[发明专利]混凝土细观缺陷超声热激励行程自适应加载装置及方法

说明书

本发明公开了混凝土细观缺陷超声热激励行程自适应加载装置及方法，属于混凝土工程隐性缺陷探测技术领域，本申请装置在超声激振器激励行程内，系统刚度对耦合压力产生的力扰动相比于耦合压力本身，可忽略；激励行程自适应装置的韧性和疲劳强度满足4000N耦合压力作用、连续长时间100kHz频率激振时，不脆断；此外，本发明装置是装配式结构，操作简易，布设便捷，收回高效，适于实际工程大范围长度时间跨度的多激励源探测。

技术领域

本发明涉及混凝土工程隐性缺陷探测技术领域，尤其涉及混凝土细观缺陷超声热激励行程自适应加载装置及方法。

背景技术

混凝土工程服役环境下，缺陷从产生到引发结构破坏有一定时间跨度，若能有效识别发育早期的细观缺陷，可将灾变处置水平推前至危害萌芽阶段，从根本上提升工程风险防控能力。然而，由于细观缺陷存在较强的隐蔽性，探测难度较大。近年来，基于超声激励红外热像法发现混凝土微裂纹，逐渐得到研究，但尚未在工程中广泛运用。其中的重要原因之一是，超声激励时耦合压力的稳定加载装置较为复杂，加载要求苛刻，难以在现场环境中大量配置。

当前，超声激励耦合压力加载方法可分为两类：第一类包括气动伺服加载法、人工手持加载法以及加载套法，此类方法易引起耦合压力较大程度波动，影响声能量输出效果；第二类是基于电磁吸力的负反馈控制加载方法，负反馈加载过程要求苛刻，加载装置复杂，不适合现场大范围、多激励源的探测需求。

超声激励红外热成像发现混凝土细观缺陷是一项具有重大价值的创新技术，当前，耦合压力的施加仍然是该项技术推广运用的卡脖子环节，现有技术不能满足工程现场的大范围高效探测要求。

发明内容

本发明为解决现有技术具有耦合压力施加装置复杂、过程控制要求苛刻，难以适应工程条件下混凝土构件细观缺陷大范围、多激励源的探测需求，而提出的混凝土细观缺陷超声热激励行程自适应加载装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

混凝土细观缺陷超声热激励行程自适应加载装置，包括：刚性固定单元、半柔性支撑单元和刚性加载单元，所述刚性固定单元与被激励对象之间通过固化的粘接剂粘接连接，所述刚性固定单元上侧与半柔性支撑单元下端螺纹连接，所述半柔性支撑单元上端与加载单元下侧螺纹连接，所述刚性固定单元、半柔性支撑单元和刚性加载单元从下至上依次连接形成由粘接剂、刚性固定单元和刚性加载单元组成的刚性系统，匹配半柔性支撑单元的耦合压力稳定施加的超声热激励行程自适应加载装置，所述激励行程自适应加载装置作用对象为超声激振器。

优选地，所述刚性固定单元设置为环形圆柱体，所述刚性固定单元内径设置为激振器直径加上0.3~0.5mm，所述刚性固定单元外径与内径之差为15~20mm，所述刚性固定单元高度10~20mm；所述刚性固定单元沿环形圆柱体高度方向均匀设置有3个贯穿的螺栓孔，所述螺栓孔孔径设置为10~15mm；所述刚性固定单元采用7050-T7451铝合金材质制成。

优选地，所述半柔性支撑单元设置为3支半柔性圆柱棒，且所述半柔性圆柱棒两端设置有螺纹，且所述半柔性圆柱棒两端头与刚性固定单元的螺栓孔相匹配，所述半柔性圆柱棒长度设置为100~150mm，所述半柔性圆柱棒采用加玻纤维尼龙PA66加GF30材质制成。