(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202222206371.8 (22)申请日 2022.08.22 (73)专利权人 广东粤海珠三角供 水有限公司 地址 511455 广东省广州市南沙区丰泽 东 路106号(自编1号楼)X13 01-A3665 专利权人 华南理工大 学　 广东省水利电力勘测设计 研究院 有限公司 (72)发明人 王志云　唐欣薇　姚广亮　薛广文　 莫键豪　严振瑞　张武　乔少博　 蔡俊伦　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 王东东(51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G08C 23/06(2006.01) E21D 11/08(2006.01) (54)实用新型名称 一种预应力混凝土衬砌结构的健康监测系 统 (57)摘要 本实用新型公开了一种预应力混凝土衬砌 结构的健康 监测系统， 适用于以预应力钢筋混凝 土做内衬， 管片做外衬的盾构隧道， 包括， 依次连 接的监测传感器、 数据采集单元及监测计算机； 所述监测传感器包括分布式光纤、 光纤光栅式螺 栓应力计、 光纤光栅式测缝计、 振弦式钢筋应力 计、 振弦式混凝土应变计、 振弦式无应力计、 振弦 式测缝计及磁通量传感器。 本实用新型实现了对 隧道的实时监控， 对进一步优化和施工方案起到 指导作用。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 217930377 U 2022.11.29 CN 217930377 U 1.一种预应力混凝土衬砌结构的健康监测系统， 其特征在于， 适用于以预应力钢筋混 凝土做内衬， 管片做外衬的盾构隧道， 包括， 依次连接的监测传感器、 数据采集单元及监测 计算机； 所述监测传感器包括： 分布式光纤， 沿圆周方向固定在管片内 弧面； 光纤光栅式螺栓应力计， 用于监测管片间连接 螺栓的应力水平； 光纤光栅式测缝计， 其两端固定在相邻的管片内 弧面， 用于监测管片间接缝张开 量； 振弦式钢筋应力计， 布置在内衬混凝土 中， 用于监测内衬混凝土内， 用于监测内衬混凝 土内钢筋的压力； 振弦式混凝 土应变计， 布置在内衬混凝 土中， 用于监测内衬混凝 土的应变； 振弦式无应力计， 布置在内衬混凝土中， 用于测量监测内衬混凝土自身体积变化引起 的应变量； 振弦式测缝计， 布置在外衬管片与内衬混凝土之间， 用于监测外衬管片与内衬混凝土 之间缝面的张开 量； 磁通量传感器， 沿环向预应力钢绞线等间距 布置， 用于监测钢绞线沿程的预应力损失。 2.根据权利要求1所述的健康监测系统， 其特征在于， 所述分布式光纤上还安装一层盖 板。 3.根据权利要求1所述的健康监测系统， 其特征在于， 所述振弦式钢筋应力 计与钢筋直 径相匹配。 4.根据权利要求1所述的健康监测系统， 其特征在于， 所述螺栓上刻槽用于设置光纤光 栅式螺栓应力计。 5.根据权利要求1所述的健康监测系统， 其特征在于， 所述振弦式混凝土应变计沿着隧 道的径向及环向设置 。 6.根据权利要求1所述的健康监测系统， 其特征在于， 所述振弦式无应力计包括无应力 桶及混凝 土应变计。 7.根据权利要求1所述的健康监测系统， 其特征在于， 所述磁通量传感器的内径大于钢 绞线的外径。 8.根据权利要求1所述的健康监测系统， 其特征在于， 所述盾构隧道选取多个监测断 面， 每个监测断面从拱顶开始， 每隔45度设置一个监测点。 9.根据权利要求7所述的健康监测系统， 其特征在于， 所述磁通量传感器沿着隧道环向 安装。 10.根据权利要求8所述的健康监测系统， 其特征在于， 每个监测断面均设置1个振弦式 无应力计， 固定在隧道内衬的仰拱位置 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217930377 U 2一种预应力 混凝土衬砌结构的健康监测系统 技术领域 [0001]本实用新型涉及岩土工程监测领域， 具体涉及一种预应力混凝土衬砌结构的健康 监测系统。 背景技术 [0002]近年来， 随着我国长距离输水工程的蓬勃发展， 输水隧道所承担的内水压力也越 来越高， 面对高内水压力， 一种以管片作外衬、 预应力钢筋混凝土作内衬的双层衬砌结构得 到了广泛应用。 [0003]对于这种以管片作外衬、 预应力钢筋混凝土作内衬的输水 隧道， 在外部水土压力 与内水压力的联合作用下， 衬砌结构将发生变形， 严重的话， 甚至影响其承载能力。 同时， 长 距离输水工程的隧道往往穿越各种地质条件， 衬砌结构在不同的地质条件 下将呈现不同的 力学响应。 [0004]输水隧道作为关系民生的重要 建筑物， 其结构健康理应得到密切关注。 同时， 结构 健康监测是现代隧道信息化施工及运营中必不可少的组成部分。 [0005]目前少有针对这种以管片作外衬、 预应力钢筋混凝土作内衬的隧道的专门且全面 的监测， 而且 难于做到实时监测、 自动采集。 实用新型内容 [0006]为了克服现有技术存在的缺点与不足， 本实用新型提供一种预应力混凝土衬砌结 构的健康监测系统， 主 要适用于以管片作外衬、 预应力钢筋混凝 土作内衬的双 层衬砌结构。 [0007]本实用新型采用如下技 术方案： [0008]一种预应力混凝土衬砌结构的健康监测系统， 适用于以预应力钢筋混凝土做内 衬， 管片做外衬的盾构隧道， 包括， 依次连接的监测传感器、 数据采集单 元及监测计算机； [0009]所述监测传感器包括： [0010]分布式光纤， 沿圆周方向固定在管片内 弧面； [0011]光纤光栅式螺栓应力计， 用于监测管片间连接 螺栓的应力水平； [0012]光纤光栅式测缝计， 其两端固定在相邻的管片内弧面， 用于监测管片间接缝张开 量； [0013]振弦式钢筋应力计， 布置在内衬混凝土中， 用于监测内衬混凝土内， 用于监测内衬 混凝土内钢筋的压力； [0014]振弦式混凝 土应变计， 布置在内衬混凝 土中， 用于监测内衬混凝 土的应变； [0015]振弦式无应力计， 布置在内衬混凝土中， 用于测量监测内衬混凝土自身体积变化 引起的应 变量； [0016]振弦式测缝计， 布置在外衬管片与 内衬混凝土之间， 用于监测外衬管片与内衬混 凝土之间缝面的张开 量； [0017]磁通量传感器， 沿环向预应力钢绞线等间距布置， 用于监测钢绞线沿程的预应力说　明　书 1/7 页 3 CN 217930377 U 3