[发明专利]一种预制装配式钢筋套筒连接件的健康监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种预制装配式钢筋套筒连接件的健康监测系统及方法。

背景技术

国家倡导大力发展装配式结构体系，装配式混凝土结构具有工业化程度高、节省材料、污染小、施工方便、建造周期短、投资回收快等优点，是新型建筑工业化发展的方向。

预制构件主要受力筋的可靠连接是保证装配式混凝土结构具有良好抗震性能的关键。目前，国内外预制装配结构中的钢筋连接主要方式为钢筋套筒灌浆连接，套筒灌浆质量是保证装配式结构安全的重要环节。钢筋套筒灌浆连接方式的适用范围更广，不受钢筋直径大小、荷载类别及房屋高度等的限制，可靠性更高。

由于混凝土和钢筋密封在钢筋套筒连接件中，混凝土的密实度和钢筋与混凝土的粘结情况不得得知，目前对于连接件的检测只是通过现场取样进行试验，这样既不方便也对原结构的安全产生影响。所以，需要一种监测方法可以对其实时监测且不会对原结构的安全产生影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三向压电陶瓷用于预制装配式钢筋套筒连接件的健康监测方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种预制装配式钢筋套筒连接件的健康监测系统，包括用于连接预埋钢筋和插入钢筋的钢筋套筒本体，钢筋套筒本体为中通结构，预埋钢筋和插入钢筋分别从钢筋套筒本体两端伸入钢筋套筒本体内，通过在钢筋套筒本体内灌入砂浆固定预埋钢筋和插入钢筋，预埋钢筋置于钢筋套筒本体内一端安装有下三向压电陶瓷传感器，下三向压电陶瓷传感器为桶装结构套设在预埋钢筋端部，插入钢筋置于钢筋套筒本体内一端设有上三向压电陶瓷传感器，上三向压电陶瓷传感器为桶装结构套设在插入钢筋端部，钢筋套筒本体外侧开设有上环形开口槽和下环形开口槽，上环形开口槽和下环形开口槽内分别设有上压电陶瓷片和下压电陶瓷片，上环形开口槽的下边沿与插入钢筋端部平齐，下环形开口槽上边沿与预埋钢筋端部平齐；

其中上三向压电陶瓷传感器、下三向压电陶瓷传感器、上压电陶瓷片和下压电陶瓷片任意两个组成一组监测环；还包括与一组监测环连接的信号函数发生器和信号采集模块，信号采集模块连接有信号处理模块，信号函数发生器用于检测信号的发射，信号函数发生器通过高压信号放大器连接与监测环，高压信号放大器用于检测信号的放大，信号采集模块用于通过监测环进行信号采集，信号处理模块用于对信号采集模块采集的信号进行处理并将处理结果保存与公示。

进一步的，钢筋套筒本体侧壁开设有与钢筋套筒本体内部空腔连通的灌浆口和出气口，灌浆口位于出气口上端。

进一步的，其中上三向压电陶瓷传感器与上压电陶瓷片构成一组监测环，用于监测上三向压电陶瓷传感器与上压电陶瓷片处于同一水平面内的X方向和Z方向的插入钢筋与砂浆的滑移监测，信号函数发生器经高压信号放大器与上三向压电陶瓷传感器连接，上压电陶瓷片通过导线与信号采集模块连接，信号采集模块与信号处理模块连接。

进一步的，其中下三向压电陶瓷传感器与下压电陶瓷片构成一组监测环，用于监测下三向压电陶瓷传感器与下压电陶瓷片处于同一水平面内的X方向和Z方向的预埋钢筋与砂浆的滑移监测，信号函数发生器经高压信号放大器与下三向压电陶瓷传感器连接，下压电陶瓷片通过导线与信号采集模块连接，信号采集模块与信号处理模块连接。

进一步的，其中上三向压电陶瓷传感器和下三向压电陶瓷传感器构成一组监测环，用于监测上三向压电陶瓷传感器和下三向压电陶瓷传感器沿Y方向进行上三向压电陶瓷传感器和下三向压电陶瓷传感器之间高强砂浆密实度的监测，信号函数发生器经高压信号放大器与上三向压电陶瓷传感器连接，下三向压电陶瓷传感器通过导线与信号采集模块连接，信号采集模块与信号处理模块连接。

进一步的，其中上三向压电陶瓷传感器和下三向压电陶瓷传感器结构相同，均为桶状体，上三向压电陶瓷传感器包括三向压电陶瓷片以及内到外依次设置在三向压电陶瓷片外侧的防水防电涂层、电磁屏蔽涂层和水泥砂浆保护层。

进一步的，上压电陶瓷片和下压电陶瓷片结构相同，均为圆弧状，上压电陶瓷片包括半圆环压电陶瓷片以及由内到外依次设置在半圆环压电陶瓷片外环面的防水防电涂层、电磁屏蔽涂层和水泥砂浆保护层。

进一步的，上三向压电陶瓷传感器、下三向压电陶瓷传感器、上压电陶瓷片和下压电陶瓷片均通过导线引出；钢筋套筒本体一端设有密封垫圈。

一种预制装配式钢筋套筒连接件的健康监测方法，包括以下步骤：