专利名称：基于压电智能骨料的钢管混凝土结构密实性监测方法
技术领域：
本发明涉及钢管混凝土结构中混凝土密实性监测方法，进一步是指基于压电智能骨料与一发一收互动法的钢管混凝土结构中混凝土密实性的监测方法。
背景技术：
钢管混凝土作为结构的主要承重体系，其中混凝土的密实性将直接影响结构的受力性能。
目前，进行钢管混凝土密实性检测的方法有超声波法。该方法以超声检测仪作为主要检测设备，以超声波波速作为缺陷的判别参数。虽然该方法在钢管混凝土密实度检测中得到了普遍应用，但是仍然存在一些不足之处。例如，检测结果受人为因素的影响比较大，对操作人员的技术水平有较高要求，检测位置在可触及范围内等。另外，超声检测设备的价格也比较昂贵。发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提出一种基于智能骨料和一发一收互动法的钢管混凝土结构密实性监测方法，该监测方法可对钢管混凝土的密实性实施快速、灵敏的主动监测。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，基于压电智能骨料与一发一收互动法的钢管混凝土结构密实性监测方法，其特点是，包括基于压电智能骨料的监测系统的建立和钢管混凝土结构密实性的监测和评价方法所述基于压电智能骨料的一发一收互动法监测系统的建立步骤为 在钢管混凝土结构内部均勻地埋置压电智能骨料，并选择实际经验中容易出现不密实的位置，布置压电智能骨料，从上到下分别选取相邻一对压电智能骨料分别作为传感器A 和B，首先由A激发一个脉冲信号后，信号将沿着不同的信道传播，一部分将沿着波导内部传播到B位置，被B所接收，另一部分由边界反射最终传播到B位置；第二步由B激发同样一个脉冲信号，有A作为接收传感器，A将接收到一组信号。
当传感器A与B之间的介质没有诸如空洞、裂纹等影响密实性的缺陷时，由A传播到B的信号和由B传播到A的信号基本保持一致，即两个传感器接收到的信号将基本相同。 如果两个传感器之间存在的缺陷(混凝土缺陷通常情况下为非对称损伤)时，由A传播到B 的信号和由B传播到A的信号将存在差异。对信号差异进行分析，即可对监测区间的混凝土密实性进行评估。将该方法被称为“一发一收互动法”。
所述钢管混凝土密实性监测方法为当A作为激励传感器，B作为接收传感器，B接收到的响应电压可表示为
权利要求
1.一种基于压电智能骨料的钢管混凝土结构密实性监测方法，其特征在于其监测系统通过任意信号函数发生器、压电陶瓷驱动电源、压电智能骨料驱动器和传感器、信号接收器建立，任意信号函数发生器与压电陶瓷驱动电源连接，压电陶瓷驱动电源连接压电智能骨料驱动器和传感器，压电智能骨料驱动器和传感器再与信号接收器连接，压电智能骨料驱动器和传感器在钢管混凝土结构内部埋入。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于所述任意信号函数发生器与智能骨料之间设有将激励信号放大的压电陶瓷驱动电源。
3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于所述智能骨料包括PZT传感器(2)、 硅胶防水层(1)、屏蔽导线(3)、屏蔽接头(4)、细石混凝土或砂浆外包层(5);智能骨料的外部为细石混凝土或砂浆外包层(5)，PZT传感器(2)位于智能骨料的内部，其上涂有硅胶防水层(1)，PZT传感(2)与屏蔽导线(3)的一端相连接，屏蔽导线(3)的另一端与屏蔽接头 (4)相连接，屏蔽接头(4)与信号发射及采集系统相连接。
4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征，所述的压电智能骨料为圆柱形，其体积为 8 15cm3ο
5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征是，所述任意信号函数发生器产生的激励信号是五波峰脉冲，频率为5Hz。
6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征是，其监测系统建立和监测方法如下所述基于压电智能骨料的一发一收互动法监测系统的建立步骤为在钢管混凝土结构内部均勻的埋置压电智能骨料，并依据实际工程经验选取容易出现不密实的位置，布置压电智能骨料，分别选取相邻一对压电智能骨料分别作为压电陶瓷传感器A和驱动器B，首先由A激发一个脉冲信号后最终传播到B位置；第二步，由B激发同样一个脉冲信号，由A作为接收传感器接收到信号，当传感器A与B之间的介质没有诸如空洞、裂纹等影响密实性的缺陷时，由A发射传播到B的信号和由B发射传播到A的信号基本保持一致，如果两个传感器之间存在的缺陷，即混凝土缺陷通常情况下为非对称损伤时，由 A发射传播到B信号和由B发射传播到A的信号将产生差异，该方法被称为“一发一收互动法”；所述钢管混凝土密实性监测方法为当A作为激励传感器，B作为接收传感器，B接收到的响应电压可表示为
全文摘要
本发明公开了一种基于压电智能骨料和“一发一收互动法”的钢管混凝土结构密实性监测方法，属于钢管混凝土结构密实性状况的监测领域，具体方法为在钢管混凝土结构内部预先成对埋入压电智能骨料，通过信号发生器激励智能骨料，由信号采集系统采集钢管混凝土内部对应的压电智能骨料的输出信号。互换两智能骨料的功能，重复激励和接收信号过程，将两次获得的信号进行分析处理，得到两次信号的相似程度指标，利用该指标对钢管混凝土内部的密实性状态进行评估。本发明实现了钢管内部混凝土密实状况的快速监测、能精确地找到损伤位置，灵敏度高、响应快、操作简便、价格低廉。
文档编号G01N27/00GK102507655SQ20111032405
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者付锦治, 綦宝晖, 阎石 申请人:沈阳建筑大学