專利名稱：基于壓電智能骨料的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)密實性監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土密實性監(jiān)測方法，進(jìn)一步是指基于壓電智能骨料與一發(fā)一收互動法的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土密實性的監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
鋼管混凝土作為結(jié)構(gòu)的主要承重體系，其中混凝土的密實性將直接影響結(jié)構(gòu)的受力性能。
目前，進(jìn)行鋼管混凝土密實性檢測的方法有超聲波法。該方法以超聲檢測儀作為主要檢測設(shè)備，以超聲波波速作為缺陷的判別參數(shù)。雖然該方法在鋼管混凝土密實度檢測中得到了普遍應(yīng)用，但是仍然存在一些不足之處。例如，檢測結(jié)果受人為因素的影響比較大，對操作人員的技術(shù)水平有較高要求，檢測位置在可觸及范圍內(nèi)等。另外，超聲檢測設(shè)備的價格也比較昂貴。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種基于智能骨料和一發(fā)一收互動法的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)密實性監(jiān)測方法，該監(jiān)測方法可對鋼管混凝土的密實性實施快速、靈敏的主動監(jiān)測。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于壓電智能骨料與一發(fā)一收互動法的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)密實性監(jiān)測方法，其特點是，包括基于壓電智能骨料的監(jiān)測系統(tǒng)的建立和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)密實性的監(jiān)測和評價方法所述基于壓電智能骨料的一發(fā)一收互動法監(jiān)測系統(tǒng)的建立步驟為 在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部均勻地埋置壓電智能骨料，并選擇實際經(jīng)驗中容易出現(xiàn)不密實的位置，布置壓電智能骨料，從上到下分別選取相鄰一對壓電智能骨料分別作為傳感器A 和B，首先由A激發(fā)一個脈沖信號后，信號將沿著不同的信道傳播，一部分將沿著波導(dǎo)內(nèi)部傳播到B位置，被B所接收，另一部分由邊界反射最終傳播到B位置；第二步由B激發(fā)同樣一個脈沖信號，有A作為接收傳感器，A將接收到一組信號。
當(dāng)傳感器A與B之間的介質(zhì)沒有諸如空洞、裂紋等影響密實性的缺陷時，由A傳播到B的信號和由B傳播到A的信號基本保持一致，即兩個傳感器接收到的信號將基本相同。 如果兩個傳感器之間存在的缺陷(混凝土缺陷通常情況下為非對稱損傷)時，由A傳播到B 的信號和由B傳播到A的信號將存在差異。對信號差異進(jìn)行分析，即可對監(jiān)測區(qū)間的混凝土密實性進(jìn)行評估。將該方法被稱為“一發(fā)一收互動法”。
所述鋼管混凝土密實性監(jiān)測方法為當(dāng)A作為激勵傳感器，B作為接收傳感器，B接收到的響應(yīng)電壓可表示為
權(quán)利要求
1.一種基于壓電智能骨料的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)密實性監(jiān)測方法，其特征在于其監(jiān)測系統(tǒng)通過任意信號函數(shù)發(fā)生器、壓電陶瓷驅(qū)動電源、壓電智能骨料驅(qū)動器和傳感器、信號接收器建立，任意信號函數(shù)發(fā)生器與壓電陶瓷驅(qū)動電源連接，壓電陶瓷驅(qū)動電源連接壓電智能骨料驅(qū)動器和傳感器，壓電智能骨料驅(qū)動器和傳感器再與信號接收器連接，壓電智能骨料驅(qū)動器和傳感器在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測方法，其特征在于所述任意信號函數(shù)發(fā)生器與智能骨料之間設(shè)有將激勵信號放大的壓電陶瓷驅(qū)動電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測方法，其特征在于所述智能骨料包括PZT傳感器(2)、 硅膠防水層(1)、屏蔽導(dǎo)線(3)、屏蔽接頭(4)、細(xì)石混凝土或砂漿外包層(5);智能骨料的外部為細(xì)石混凝土或砂漿外包層(5)，PZT傳感器(2)位于智能骨料的內(nèi)部，其上涂有硅膠防水層(1)，PZT傳感(2)與屏蔽導(dǎo)線(3)的一端相連接，屏蔽導(dǎo)線(3)的另一端與屏蔽接頭 (4)相連接，屏蔽接頭(4)與信號發(fā)射及采集系統(tǒng)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測方法，其特征，所述的壓電智能骨料為圓柱形，其體積為 8 15cm3ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測方法，其特征是，所述任意信號函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的激勵信號是五波峰脈沖，頻率為5Hz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測方法，其特征是，其監(jiān)測系統(tǒng)建立和監(jiān)測方法如下所述基于壓電智能骨料的一發(fā)一收互動法監(jiān)測系統(tǒng)的建立步驟為在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部均勻的埋置壓電智能骨料，并依據(jù)實際工程經(jīng)驗選取容易出現(xiàn)不密實的位置，布置壓電智能骨料，分別選取相鄰一對壓電智能骨料分別作為壓電陶瓷傳感器A和驅(qū)動器B，首先由A激發(fā)一個脈沖信號后最終傳播到B位置；第二步，由B激發(fā)同樣一個脈沖信號，由A作為接收傳感器接收到信號，當(dāng)傳感器A與B之間的介質(zhì)沒有諸如空洞、裂紋等影響密實性的缺陷時，由A發(fā)射傳播到B的信號和由B發(fā)射傳播到A的信號基本保持一致，如果兩個傳感器之間存在的缺陷，即混凝土缺陷通常情況下為非對稱損傷時，由 A發(fā)射傳播到B信號和由B發(fā)射傳播到A的信號將產(chǎn)生差異，該方法被稱為“一發(fā)一收互動法”；所述鋼管混凝土密實性監(jiān)測方法為當(dāng)A作為激勵傳感器，B作為接收傳感器，B接收到的響應(yīng)電壓可表示為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于壓電智能骨料和“一發(fā)一收互動法”的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)密實性監(jiān)測方法，屬于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)密實性狀況的監(jiān)測領(lǐng)域，具體方法為在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部預(yù)先成對埋入壓電智能骨料，通過信號發(fā)生器激勵智能骨料，由信號采集系統(tǒng)采集鋼管混凝土內(nèi)部對應(yīng)的壓電智能骨料的輸出信號?；Q兩智能骨料的功能，重復(fù)激勵和接收信號過程，將兩次獲得的信號進(jìn)行分析處理，得到兩次信號的相似程度指標(biāo)，利用該指標(biāo)對鋼管混凝土內(nèi)部的密實性狀態(tài)進(jìn)行評估。本發(fā)明實現(xiàn)了鋼管內(nèi)部混凝土密實狀況的快速監(jiān)測、能精確地找到損傷位置，靈敏度高、響應(yīng)快、操作簡便、價格低廉。
文檔編號G01N27/00GK102507655SQ20111032405
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者付錦治, 綦寶暉, 閻石 申請人:沈陽建筑大學(xué)