[发明专利]一种基于压电阻抗效应的钢筋套筒灌浆料密实度缺陷监测方法

说明书

本发明公开了一种基于压电阻抗效应的钢筋套筒灌浆料密实度缺陷监测方法，特点是通过在连接受力钢筋的套筒表面预埋压电陶瓷片，用细软导线将压电陶瓷片与精密阻抗分析仪连接，用精密阻抗分析仪向压电陶瓷片施加电压信号，利用压电陶瓷片与套筒的机电耦合效应，接收压电陶瓷片反馈的电导纳信号；如果缺陷存在即套筒灌浆不密实，与灌浆密实的套筒电导纳信号相比，压电陶瓷片的电导纳信号将发生改变，并采用均方差RMSD作为缺陷指标，对套筒灌浆密实度做出定量判断，优点是集传感器与激发器于一身，工作频率高，受外界干扰小，能够精确地监测套筒灌浆是否密实，对套筒连接的受力性能不产生任何影响，可以实现快速有效的监测。

技术领域

本发明涉及一种装配式混凝土结构梁柱节点连接缺陷监测方法，尤其是涉及一种基于压电阻抗效应的钢筋套筒灌浆料密实度缺陷监测方法。

背景技术

近年来，我国大力发展装配式混凝土结构，作为装配式混凝土结构梁柱节点连接最主要方式的钢筋套筒灌浆连接。如果灌浆不密实，受力钢筋的锚固长度将减小，从而节点的极限承载力将无法达到设计要求，抗震性能也会大大降低。因此监测装配式混凝土结构梁柱节点连接缺陷即套筒灌浆是否密实是十分必要的。

目前，针对套筒灌浆不密实这一缺陷的监测方法主要有超声波法、人工敲击法、预埋传感器法、X射线工业CT技术等。超声波法主要是根据声速在套筒壁和灌浆料中的传播速度不同而判断是否存在缺陷的方法。这种方法需要在构件两面同一水平位置安装发射器和接收器，在实际工程中安装位置难以确定并且当为边柱的时候难以安装。除此之外，当缺陷过大，此法只能定性的分析缺陷情况，不能定量分析缺陷情况。人工敲击法是在套筒进浆口浆料表面粘贴传感器，利用击振器在出浆口敲击，传感器接收振动反射信号，对比灌浆密实和不密实套筒的信号，给出定性判断。敲击法虽然能监测套筒是否灌浆密实，但是在实际工程中，如果灌浆不密实，无法在出浆口敲击浆料表面，而且敲击过程中经常会触碰到套筒金属表面，对结果造成误判。除此之外，敲击法的结果完全凭借监测人员的经验，主观臆断性强。预埋传感器法是灌浆前在套筒出浆口预埋传感器，传感器在特定激励信号下产生振动，该振动受到摩擦和介质阻尼使振幅随时间逐渐衰减，当传感器周围介质由空气变为灌浆料时，阻尼系数增大，相应振幅衰减，预埋传感器法能有效监测灌浆料的密实度，但是仪器和传感器较贵，监测费用高，而且结果也会受到监测人员经验的影响。X射线工业CT技术是以X射线从多个方向沿着被测对象某一选定断层层面进行照射，测定透过的X 射线量，经过计算机的数据分析处理，重建图像的一种技术。此法具备强大的无损监测能力，能够有效显示套筒内部灌浆料密实情况。但是，该方法受监测对象尺寸的影响，当监测对象尺寸过大时，X射线无法透过，监测效果不佳，而且所用的X射线工业CT机价格昂贵，只适用实验室单个构件套筒灌浆料密实度的快速监测，尚无法应用到实际工程。针对钢筋套筒灌浆不密实这一缺陷，目前虽然存在一些监测方法，但是各自都存在一定的局限性。因此，亟待提出一种精确有效、经济实惠的钢筋套筒灌浆料密实度缺陷监测方法。

压电阻抗法是20世纪90年代提出的一种结构健康监测的方法，其基本原理是利用压电陶瓷片与本体结构的机电耦合特性来反映结构的机械阻抗的。压电阻抗法最初由Liang等人提出，自1995年在航空航天领域成功应用以来，该方法在结构健康监测上显示出巨大潜力。随后在机械和土木领域得到广泛应用，比如组合桁架、不锈钢齿轮、焊接节点、铝板和螺栓连接梁。在国内，也有人发明了基于压电阻抗法的混凝土试块固化过程监测方法，基于压电阻抗测量的钢管混凝土管壁界面剥离监测方法和基于压电阻抗效应的桥梁拉索锈蚀监测方法等专利。但是，国内外还没有公开关于基于压电阻抗效应的钢筋套筒灌浆料密实度缺陷监测方法的相关研究报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现快速有效的定量监测，并且操作简便，检测结果精确的基于压电阻抗效应的钢筋套筒灌浆料密实度缺陷监测方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于压电阻抗效应的钢筋套筒灌浆料密实度缺陷监测方法，包括以下步骤：