[發明專利]基于壓電智能骨料的鋼管混凝土結構密實性監測方法無效

申請號：	201110324055.4	申請日：	2011-10-24
公開（公告）號：	CN102507655A	公開（公告）日：	2012-06-20
發明（設計）人：	閻石;綦寶暉;付錦治	申請（專利權）人：	沈陽建筑大學
主分類號：	G01N27/00	分類號：	G01N27/00
代理公司：	沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207	代理人：	李宇彤
地址：	110168 遼寧省沈***	國省代碼：	遼寧;21
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于壓電智能骨料鋼管混凝土結構密實監測方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及鋼管混凝土結構中混凝土密實性監測方法，進一步是指基于壓電智能骨料與一發一收互動法的鋼管混凝土結構中混凝土密實性的監測方法。

背景技術

鋼管混凝土作為結構的主要承重體系，其中混凝土的密實性將直接影響結構的受力性能。

目前，進行鋼管混凝土密實性檢測的方法有超聲波法。該方法以超聲檢測儀作為主要檢測設備，以超聲波波速作為缺陷的判別參數。雖然該方法在鋼管混凝土密實度檢測中得到了普遍應用，但是仍然存在一些不足之處。例如，檢測結果受人為因素的影響比較大，對操作人員的技術水平有較高要求，檢測位置在可觸及范圍內等。另外，超聲檢測設備的價格也比較昂貴。

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，提出一種基于智能骨料和一發一收互動法的鋼管混凝土結構密實性監測方法，該監測方法可對鋼管混凝土的密實性實施快速、靈敏的主動監測。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是，基于壓電智能骨料與一發一收互動法的鋼管混凝土結構密實性監測方法，其特點是，包括基于壓電智能骨料的監測系統的建立和鋼管混凝土結構密實性的監測和評價方法：

所述基于壓電智能骨料的一發一收互動法監測系統的建立步驟為：

在鋼管混凝土結構內部均勻地埋置壓電智能骨料，并選擇實際經驗中容易出現不密實的位置，布置壓電智能骨料，從上到下分別選取相鄰一對壓電智能骨料分別作為傳感器A和B，首先由A激發一個脈沖信號后，信號將沿著不同的信道傳播，一部分將沿著波導內部傳播到B位置，被B所接收，另一部分由邊界反射最終傳播到B位置；第二步由B激發同樣一個脈沖信號，有A作為接收傳感器，A將接收到一組信號。

當傳感器A與B之間的介質沒有諸如空洞、裂紋等影響密實性的缺陷時，由A傳播到B的信號和由B傳播到A的信號基本保持一致，即兩個傳感器接收到的信號將基本相同。如果兩個傳感器之間存在的缺陷（混凝土缺陷通常情況下為非對稱損傷）時，由A傳播到B的信號和由B傳播到A的信號將存在差異。對信號差異進行分析，即可對監測區間的混凝土密實性進行評估。將該方法被稱為“一發一收互動法”。

所述鋼管混凝土密實性監測方法為：

當A作為激勵傳感器，B作為接收傳感器，B接收到的響應電壓可表示為

?????????????????（1）

式中，r、V_B、K_s、分別表示波從激勵傳感器到接收傳感器的傳播距離、傳感器B的響應電壓、機電效率常數及角頻率有關的B的表面應變。與角頻率有關的B的表面應變可表示為

?????????????????（2）

式中，、K_A、G分別表示輸入到B的電壓、與式(1)中機械電效率常數K_s相對應的數及傳感器B的頻率響應函數。頻率響應函數G可通過適當的時域和頻域轉換技術得到

???????????（3）

式中，D、、a、J₁、H₀⁽¹⁾分別為結構的抗彎剛度、波數為k₁時波在垂直方向上的膨脹比率、骨料A中PZT的半徑、一階貝塞爾函數及第一類零階漢克爾函數。

在A處激發一個原始信號，B處將接收到響應信號，再將B處的信號時間發轉后激發后，在A處將接收到重構的原始信號。在B處激發的信號表示為

?????????????????（4）

這里*表示復共軛。

在A處接收到的信號為