[发明专利]一种拉索锚固段锈蚀缺陷监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁结构中拉索锚固段缺陷监测领域,特别是一种基于应力波测量与分析的压电材料的拉索锚固段锈蚀缺陷的监测装置和方法。

背景技术

拉索的锚固系统作为桥梁的拉索与主梁或桥面之间传力的关键部位，其受力性能对桥梁结构的安全有重要影响。由于雨水等环境因素的长期影响，桥梁结构的拉索锚固段容易产生锈蚀。我国的多起桥梁桥面坍塌事故的原因就是拉索锚固段锈蚀导致桥面板坍塌并下落引起。拉索的锚固段的锈蚀等缺陷和损伤将直接损害桥梁结构安全性和耐久性，锚固段的锈蚀等缺陷往往难以通过定期点检的肉眼来观察及时发现。国内外的多起的桥梁结构的破坏事例证明，人工定期点检并未及时发现锚固段的锈蚀破坏，未能避免由于拉索的锚固段的缺陷等引起的桥梁结构的严重突发破坏事故，给人民的生命和财产造成极大损失。通过使用新型材料实现对锚固段缺陷的自动监测具有重要意义。

目前，拉索的锚固段锈蚀缺陷检测的由于其隐蔽性对其进行有效的检测具有一定的难度，现有的检测方法有超声检测法、涡流检测法和射线检测法等。超声检测法不适用于形状复杂的工件，对检测构件的表面光洁度有较高的要求，并且对检测人员要求有相应的操作和检测判断经验；涡流检测法同样不适用于复杂工件，检测深度和灵敏度有限，只能检测导电材料近表面区域的损伤；射线检测法要求材料表面不能有覆盖物，且对人体和环境有辐射伤害。这些方法都需要依赖于较为复杂的设备，而且只能进行定期点检，无法实现实时在线检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种一种拉索锚固段锈蚀缺陷监测装置及方法，对拉索锚固段的锈蚀缺陷进行高灵敏度的实时在线检测。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种拉索锚固段锈蚀缺陷监测装置，拉索自由段和锚固段端头表面分别固定有压电驱动器和用于测量所述压电驱动器发送的应力波信号的压电传感器；或者拉索自由段和锚固段端头表面分别固定有压电传感器和压电驱动器；所述压电驱动器与用于对所述压电驱动器施加交变电压信号的信号发生器电连接；所述压电传感器通过高频数据采集系统与计算机电连接；所述计算机通过损伤指标D_I或D_II评估拉索锚固段锈蚀缺陷的程度；在简谐信号激励情况下，所述损伤指标D_I表达式为：在扫频信号激励情况下，所述损伤指标D_II表达式为：A_H表示无锈蚀缺陷状况下压电传感器所测电压信号的幅值，A_D表示有锈蚀缺陷状况下压电传感器所测电压信号的幅值；E_H表示无锈蚀缺陷状况下压电传感器所测电压信号的小波包能量值，E_D表示有锈蚀缺陷状况下压电传感器所测电压信号的小波包能量值。