[发明专利]BFRP模壳混凝土剥离损伤监测传感器布设结构及方法

权利要求书

1.一种BFRP模壳混凝土剥离损伤监测传感器布设结构，基于混凝土桥墩、设置在混凝土桥墩外围的BFRP膜壳、以及混凝土桥墩和BFRP膜壳之间的不分散混凝土填充层，其特征在于，包括：不分散混凝土填充层内的智能骨料、BFRP膜壳外侧的PZT贴片、分别连接智能骨料和PZT贴片的信号激励和接收装置、以及连接信号激励和接收装置的上位机。

2.根据权利要求1所述的BFRP模壳混凝土剥离损伤监测传感器布设结构，其特征在于：所述智能骨料设置在BFRP膜壳内侧壁上；所述PZT贴片设置在智能骨料所在位置对应的BFRP膜壳外侧壁上。

3.根据权利要求2所述的BFRP模壳混凝土剥离损伤监测装置，其特征在于：所述智能骨料和PZT贴片设置有多组。

4.根据权利要求3所述的BFRP模壳混凝土剥离损伤监测传感器布设结构，其特征在于：所述智能骨料和PZT贴片设置有4组，呈环向对称分布于BFRP膜壳的中部。

5.根据权利要求1所述的BFRP模壳混凝土剥离损伤监测传感器布设结构，其特征在于：所述信号激励和接收装置采用NIUSB-6363系列板卡，其激励端通过屏蔽导线与智能骨料连接，接收端通过屏蔽导线与PZT贴片连接；所述上位机为PC。

6.根据权利要求1所述的BFRP模壳混凝土剥离损伤监测传感器布设结构，其特征在于：所述智能骨料包括焊接有屏蔽导线的圆形正负异面PZT片、防水涂层、环氧树脂保护层和钢模；所述PZT贴片包括焊接有屏蔽导线的方形正负同面PZT片、防水涂层和环氧树脂保护层。

7.根据权利要求6所述的BFRP模壳混凝土剥离损伤监测传感器布设结构，其特征在于：所述圆形正负异面PZT片的直径为10mm、厚度为0.5mm、钢模直径为20mm；所述方形正负同面PZT片的长为15mm、宽为10mm、厚度为1mm；所述屏蔽导线直径为2.5mm；所述智能骨料和PZT贴片的间距为35mm。

8.一种BFRP模壳混凝土剥离损伤监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将智能骨料埋设在在混凝土桥墩和BFRP膜壳之间的不分散混凝土填充层中，并将PZT贴片粘贴在智能骨料所在位置对应的BFRP膜壳的外侧壁上，将信号激励和接收装置的激励端通过屏蔽导线与智能骨料连接，接收端通过屏蔽导线与压电陶瓷贴片连接，并将信号激励和接收装置与上位机连接；

步骤S2：通过信号激励和接收装置对智能骨料进行信号激励，并接收PZT贴片回传的信号；信号激励和接收装置将接收的信号传输至上位机；

步骤S3：对各监测工况下接收信号的能量进行分析，利用损伤指标判断剥离损伤情况：

信号能量值定义为：

式中，代表信号内某一时刻的序列信号；

损伤指标的定义为：

式中，代表各监测工况下的信号能量值，代表健康状态下的信号能量值。

9.根据权利要求8所述的BFRP模壳混凝土剥离损伤监测方法，其特征在于：所述信号激励和接收装置采用NIUSB-6363系列板卡；在步骤S2中，信号激励的频率为150kHz。

10.根据权利要求8所述的BFRP模壳混凝土剥离损伤监测方法，其特征在于：在步骤S2中，上位机对接收到的信号通过屏幕进行显示用以进行初步预判。