[发明专利]一种基于压电智能骨料的预应力筋锈蚀深度监测方法在审
申请号: | 201710099780.3 | 申请日: | 2017-02-23 |
公开(公告)号: | CN106932485A | 公开(公告)日: | 2017-07-07 |
发明(设计)人: | 蒋田勇;唐超;王磊;赵虹;龚奇丰;余希洋 | 申请(专利权)人: | 长沙理工大学 |
主分类号: | G01N29/11 | 分类号: | G01N29/11;G01N29/24;G01N29/46 |
代理公司: | 长沙正奇专利事务所有限责任公司43113 | 代理人: | 马强,王娟 |
地址: | 410014 湖南省*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 压电 智能 骨料 预应力 锈蚀 深度 监测 方法 | ||
技术领域
本发明涉及土木工程结构健康监测技术领域,具体是一种基于压电智能骨料的预应力混凝土结构锈蚀深度监测方法。
背景技术
由于高强钢丝的使用,预应力混凝土以其自重较轻、刚度大以及抗震、抗裂缝性能好的优点而在实际工程中得到广泛的应用。然而,近几十年来,出现了很多预应力混凝土结构失效的事故,究其原因,大部分是由于耐久性失效,而预应力筋锈蚀,是导致预应力混凝土耐久性失效的主要模式。当预应力混凝土结构长期处于易腐蚀环境中,钢绞线会发生锈蚀,其锈蚀产物将附着于钢筋表面,体积可达原体积的2~6倍,钢绞线强度和伸长率等力学性能会因锈蚀作用发生退化,从而影响结构安全。
目前,对预应力混凝土健康监测的方法主要有超声波法、声发射法、光栅法等技术,这些技术都存在设备价格昂贵、监测过程复杂、体积大、对操作人员经验技术要求较高且易受环境影响和监测位置在可触及范围内等缺点。最关键的是这些监测方法主要针对混凝土裂缝,适用范围有限。
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,提供一种基于压电智能骨料的预应力筋锈蚀深度监测方法。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种基于压电智能骨料的预应力筋锈蚀深度监测方法,包括以下步骤:
1)将智能骨料预埋至预应力筋的相应位置并引出数据传输线,从距离预应力筋锚端最近的智能骨料开始,对智能骨料依次编号;
2)在内径为d,外径为D,壁厚标称值为H的圆形预应力波纹管内张拉预应力筋,压浆,自然养护,封锚后浇筑混凝土,制作混凝土用作梁体构件;
3)对梁体构件锚固端进行封锚,将压电陶瓷片粘贴于预应力筋端头,该压电陶瓷片作为驱动器进行信号激励;
4)在步骤3)制作的梁体构件达到设计强度后,将预埋的智能骨料和粘贴于预应力筋端头的压电陶瓷片通过BNC接头与多功能数据采集设备连接,同时将计算机与多功能数据采集设备连接;
5)多功能数据采集设备驱动压电陶瓷片发出正弦扫频信号,同时多功能数据采集设备采集智能骨料接收到的压电陶瓷片发出的信号;
6)对智能骨料接收到的信号进行小波包能量分析,得到的结果作为初始的能量值Eh,j;
7)在梁体构件需要检测时,按照步骤4)~步骤6)的方法采集信号,并利用该信号计算出需要检测时的能量Ei,j,然后计算出损伤指标I:
当I趋近于0,说明预应力筋未发生锈蚀,相反,当I趋近于1,锈蚀程度越严重;N为小波包分解的级数;
8)分析计算沿梁体构件纵向布置的各个智能骨料的损伤指标I,确定在压电陶瓷片与智能骨料之间预应力筋的锈蚀状况,从而确定预应力筋的锈蚀深度。
步骤1)中,内径d为60mm,外径D为73mm,壁厚标称值H为2.5mm。
步骤1)中,预应力筋直径为15.2mm。
步骤3)中,将压电陶瓷片粘贴于预应力筋端头后,用AB胶浆压电陶瓷片覆盖。
步骤5)中,正弦扫频信号频率为100Hz-150kHz,幅值为10V。
与现有技术相比,本发明所具有的有益效果为:本发明成本低廉,操作简单方便,监测过程几乎不受外界因素的影响,能较准确的确定预应力混凝土内部锈蚀深度情况,为结构安全评估提供可靠的依据。
附图说明
图1为本发明监测系统结构图;
图2为本发明直线波纹管监测原理图;
图3为本发明曲线波纹管监测原理图;
图4为本发明压电陶瓷片粘贴于预应力筋的大样图;
图5为本发明预应力筋锈蚀后大样图;
其中,①-智能骨料;②-压电陶瓷片;③-端锚;④-预应力管道;⑤-混凝土;⑥-预应力筋;⑦-灌浆料;⑧-锈蚀产物。
具体实施方式
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