[实用新型]加固结构中碳纤维剥离的监测预警系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及混凝土及钢筋等加固结构的监测技术领域，具体是涉及一种加固结构中碳纤维剥离的监测预警系统。

背景技术

碳纤维具有抗拉强度高、耐腐蚀、施工方便等特点，在混凝土及钢结构加固修复中已得到广泛应用。碳纤维剥离破坏是指碳纤维片材与混凝土或者钢材之间的粘结遭到破坏而产生的一种危险的脆性剪切破坏，这种破坏会导致加固结构局部发生承载力突然降低而使加固结构整体发生破坏及失效。

目前，对加固结构中碳纤维剥离进行监测和预警的方法，多为利用光纤光栅传感器对加固结构的关键构件进行应变的量测，这种测量方法直观、简单，但是由于成本原因，无法对各个构件都进行损伤检测，因此，此种方法无法准确给出损伤的位置，甚至造成损伤的漏判，留下安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种利用剪切型压电陶瓷监测加固结构中碳纤维剥离的监测预警系统，能够有效地解决加固结构由于碳纤维剥离造成的损伤监测定位不准、成本高的问题，易于在碳纤维加固结构中大量推广使用。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种加固结构中碳纤维剥离的监测预警系统，包括信号采集系统和若干个传感器封装体，若干个所述传感器封装体嵌设于加固结构中碳纤维的连接面处；所述传感器封装体包括包封材料和设于所述包封材料内的剪切型压电陶瓷传感器，所述压电陶瓷传感器与所述信号采集系统相连接；所述压电陶瓷传感器能够产生对应其上碳纤维剥离作用力的电荷脉冲信号，并传输给所述信号采集系统；所述信号采集系统能够根据接收到的各压电陶瓷传感器的电荷脉冲信号，分析处理做出是否发生了碳纤维剥离及是否发出警报的判断。

作为本实用新型的进一步改进，所述压电陶瓷传感器的敏感元件为压电陶瓷片；所述包封材料包括两块面积大于所述压电陶瓷片的玻璃纤维板，所述压电陶瓷片夹持于两块所述玻璃纤维板的中部，所述压电陶瓷片四周、两块玻璃纤维板之间填充有环氧树脂。

作为本实用新型的进一步改进，所述压电陶瓷片呈方形，面积为1cm²；所述玻璃纤维板呈方形，面积为2cm²，且长宽比与所述压电陶瓷片相同，厚度为2mm。

作为本实用新型的进一步改进，设有显示报警装置，所述显示报警装置与所述信号采集系统相连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种加固结构中碳纤维剥离的监测预警系统，通过将压电陶瓷传感器包封在包封材料内形成传感器封装体，可以解决压电陶瓷传感器的压电陶瓷片质脆，防水性差的问题，且压电陶瓷传感器相对现有技术中光纤光栅传感器具有成本较低显著优势。通过将若干个传感器封装体嵌设于碳纤维的连接面处，可以利用压电陶瓷传感器对碳纤维的连接面进行实时监测；通过信号采集系统连接各个传感器封装体，可以结合加固材料的破坏强度，进行碳纤维剥离损伤的判断、定位，从而实现利用压电陶瓷传感器对加固结构进行碳纤维剥离破坏的监测及预警，因此，本实用新型能够有效地解决碳纤维加固结构损伤监测定位不准、成本高的问题，易于在碳纤维加固结构中大量推广使用。

本实用新型提供了一种加固结构中碳纤维剥离的监测预警方法，首先，根据加固结构中易发生损伤的位置，在加固结构与碳纤维的连接面处粘贴传感器封装体，当碳纤维发生剥离时，传感器封装体中压电陶瓷片会产生电荷脉冲信号，并由信号采集系统采集得到，针对嗓声干扰设计信号采集系统的采样门槛触发值，将幅值较小的噪声屏蔽，只采集发生损伤时较大幅值的信号，对传感器封装体阵列输出的电荷脉冲信号进行分析，判断该电荷脉冲信号如果超过了碳纤维与胶层连接面的抗剪强度，则认为发生了碳纤维剥离，此时进行报警；最终实现损伤的定位及预警。本实用新型对加固结构容易发生碳纤维剥离的剪切破坏进行损伤定位及预警，将有效减少事故发生及人员伤亡。本实用新型相比其它监测方法，可靠稳定，成本低，易于实施，适用于量大面广的土木工程加固的工程应用。

附图说明

图1为本实用新型加固结构中碳纤维剥离的监测预警系统的结构示意图；

图2为本实用新型中传感器封装体的结构示意图；

图3为本实用新型加固结构中碳纤维剥离的监测预警方法的工作原理图；

结合附图，作以下说明：

1——信号采集系统2——传感器封装体

21——包封材料211——玻璃纤维板

212——环氧树脂22——压电陶瓷传感器

221——压电陶瓷片3——加固结构

4——碳纤维5——显示报警装置

具体实施方式