[發明專利]基于壓電阻抗測量的鋼管混凝土管壁界面剝離監測方法

無效

• 申請號: 201110268031.1
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102393407A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 許斌;曠娟;蔣凡
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及鋼管混凝土構件鋼管壁界面剝離狀況的監測方法，特別是一種基于壓電阻抗測量的鋼管混凝土管壁界面剝離監測方法。

背景技術

鋼管混凝土作為結構的主要承重體系，其中混凝土與鋼管壁的可靠粘結是保證其力學性能的關鍵，鋼管壁與混凝土的界面的剝離可削弱鋼管混凝土構件的受力性能。

目前，進行鋼管混凝土構件界面剝離檢測的方法有人工敲擊法、超聲波法和光纖光柵監測法等。人工敲擊法的判斷標準完全憑借檢測人員的經驗，主觀性強；光纖抗剪能力差，傳感測試系統價格昂貴，而超聲波檢測需要耦合介質使聲能透入被測物，對操作人員的技術水平有較高要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的不足，提出一種基于壓電陶瓷機電耦合阻抗測量的鋼管混凝土構件鋼管壁剝離監測方法，對鋼管混凝土的剝離實施高靈敏度、自感應自驅動的監測。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于壓電阻抗測量的鋼管混凝土管壁界面剝離監測方法，該方法為：

1)在鋼管混凝土構件的鋼管表面粘貼壓電陶瓷片作為自驅動自感應器；

2)運用阻抗分析儀對粘貼在被監測對象的鋼管混凝土構件表面的壓電陶瓷片施加不同頻率交流電壓，得到輸入電壓與輸出電流之比，即不同頻率壓電陶瓷片與被監測鋼管混凝土構成的機電耦合系統的阻抗值；

3)利用GPIB數據總線將采集的機電耦合阻抗信號傳遞到電腦分析終端；

4)選擇鋼管混凝土構件無剝離損傷位置的壓電陶瓷片的機電耦合阻抗測量值為參考值；

5)定義在測量頻段上各壓電陶瓷片機電耦合阻抗測量值與參考值所確定的損傷指標，通過比較各個壓電陶瓷片對應的損傷指標的大小，得出鋼管混凝土構件上壓電陶瓷片所在位置鋼管壁與混凝土界面的粘結情況。所定義的損傷指標值越小，表示該位置界面粘結狀況好，否則，界面出現損傷；

所述步驟4)中，壓電陶瓷機電耦合阻抗測量是通過粘帖于被監測對象的鋼管混凝土構件鋼管表面的壓電陶瓷片所測量的。

所述被監測對象的鋼管混凝土構件的截面形式可為任何形狀，比如常用的矩形截面或圓形截面。

所述步驟5)中，各壓電陶瓷機電耦合阻抗的參考值是在被監測對象的鋼管混凝土的鋼管壁無剝離損傷位置的壓電陶瓷片上測量的。

各壓電陶瓷機電耦合阻抗特性由下式表示：

Z(w)＝R(w)+jX(w)????????????????????????????????(1)

Y(ω)=1Z(ω)=G(ω)+jB(ω)---(2)]]>

其中Z(ω)表示阻抗，Y(ω)表示導納，R(ω)表示阻抗的實部即電阻，X(ω)表示阻抗的虛部即電抗，G(ω)表示電導，B(ω)表示電納。

所述步驟5)中的損傷指標包括基于阻抗幅值、阻抗實部即電阻、阻抗虛部即電抗、導納幅值、導納實部即電導、導納虛部即電納中的任何一個測量值的變化相對均方差、變化相對百分比絕對平均值、變化相關系數，以及阻抗幅值曲線、電阻曲線、電抗曲線、導納峰值曲線、電導曲線和電納曲線的峰值點頻率變化百分比來定義。

各個壓電陶瓷的阻抗實部即電阻變化相對均方差損傷指標(The?rootmean?square?deviation，RMSD)由下式計算：