一种检测混凝土结构连续多条斜裂缝的方法与流程

本发明涉及混凝土结构斜裂缝检测领域，特别是一种在混凝土结构表面使用混凝土非金属检测仪检测混凝土结构连续多条斜裂缝角度和深度的方法，具体地说是一种检测混凝土结构连续多条斜裂缝的方法。

背景技术：

混凝土表面裂缝是混凝土材料中最常见的一种损伤，它会降低混凝土结构的耐久性和安全性。很多混凝土结构的破坏也都是从裂缝开始的。在实际工程中，混凝土结构表面的裂缝分布、裂缝宽度等容易检查和测量，不过裂缝的角度和深度由于在混凝土内部且随机性大，只能通过无破损或者局部破损的方法进行检测。

现有技术中，混凝土内部裂缝的平测方法主要有垂直裂缝单面平测法和斜裂缝双椭圆定位法。其中，由于实际状态下混凝土裂缝基本都为斜裂缝，垂直裂缝属于斜裂缝的一种极其特殊的情况，所以垂直裂缝单面平测法的应用范围和测量的效果均不能够满足要求。在实际工作，中技术人员主要采用双椭圆定位法对斜裂缝的角度和深度进行测量。

双椭圆定位法主要存在三个问题：

1、使用该方法计算斜裂缝角度和深度时，需要在坐标纸上绘制椭圆，然后再进行计算，步骤比较繁琐，工作量比较大。

2、若超声波发射探头和接受探头的内边距相对于斜裂缝的深度来说过大或者过小，则计算出的结果误差比较大。

3、双椭圆法普遍用于计算单斜裂缝的深度和角度，对于连续多个斜裂缝的情况却无法计算，限制比较大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供能对混凝土结构中连续多条斜裂缝进行测量计算，并且测量精度高、方法简单的一种检测混凝土结构连续多条斜裂缝的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种检测混凝土结构连续多条斜裂缝的方法，包括用于测量的超声波检测仪，其特征是：所述的超声波检测仪通过发射超声波对混凝土结构中存在的多条斜裂缝同时进行测量；所述的方法包括以下步骤：

a)、首先利用超声波检测仪，对该混凝土结构中的完整区域进行不跨缝测量，以计算出超声波检测仪发射的超声波在该混凝土完整区域中的声速v；

b)、确定需要测量的多条斜裂缝，然后将超声波检测仪的发射端放置在混凝土结构表面需要测量的多条斜裂缝的一侧，将超声波检测仪的接收端放置在混凝土结构表面需要测量的多条斜裂缝的另一侧，按顺序依次记录下发射端、第一条斜裂缝、第二条斜裂缝…….第n条斜裂缝以及接收端依次之间的距离，分别记为a11,a2,a3...,an,a10；此时为初始状态；n为大于或等于2的自然数；

c)、启动超声波检测仪，记录初始状态时的声时；

d)、在保持超声波检测仪的发射端和接收端的位置与初始位置时处于同一条直线上的前提下，移动2n次发射端和接收端，记录每一次移动时，发射端与第一条斜裂缝的距离ai1，最后一个斜裂缝与接收端的距离ai0以及测得的声时ti，其中，i代表移动的次数，初始阶段为第1次；由于各个斜裂缝之间的距离不变，即a2,a3...,an为常数；若需要多个测量结果进行验证，可移动2n+1次，即可获得2n个测量结果，可用于结果对比或验证；

e)、将各个斜裂缝之间的距离a2,a3...,an，各次移动时的ai1和ai0的值以及各次移动时声时ti，代入含各个斜裂缝角度θn和深度ln未知量的2n元方程组中，即可求得各个斜裂缝角度θn和深度ln；其中，θn是指第n条斜裂缝绕着混凝土结构表面开裂点顺时针旋转经过发射端所经历的夹角，ln是指第n条斜裂缝的深度。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的2n元方程组的建立过程如下：

a)、计算超声波检测仪的发射端与第一条斜裂缝顶点的直线距离，设距离为ai1，则距离

b)、计算超声波检测仪的接收端与最后一条斜裂缝顶点的直线距离，设距离为ai0，则距离

c)、计算第n-1条裂缝顶点与第n条裂缝顶点之间的直线距离，设直线距离为an，则距离

d)、建立2n元方程组为：

e)、特例，当只有单条斜裂缝时即当n＝1，只需移动超声波检测仪的发射端和接受端两次，记录每次的声时t以及每次移动时的ai1和ai0，即可计算出该斜裂缝的角度和深度；此时的2元方程为：

上述方法的实现条件为：

1)、混凝土结构中的裂缝呈单方向扩展，且角度单一；

2)、混凝土结构中斜裂缝的深度远大于斜裂缝的宽度。

与现有技术相比，本发明能解决现有技术中混凝土结构单条斜裂缝测量计算繁琐的问题，以及无法测量混凝土结构中连续多条斜裂缝角度和深度的问题。相比于目前的双椭圆定位法，本发明具有测量精度高、方法简便的特点，能通过公式计算出测量结果并对测量结果进行验证对比，降低人们测量的工作量。

附图说明

图1是现有技术中双椭圆法的原理示意图；

图2是本发明检测方法的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图2为本发明检测方法的原理示意图，图中：t为超声波检测仪的发射端、r为超声波检测仪的接收端。

发射端t发射的超声波如本发明的图2中箭头所示方向进行最短路径传递到达接收端r。此时经过的整个路径长为vti。

传统的技术方法只能对混凝土结构中的单条斜裂缝进行测量计算，本发明则既能混凝土结构中的单条斜裂缝进行测量计算，也能对混凝土结构中的连续多条斜裂缝同时进行测量计算。本发明检测混凝土结构连续多条斜裂缝的方法所采用的测量工具为超声波检测仪检测，利用超声波检测仪发射的超声波对混凝土结构中存在的多条斜裂缝同时进行测量；在这里假设混凝土结构中的多条斜裂缝为n条，n为大于或等于2的自然数。则本发明的测量方法步骤如下：

a)、首先利用超声波检测仪，对该混凝土结构中的完整区域进行不跨缝测量，以计算出超声波检测仪发射的超声波在该混凝土完整区域中的声速v；

b)、确定需要测量的多条斜裂缝，然后将超声波检测仪的发射端t放置在混凝土结构表面需要测量的多条斜裂缝的一侧，将超声波检测仪的接收端r放置在混凝土结构表面需要测量的多条斜裂缝的另一侧，按顺序依次记录下发射端t、第一条斜裂缝、第二条斜裂缝…….第n条斜裂缝以及接收端r依次之间的距离，分别记为a11,a2,a3...,an,a10；此时为初始状态。

即在初始状态时，发射端t与第一条斜裂缝之间的距离记为a11，第一条斜裂缝与第二条斜裂缝之间的距离记为a2，第二条斜裂缝与第三条斜裂缝之间的距离记为a3，依次类推第n-1条斜裂缝与第n条斜裂缝之间的距离记为an，第n条斜裂缝与接收端r之间的距离记为a10。在这里必须说明a11的“11”中位于前面的“1”和a10的“10”中位于前面的“1”，其代表的含义均为初始第一次的意思。

例如初始第一次放置发射端t时，发射端t与第一条斜裂缝之间的距离记为a11，当第二次移动放置发射端t时，发射端t与第一条斜裂缝之间的距离记为a21，当第三次移动放置发射端t时，发射端t与第一条斜裂缝之间的距离记为a31，依此类推。

c)、启动超声波检测仪，记录初始状态时的声时；

d)、在保持超声波检测仪的发射端t和接收端r的位置与初始位置时处于同一条直线上的前提下，移动2n次发射端t和接收端r，记录每一次移动时，发射端t与第一条斜裂缝的距离ai1，最后一个斜裂缝与接收端r的距离ai0以及测得的声时ti，其中，i代表移动的次数，初始阶段为第1次；由于各个斜裂缝之间的距离不变，即a2,a3...,an为常数；若需要多个测量结果进行验证，可移动2n+1次，即可获得2n个测量结果，可用于结果对比或验证；

e)、将各个斜裂缝之间的距离a2,a3...,an，各次移动时的ai1和ai0的值以及各次移动时声时ti(均为已知数值)，代入含各个斜裂缝角度θn和深度ln未知量的2n元方程组中，即可求得各个斜裂缝角度θn和深度ln；其中，θn是指第n条斜裂缝绕着混凝土结构表面开裂点顺时针旋转经过发射端所经历的夹角，ln是指第n条斜裂缝的深度。

本发明的检测混凝土结构连续多条斜裂缝的方法，首先测量出超声波检测仪在混凝土结构中的声速以及各条裂缝之间的距离，然后通过建立超声波检测仪发射端、各条斜裂缝以及接收端依次之间的距离、多次测量的声时和各条斜裂缝的角度深度之间的函数关系，将每次测量的数值带入2n元方程组进行计算，即可求得各条斜裂缝的角度和深度。

本发明的2n元方程组的建立过程如下：

a)、计算超声波检测仪的发射端与第一条斜裂缝顶点的直线距离，设距离为ai1，则距离

b)、计算超声波检测仪的接收端与最后一条斜裂缝顶点的直线距离，设距离为ai0，则距离

c)、计算第n-1条裂缝顶点与第n条裂缝顶点之间的直线距离，设直线距离为an，则距离

d)、建立2n元方程组为：

e)、特例，当只有单条斜裂缝时即当n＝1，只需移动超声波检测仪的发射端和接受端两次，记录每次的声时t以及每次移动时的ai1和ai0，即可计算出该斜裂缝的角度和深度；此时的2元方程为：

本发明方法的实现条件为：

1)、混凝土结构中的裂缝呈单方向扩展，且角度单一；

2)、混凝土结构中斜裂缝的深度远大于斜裂缝的宽度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。