壓電智能骨料鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)匯報

項目合作單位：沈陽建筑大學(xué)

主要完成人：項目來源：2011年12月1日利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究一前言檢測技術(shù)研究的主要內(nèi)容二檢測技術(shù)研究的基本原理三檢測技術(shù)研究的應(yīng)用實例四目錄五結(jié)語利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究2011/12/012一、前言隨著建筑高度的不斷增加，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)突顯其獨特的優(yōu)勢?；炷恋拿軐嵭允潜ＷC鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可靠性的重要前提，直接影響整個結(jié)構(gòu)的可靠性能。混凝土密實性是重要保證利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究3一、前言然而，常常會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)不密實的情況。目前，對于鋼管混凝土而言常見的缺陷形式，即不密實情況有如下幾種：局部脫空鋼管壁脫粘局部密實性不良利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究45一、前言常用的方法：超聲脈沖法聲發(fā)射法超聲回波法雷達(dá)法等其中，被大量應(yīng)用的方法為超聲檢測法?，F(xiàn)有的超聲檢測本身有著構(gòu)件體型比較復(fù)雜，對超聲波檢測的應(yīng)用有較大影響；材料本身的微觀結(jié)構(gòu)，也會影響到檢測的靈敏度和信噪比的控制等等一系列不足之處。利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究一、前言為此，研發(fā)一種高效、便捷的混凝土密實性檢測的新方法是十分必要的。由于壓電材料具有獨特的壓電效應(yīng)，既可以制成傳感器，又可以作為驅(qū)動器使用，使得基于壓電波動法的混凝土密實性檢測方法成為可能。利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究6一、前言本課題獲得了國家專利一項：“一種用于土木工程健康監(jiān)測的壓電智能骨料”，國家發(fā)明專利申報國家專利一項：“基于壓電智能骨料的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)密實性監(jiān)測方法”，國家發(fā)明專利。并獲得鞍鋼集團(tuán)公司專有技術(shù)利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究7二、檢測技術(shù)研究的主要內(nèi)容1

前言2工程特點3使用范圍4工藝原理5密實性檢測流程6材料與設(shè)備7智能骨料及儀器合格性檢驗8安全措施9環(huán)保措施10效益分析11應(yīng)用實例利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究8三、檢測技術(shù)研究的基本原理基本原理（收發(fā)互動法）：超聲導(dǎo)波在介質(zhì)中傳播時，將會沿著波導(dǎo)的方向傳播，在試件的兩端布置兩個均可作為激勵和接收的壓電傳感器A和B。首先，A激發(fā)脈沖信號，被B所接收；其次，B激發(fā)同樣脈沖信號，A將接收到一組信號。比較由A傳播到B的信號和由B傳播到A的信號之間的差異即可（混凝土缺陷為非對稱損傷）。將該方法被稱為“一發(fā)一收互動法”。利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究9三、檢測技術(shù)研究的基本原理密實性的評價指標(biāo)：為表征上述兩接收信號之間的差別，特引入歐式距離，將其作為混凝土密實性的評價指標(biāo)，具體表達(dá)式如下式中：Ii、Vi分別為兩個信號在不同時間點所對應(yīng)的電壓值，Imax、Vmax為兩個信號所有電壓值中的最大值，其中D的值越小，則兩個信號的相似度越大，說明試件的密實性越好。利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究10三、檢測技術(shù)研究的基本原理驗證試驗：為檢測某鋼管混凝土高層住宅框架柱在既定施工工藝下混凝土澆筑密實性是否能夠滿足要求，在施工現(xiàn)場進(jìn)行1:1模型試驗。柱高9000mm，長×寬為300mm×300mm，在試驗柱的3000mm、6000mm位置各有一個隔板，將柱體成三段，其中每個隔板中間一直徑為150mm的圓孔。利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究11三、檢測技術(shù)研究的基本原理骨料布置：鋼管混凝土的澆筑易出現(xiàn)密實性差等缺陷，尤其是在柱的底部和隔板的上下位置。試件沿高度方向劃分為8個檢測區(qū)域，在相應(yīng)的位置埋置9枚壓電傳感器，骨料位置及布置過程如下圖。骨料布置圖骨料的安放過程利用壓電智能骨料的鋼管混凝土密實性檢測技術(shù)研究12三、遺檢測雨技術(shù)亦研究細(xì)的基合本原塘理試驗月測試盒系統(tǒng)賀：本次蔥試驗化所用亭到的趨檢測諷儀器磨包括吵用以全激發(fā)逝信號艦任意朝波形砍發(fā)生史器，燈用以立將激用發(fā)信端號放陰大的娛壓電慣陶瓷借驅(qū)動倍電源熄，用蒜以顯悶示和頑存儲熊數(shù)據(jù)堂的數(shù)號字示鬼波器叮。測試猴系統(tǒng)利用討壓電湊智能菜骨料椅的鋼媽管混躬凝土賀密實暈性檢遙測技娛術(shù)研艦究13三、爸檢測頸技術(shù)刷研究徑的基煎本原艇理試驗略波形有和頻征率的章選擇突：采用系窄帶盾激勵葵信號端作為論主動軍健康組監(jiān)測廈的激懷勵信謹(jǐn)號。帳窄帶演激勵巖信號魯指信扶號頻陵率相脂對比從較集競中的昌有限粘信號咐。由蓋于聲遙波在咱混凝織土中嗓傳播砍時，弄隨著問頻率滴的增茄加衰省減會默加大畫，故資為增穩(wěn)加聲孫波在忙材料誘中的奴穿透啟能力捕，應(yīng)政選擇以較低社的頻愧率。臂基于摧上述攝原因瘦，本垮試驗丘的檢算測信芬號選暮用頻維率為10牽kH娛z的五藍(lán)峰脈務(wù)沖波章。激其勵信腔號的蘿數(shù)學(xué)羅表達(dá)劃式如膚圖利用糧壓電牌智能赴骨料流的鋼夜管混銹凝土剛密實而性檢桃測技僅術(shù)研喊究14三、翠檢測眉技術(shù)緣瑞研究歉的基堤本原扣理試驗陶波形命和頻悔率的根選擇凝：利用敞壓電商智能岔骨料修的鋼再管混漲凝土漏密實坐性檢編測技婚術(shù)研步究15三、泄檢測鋸技術(shù)爛研究膜的基長本原艇理測試富過程竊：1.將測撫試選梳取波矛形載較入函響數(shù)發(fā)待生器拍中，糕設(shè)置獻(xiàn)激勵版頻率陜?yōu)?0好kH棕z開始咽測試?yán)А?.利用存波形遵處理抱軟件Ma回tl目ab對其燈進(jìn)行閉濾波施處理謊。3.將保園存波策形進(jìn)挪行反御轉(zhuǎn)處知理，咬并以給原始片發(fā)射緊信號戴的峰襪峰值鳥為標(biāo)愉準(zhǔn)，槽對保揮存波撈形進(jìn)釋行相極應(yīng)的鵝放大幫處理劫。利用垃壓電真智能添骨料碎的鋼煌管混素凝土測密實帆性檢談測技出術(shù)研呀究16三、敬檢測卻技術(shù)長研究塵的基揉本原蘿理測試詞過程侮：4.將時良反信符號載朵入函常數(shù)發(fā)才生器匆中，過同時蝕將原香先信詠號的丘接收綢端和瘡激勵激端進(jìn)亂行互任換之咳后進(jìn)欲行激極勵，先激發(fā)匪頻率溉與上辟次相欣同。爺依次冶進(jìn)行嘉信號請的保喪存處山理，免此時任所獲純信號卷為重新構(gòu)信背號。5.將重宜構(gòu)信蓄號與峽原始政信號涌進(jìn)行羊歸一辦化處揉理，迷即保府證兩疫信號歇的峰功峰值齡全部味為1V。以羨各自藥信號爆的中糧心點果為基暈點，掏將兩瞇個新丈號進(jìn)近行對輝比分魚析。利用再壓電烈智能發(fā)骨料芹的鋼何管混萌凝土質(zhì)密實侄性檢貿(mào)測技旬術(shù)研清究17三、裂檢測遵技術(shù)革研究情的基四本原芳理利用訴壓電伐智能兆骨料適的鋼遍管混弊凝土肯密實撓性檢墊測技冬術(shù)研陸究18三、醉檢測倍技術(shù)偷研究答的基蘿本原組理試驗思結(jié)果儲分析剩：埋入豆混凝排土的稱骨料凳分為1-抵2、2-惹3、3-鉗4、4-雷5、5-板6、6-您7、7-延8、8-類9共8個檢辛測組.以1-盡2組骨浸料為吸例，誓首先護(hù)由骨社料1激發(fā)際脈沖平波后競由骨欺料2接收乳，由娘骨料2激發(fā)囑骨料1接收攪，其弦余各業(yè)組同臉理。壯將得饞到的濱信號宣進(jìn)行械處理兔后加王以比盜較，衡各組礦信號蹈對比欄如下隨圖：利用載壓電價智能很骨料圓的鋼偽管混豈凝土翻密實禽性檢侄測技逃術(shù)研童究19三、殲檢測寄技術(shù)訊研究法的基桶本原籃理試驗額結(jié)果競分析斬：（1-仁2）（4-沉5）（3-哨4）（2-禾3）利用飽壓電伶智能長骨料已的鋼阻管混滅凝土盯密實剛性檢板測技淋術(shù)研殊究20三、寒檢測惹技術(shù)姥研究之的基邁本原主理試驗漿結(jié)果顫分析擁：（5-疑6）（7-穗8）（8-筒9）（6-項7）利用諸壓電餓智能塘骨料爬的鋼往管混匹凝土吉密實尿性檢同測技膨術(shù)研露究21三、威檢測枕技術(shù)吧研究聰?shù)幕鶔瓯驹g理利用克壓電址智能口骨料斧的鋼稻管混冤凝土庭密實熊性檢顏測技陸術(shù)研胸究22三、曠檢測栽技術(shù)罰研究唐的基里本原鐮理密實包性評惠價指趴標(biāo)：可通耗過TR和SY邀M數(shù)值炸的大智小來至確定蠶混凝匙土的勿密實哨性情拘況，監(jiān)具體敞如下：參數(shù)取值密實性情況TR<0.1,SYM<0.1混凝土密實性較好0.1<TR<0.3,0.1<SYM<0.3混凝土有一定的缺陷0.3<TR<0.5,0.3<SYM<0.5混凝土缺陷比較嚴(yán)重0.5<TR<1,0.5<SYM<1混凝土缺陷十分嚴(yán)重利用辣壓電松智能塊骨料浪的鋼紅管混漆凝土遠(yuǎn)密實死性檢唉測技紋術(shù)研簡究23三、陳檢測護(hù)技術(shù)絹研究晝的基厘本原涉理基于萬時間狡反轉(zhuǎn)糠法的別鋼管泄混凝功土的竊密實棉性研姐究：時間紫反轉(zhuǎn)伐法原降理利用鈴壓電灣智能頂骨料否的鋼滑管混夸凝土志密實早性檢擊測技岔術(shù)研織究24三、壘檢測哀技術(shù)水研究享的基捎本原己理基于輕時間緊反轉(zhuǎn)布法的木鋼管愁混凝鉗土的飾密實詞性研砌究：設(shè)計督制作巷一足愿尺的耳鋼管冶混凝遵土柱-H型鋼扎結(jié)點溜，混興凝土蓮的密膝實性淚監(jiān)測喪在鋼瞞管混香凝土忽柱中妖進(jìn)行兼。柱音尺寸30隊0m旗m×方30限0m馬m×熄30虛00寸mm。外吐側(cè)鋼絞管以謀兩塊鑰隔板朽為界營分三依節(jié)拼補接。利用噴壓電皮智能拾骨料塊的鋼鑒管混尖凝土盯密實篇性檢柏測技蔽術(shù)研憑究25三、饅檢測厲技術(shù)啟研究林的基貸本原柄理基于京時間里反轉(zhuǎn)蜘法的察鋼管揪混凝祖土的棍密實雪性研瘋究：試驗寧設(shè)備振：RI清GO臟L堡DG逆10顏22雙通描道函經(jīng)數(shù)/任意銹波形倦、DS修10俘00暈E系列攤數(shù)字府示波疊器進(jìn)刃行波休形存宗儲，書此外儉考慮彩到信朗號在幕混凝內(nèi)土介突質(zhì)中母傳播擴(kuò)衰減岡較大僚，故至采用夠壓電租陶瓷土驅(qū)動棕電源年將發(fā)僵射信愚號進(jìn)顏行放襯大處脈理，孝保證嶼試驗蘆效果邊。利用柳壓電鞋智能擇骨料傾的鋼派管混披凝土泳密實嫌性檢枯測技柿術(shù)研述究26三、務(wù)檢測南技術(shù)唱研究倘的基痕本原忘理基于遮時間尤反轉(zhuǎn)尚法的型鋼管劃混凝隆土的敵密實絲式性研董究：試驗浙結(jié)論遺：對鋼疑管混邀凝土行柱足漆尺試慶件的擺試驗遲測試頓表明偶，將田時間油反轉(zhuǎn)棗法應(yīng)每用于藥混凝饞土密峽實性鋸識別暗是有指效的踐。本項堵目提出寬將TR和SY雞M作為資混凝帳土密錯實性身的評須價指倡標(biāo)，芳通過役比較畜原始饞信號質(zhì)與重醬構(gòu)信豈號之申間的虛偏離桂程度如以及作重構(gòu)率信號乓的對小稱性截變化怨，判旬?dāng)鄡蓢W個測想試骨殿料之織間的毛混凝淡土密蜜實性幻玉，該扯方法柏切實莫可行米。利用澤壓電饞智能墓骨料哪的鋼各管混纖凝土論密實榆性檢緣瑞測技指術(shù)研酬究27四、刮檢測怪技術(shù)崖研究奴應(yīng)用牲實例本技宜術(shù)已粒經(jīng)在職三個車工程重中得到應(yīng)用，并臺且有液相關(guān)怒的實府驗論冷證。（1）“彼鞍山籃高管盈嶺大碎公堡霸住宅術(shù)小區(qū)躬”項嫩目中瀉采用樹了利志用壓旋電智刊能骨衛(wèi)料的曬鋼管密混凝指土密邀實性垃檢測賭法，月比用喜超聲呼法檢咽測節(jié)鐵約檢終測費等用20匪0萬元做以上柄。利用綁壓電益智能拌骨料襖的鋼器管混庫凝土悉密實仙性檢全測技暗術(shù)研材究28四、鮮檢測樹技術(shù)蘋研究鋒應(yīng)用模