[发明专利]用于桥墩不排水加固施工质量监测的传感器布设及方法

说明书

本发明提出用于桥墩不排水加固施工质量监测的传感器布设及方法，布设结构包括混凝土部分、智能骨料、监测控制模块和分析模块；混凝土部分位于桥墩外侧和BFRP膜壳内侧；智能骨料成对设置且在混凝土部分中环向对称分布形成监测阵列；智能骨料内置PZT元件形成发射端或接收端；监测控制模块与监测阵列相连；分析模块与监测控制模块相连；当进行施工质量监测时，监测控制模块控制监测阵列的发射端发射探测信号，并控制监测阵列的接收端对探测信号和探测信号传播时形成的响应信号进行采集；分析模块根据监测控制模块接收的监测阵列信号采集结果对施工质量进行评估；本发明能够在线实时灵敏的感应监测到水下不分散混凝土自浇筑到水化完成强度变化的全过程。

技术领域

本发明涉及水下混凝土工程强度监测领域，尤其是用于桥墩不排水加固施工质量监测的传感器布设及方法。

背景技术

桥梁由于服役年限及交通量与日剧增等原因，各种结构病害相继出现。桥墩与桩基等桥梁下部结构的性能直接关系到桥梁的承载能力与耐久性，承载能力削弱、耐久性下降将影响桥梁的安全性。传统水下结构加固技术都需要排水、阻水处理，这些方法所必须的围堰、基础防渗和基坑排水等辅助手段往往需要耗费大量的时间和费用，且施工过程中占用航道空间，社会影响大。为了克服上述不足，不排水快速加固技术应运而生。

不排水快速加固技术是由环氧树脂粘贴和张拉6层BFRP布，利用不锈钢板进行螺栓连接组合而成的膜壳。环向围住待加固的混凝土桥墩，上下各留20mm的未加固端，环向预留40mm空隙浇筑水下不分散混凝土进行加固。然而在水下工程施工中，由于水面的掩盖导致隐蔽工程的产生，如果未能及时发现质量问题，会对后续施工造成影响。而这种隐蔽性的质量问题一旦产生，便不容易发现问题所在，也会因解决问题而破坏正常施工工序，导致工程质量无法保证。混凝土强度是判断混凝土结构在施工和后期使用中的一个重要性能评价参数。

为了测定和预测混凝土强度，国内外工程界出现了很多无损检测方法。测定法是指在现场或实验室基于现有规范和标准对混凝土强度进行测定，主要包括回弹法、超声法以及抗压强度试验等方法。预测法是指根据混凝土早期强度变化曲线来推定混凝土早期强度实时变化趋势，主要包括快速试验强度、快速测定水灰比、利用成熟度推定和早龄期强度推定等方法。虽然这些混凝土早期测定和预测方法都已比较成熟，各具优点，但也不可避免的存在一定的局限性。如回弹法只能测得混凝土表层的质量情况，内部情况却无法得知；超声法所需设备昂贵；抗压强度试验法试块与结构有时不能做到同条件养护，预测法需要在现场或实验室进行大量的试验。另外，这些方法在测试时需要接近结构物，测试效率低下，而且无法真正实现在线实时监测。因此，目前迫切需要一个精度高并且能够在线实时监测混凝土强度发展的监测方法。

发明内容

本发明提出用于桥墩不排水加固施工质量监测的传感器布设及方法，能够在线实时灵敏的感应监测到水下不分散混凝土自浇筑到水化完成强度变化的全过程。

本发明采用以下技术方案。

用于桥墩不排水加固施工质量监测的传感器布设结构，所述布设结构包括混凝土部分、智能骨料、监测控制模块和分析模块；所述混凝土部分以专门用于水下工程加固的不分散自应力混凝土成型；所述混凝土部分位于桥墩外侧和BFRP膜壳内侧；所述智能骨料成对设置且在所述混凝土部分中环向对称分布形成监测阵列；所述智能骨料内置既可以发射信号又可以接收信号的PZT压电陶瓷元件，智能骨料按其布设位置分为发射端和接收端；所述监测控制模块与监测阵列相连；所述分析模块与监测控制模块相连；当进行施工质量监测时，监测控制模块控制监测阵列的发射端发射探测信号，并控制监测阵列的接收端对探测信号和探测信号传播时形成的响应信号进行采集；分析模块根据监测控制模块接收的监测阵列信号采集结果对施工质量进行评估。

所述智能骨料包括压电陶瓷驱动器、压电陶瓷传感器；当监测控制模块控制监测阵列进行施工质量监测时，监测控制模块按智能骨料的分布，把各智能骨料分别设为发射端和接收端。