一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法

本发明涉及岩土工程结构健康监测、无损检测及多传感器数据融合领域，特别是涉及一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法。

背景技术：

1、预应力锚索是边坡和地下工程的生命线。在长期服役过程中，锚索面临两大核心风险：预应力损失（松弛/滑移）和钢绞线锈蚀（截面减小/断丝）。现有的监测手段存在以下“盲区”和“多解性”问题：锚索测力计（盲区）： 仅对“拉力”敏感。如果锚索发生严重锈蚀但尚未断裂，或者锈蚀导致截面减小但拉力维持平衡，测力计读数可能变化不大。这导致管理人员无法察觉“锚索变细”的隐患，直到突然断裂。磁通量传感器（多解性/耦合难题）： 基于磁弹效应（magneto-elastic effect），其输出信号（磁导率/感应电压）同时受“应力水平”和“金属截面积（锈蚀）”的双重影响。当磁信号下降时，可能是因为预应力损失，也可能是因为钢绞线锈蚀变细。现有技术无法区分这两种情况（即“变量耦合”），导致经常出现误报（将锈蚀当成松弛）或漏报（松弛掩盖锈蚀）。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，利用双源传感器的数据互补性，建立力、磁、蚀三元映射模型，通过对比理论纯应力磁信号与实测磁信号的偏差，精准剥离出锈蚀信号，实现对应力水平和锈蚀状态的同步监测。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：在关键锚索上同时布设两类传感器进行双源监测；

4、步骤s2：在锚索未发生锈蚀的健康状态下，进行一次全量程张拉，并采集不同拉力对应的理论磁信号，通过数据拟合构建“健康状态力-磁本构曲线”及映射函数；

5、步骤s3.在长期运行过程中，实测各个时刻下的拉力值和磁通量信号；

6、步骤s4.计算实测磁信号与理论磁信号的残差；

7、步骤s5.基于残差进行锚索锈蚀状态判断，并在发生锈蚀时将残差转换为有效金属截面积损失率；

8、步骤s6：基于实测的拉力值和有效金属截面积损失率，对承载能力安全度和材料耐久性健康度进行分级预警。

9、本发明的有益效果是：（1）本发明彻底解决了单一磁通量监测中“力变”与“形变（锈蚀）”无法区分的行业难题。

10、（2）本发明能够同时精准量化锚索的“有效预应力水平”（表征力学承载性能）与“有效金属截面损失率”（表征材料耐久性能），从而构建出包含应力状态与锈蚀程度的锚固系统全维度安全画像。

11、（3）本发明能够在断索发生前的早期阶段发现微小锈蚀趋势，便于及时防腐维护。

1.一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：所述步骤s1中，两类传感器包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：所述步骤s2包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：所述步骤s3包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：所述步骤s4包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：所述步骤s5包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：所述步骤s6包括： 预先分别设定承载能力安全度和材料耐久性健康度的多个级别的预警阈值；基于ft评估承载能力安全度，基于评估材料耐久性健康度，将 ft 和分别与对应的预警阈值进行比对，根据比对所处的区间确定对应的预警等级；当任一指标超出安全阈值时，触发相应级别的预警。

8.根据权利要求5所述的一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：

9.根据权利要求4任一项所述的一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：所述步骤s3中，磁通量信号采集时采用滑动窗口移动平均算法或卡尔曼滤波进行平滑处理；并设定变化率阈值，将相邻时刻跳变率超过该阈值的信号作为异常电磁干扰噪声予以剔除。

10.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于双源监测的锚索锈蚀状态与应力水平评估方法，其特征在于：该方法还包括动态基线校准步骤，具体过程为： 在锚索服役期间，提取连续设定的时间窗口内的力源传感器示数； 计算该时间窗口内力源传感器示数的波动率，若波动率低于设定的稳定阈值，则判定当前处于基线校准窗口期； 提取该窗口期内实测磁信号与理论磁信号的平均残差，并将所述平均残差作为漂移补偿量，对所述映射函数f()的基线截距进行叠加微调修正，消除传感器的时效漂移误差。