[发明专利]一种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁拉索锈蚀监测领域，尤其涉及一种基于压电阻抗法的桥梁 拉索锈蚀监测系统及方法。

背景技术

桥梁拉索锈蚀是拉索最普遍、最严重的损伤形式，拉索锈蚀损伤与拉索的 安装、载荷和防护措施等有关。目前拉索锈蚀的检测方法主要有：

(1)人工检测方法：主要检查拉索系统是否发生锈蚀，各紧固件是否松动 等，该方法直观可靠，但检测范围有限，难以对突发性事故进行及时监测；

(2)超声波检测方法：主要用于检测平行钢丝或者钢线表面裂纹、锈坑， 但难以对截面形状复杂的拉索锈蚀进行准确定位，超声波仅能进行表面检测， 存在较大检测盲区。

(3)放射线检测法：可以检测拉索内部损伤与缺陷，但射线装置往往较大， 不适用大型结构的监测。

(4)声发射方法：主要用于拉索内断丝的监测，但是信号衰减大，也不适 用于大型结构的监测。

(5)漏磁方法：适用于拉索自由段腐蚀及断丝，但工作效率低，检测精度 灵敏度不高。

(6)电化学方法：主要针对单根钢筋或钢绞线，对多根平行钢丝或者钢绞 线组成的缆索检测效果欠佳，受区域环境因素如温度、温度影响显著。

(7)基于锈蚀膨胀的光纤栅监测方法：基于钢筋受蚀膨胀机理，避免了干 扰腐蚀界面，但透气胶层与缠绕的光纤实质上影响了离子的侵入，与真实腐蚀 环境存在差别，且膨胀受混凝土挤压限制，其灵敏性和有效性尚待工程检测。

(8)基于平面应力状态应力集中的检测方法：该方法通过检测因锈蚀引起 的应力突变来判断锈蚀程度、锈蚀速率和锈蚀裂纹深度，由于光纤设备成本高， 制约了该方法的广泛使用，同时该方法对加工、安装精度要求较高，也不利于 它的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测系统及方 法，在不影响拉索实际受力状态的条件下，通过在拉索外壁或端面贴设压电陶 瓷薄膜，并应用阻抗分析仪分析拉索阻抗的变化情况，以此实现对拉索锈蚀情 况的监测。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测系统，包括贴设在桥梁拉索外壁 或端面上的压电陶瓷薄膜，连接于所述压电陶瓷薄膜的阻抗分析仪，以及连接 于阻抗分析仪的监测报警装置。

作为优选，所述阻抗分析仪通过信号传输电缆连接于压电陶瓷薄膜，向压 电陶瓷薄膜发送扫频电压信号的同时接受压电陶瓷薄膜反馈的阻抗信号。

作为优选，所述压电陶瓷薄膜贴设在桥梁拉索的外壁上时，所述压电陶瓷 薄膜外侧设有保护钢套。

作为优选，所述压电陶瓷薄膜通过AB胶固定在桥梁拉索外壁或端面上。

作为优选，所述压电陶瓷薄膜表面涂覆有防水层。

本发明还采用以下技术方案：

一种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测方法，包括以下步骤：

在桥梁拉索上贴设压电陶瓷薄膜；

阻抗分析仪周期性发射扫频电压信号给所述压电陶瓷薄膜，同时接收所述 压电陶瓷薄膜反馈的阻抗信号，并将所述阻抗信号转换成阻抗值；

监测报警装置接收阻抗分析仪发送的阻抗值，将所述阻抗值与预设阻抗值 比较，并根据比较结果判断桥梁拉索锈蚀状态。

作为优选，所述在桥梁拉索上贴设压电陶瓷薄膜包括：

在桥梁拉索上表面或端面与电陶瓷薄膜之间粘贴AB胶，并固化预设时间。

作为优选，所述在桥梁拉索上贴设压电陶瓷薄膜之前还包括：

在所述桥梁拉索上表面或端面选取待贴位置；

对所述待贴位置进行打磨，并通过无水酒精清洗干净。

作为优选，还包括：

在所述阻抗值超过预设阻抗值时，监测报警装置进行锈蚀报警。

作为优选，还包括：

对所述压电陶瓷薄膜表面涂覆防水层。

本发明的有益效果：在拉索外壁或端面贴设压电陶瓷薄膜，并通过阻抗分 析仪向压电陶瓷薄膜发送扫频电压信号，并记录下压电陶瓷薄膜反馈的阻抗值。 随着拉索不断发生锈蚀时，阻抗分析仪记录的阻抗值会产生相应的变化，根据 该变化能够实现对拉索锈蚀情况的监测。

附图说明

图1是本发明监测系统的结构示意图；

图2是本发明监测系统的逻辑结构示意图；