[发明专利]基于压电陶瓷的预应力管道压浆密实性监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及预应力混凝土结构监测领域，更具体涉及一种基于压电陶瓷技术的预应力管道压浆密实性的监测方法。

背景技术

预应力混凝土结构孔道压浆效果对保证预应力的可靠性至关重要,浆体与预应力管道之间的粘结是否完好直接影响预应力混凝土桥梁的耐久性和安全性。但由于压浆工艺和某些人为因素，预应力管道压浆常不饱满，导致预应力钢筋没有完全被浆体包裹起来，而且预应力筋一旦锈蚀不能马上被发现，可能使氯化钠、水、空气大量进入管道内部，造成预应力筋锈蚀、断面锐减、断丝及内力损失严重等致命的质量问题，最终导致预应力失效，有效预应力不足，由此可导致预应力混凝土桥梁发生垮塌，造成极大经济损失。

目前对预应力管道压浆质量的监测方法主要有地质雷达法、冲击回波法和超声波法。而由于金属预应力管道和密集钢束屏蔽干扰及介电常数难以精确等问题限制了地质雷达法在预应力管道压浆密实性监测的应用；冲击回波法监测效率低且冲击回波扫描设备对被测面的表面光滑度和平整程度均有较高要求，在表面情况恶劣时容易出现信号丢失的测试点，造成对测试结果难以判断；而应用较广泛的超声波法同样存在不足之处，例如受混凝土强度等级、波纹管的类型、以及混凝土与传感器之间的耦合等多方面因素的影响产生很多干扰波，检测结果受人为因素影响比较大，对操作人员的技术水平有较高要求，检测位置须在可触及范围内等。因此需要提供一种反应灵敏、操作简便、成本低廉的对预应力管道压浆质量的监测方法。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是提供一种灵敏度高，快速准确的基于压电陶瓷和小波包分析的预应力管道压浆密实性监测方法。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于压电陶瓷技术的预应力管道压浆密实性的监测方法，所述的监测方法使用的一种基于压电陶瓷技术的监测系统包括：压电陶瓷驱动器，压电陶瓷传感器，高频信号采集系统，任意信号函数发生器，高压信号放大器，计算机分析系统；所述的压电陶瓷传感器通过导线与高频信号采集系统连接，该高频信号采集系统连接计算机分析系统，任意信号函数发生器经高压信号放大器与压电陶瓷驱动器连接；压电陶瓷传感器接收的信号经高频信号采集系统传至计算机分析系统，任意信号函数发生器产生的信号经高压信号放大器放大后激励压电陶瓷驱动器；所述的监测方法步骤包括：在预应力管道外壁顶部粘结压电陶瓷传感器，在预应力管道外壁底部相应位置粘结压电陶瓷驱动器，在预应力管道外壁与驱动器或传感器之间均设有绝缘层；利用任意信号函数发生器产生激励信号，采用高压信号放大器将激励信号放大，利用放大的激励信号对压电陶瓷驱动器进行激励，使预应力管道内部产生应力波，应力波对压电陶瓷传感器作用产生电信号；利用高频信号采集系统采集传感器产生的电信号，利用小波包能量分析方法来判断预应力管道压浆密实性。

优选地，所述的压电陶瓷传感器为多个压电陶瓷片，在所述的多个压电陶瓷片上均涂有环氧树脂防水层。

优选地，所述的压电陶瓷驱动器为多个压电陶瓷片，在所述的多个压电陶瓷片上均涂有环氧树脂防水层。

优选地，所述的压电陶瓷片为翻边压电陶瓷片，其上下表面镀银，将下表面银电极引至上表面，两者之间设置一条无镀银的隔离带将上下表面的银极隔离开。

优选地，所述的在预应力管道外壁与驱动器或传感器之间的绝缘层为环氧树脂绝缘层。

（三）有益效果

本发明的基于压电陶瓷的监测方法为预应力管道压浆密实性的实时监测提供了新的途径。与现有技术相比，本发明可以实现快速检测、能精确的找到压浆不密实的位置，反应灵敏、操作简便、成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述的监测系统的结构图；

图2是本发明所述的监测系统的框架示意图；

图3是本发明所述的基于波动法压电智能结构系统示意图；

图4是本发明所述的监测系统沿桥梁纵向布置示意图；

图5是本发明所述的翻边压电陶瓷片示意图；

图中：1预应力管道，2压电陶瓷传感器，3压电陶瓷驱动器，4预应力筋，5任意函数信号发生器，6高压信号放大器，7高频信号采集系统；8混凝土，9预应力混凝土梁体。