测试 频段； 步骤4， 正式测试时， 对试件进行分级静载， 采集各接头在不同荷载下的接缝张开 量与铜基压电片的压电导纳信号； 步骤5， 通过接缝张开 量计算得到 接头抗弯刚度， 提取 试件在各 频段的共振频率； 步骤6， 建立接头抗弯刚度与各共振频率的散点图并拟合得到二者函数关系， 并利 用此拟合 函数对管廊接 头抗弯刚度进行实时监测。 [0005]作为本发明的一种优选技术方案， 所述步骤1中， 各接头通过4根M8的8.8级高强弧 形螺栓预紧连接 。说　明　书 1/5 页 3 CN 115096948 A 3