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专利名称：利用瞬态冲击法检测钢管混凝土拱桥钢管脱空的方法
技术领域：
本发明涉及一种检测钢管混凝土拱桥钢管脱空的方法，特别涉及一种利用瞬态冲击法检测钢管混凝土拱桥钢管脱空的方法。
背景技术：
钢管混凝土拱桥在我国应用广泛，但受混凝土材料自身特性和泵送施工工艺等影响，常出现钢管混凝土界面脱空、孔洞等缺陷，直接影响拱桥质量，存在安全隐患，同时，由于管内混凝土脱空，裂缝的隐蔽性和发展的时空随机性，其有效检测(不漏测、定量) 的技术难度很高，是该桥型国内外迄今尚未解决的技术关键之一，它直接关系到工程质量和工程安全。目前，国内的损伤检测和无损检测方法都有各自局限性。钻孔取芯法对构件随机选取一定检测点开孔，提取里面混凝土芯样检测会对构件本身造成损伤；人工敲击法从声音回响仅能够定性判断钢管壁与混凝土的粘结状况，这与操作人员的经验和主观判断有很大关系，没有有效的依据；超声波法是一种常见的无损检测方法，但由于试件形状的复杂性，如小尺寸、不规则形状，对超声波检测的可实施性有较大影响。材料内部结构，如非均勻性、非致密性等会使超声波检测的灵敏度和信噪比变差，因此对于缺陷的形状种类，超声波检测也较难有效的识别。同时，为使超声波有效地进入试件，必须有耦合剂。另外，本申请人在专利号为ZL200810233391. 6的发明专利申请中公开了一种结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置及检测方法，在该申请中，利用加速度传感器测得密实结构面板的固有频率或/和振幅，再利用加速度传感器测得检测点的振动频率或/和振幅，并与密实结构面板的固有频率或/和振幅比较，根据比较结果判断结构面板下脱空。由于钢管混凝土的振动与路面板振动存在显著差异，因此，对于钢管混凝土拱桥钢管脱空检测，可以利用钢管混凝土其自身的特性，发明出具有更高精确性，且有较高的灵敏度和信噪比，能够快速准确得到结果的检测方法，为发现和治理钢管混凝土脱空提供准确依据。

发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单方便，有更高精确性，较高的灵敏度和信噪比， 能够快速准确得到结果的利用瞬态冲击法检测钢管混凝土拱桥钢管脱空的方法，该方法不需预先测得密实结构参数，而是直接检测脱空情况未知的钢管混凝土，而且根据钢管混凝土自身特性所发明的本方法，可以依照具体公式对密实、脱空情况进行定性表征，识别结果更为精确。根据本发明的技术方案，利用瞬态冲击法检测钢管混凝土拱桥钢管脱空的方法， 其特征在于包括以下步骤
第一步.测点布置在待测钢管混凝土钢管的外壁沿轴向设置多个测点，并在每个测点上均放置加速度传感器；第二步.在钢管混凝土钢管的首端或尾端附近的外壁设置激振点，利用激振装置水平敲击激振点，通过加速度传感器测得各测点的加速度响应信号；
第三步.加速度传感器输出各测点的加速度响应信号，通过信号放大器输入数据采集仪，通过数据采集仪获得各测点的固有频率及加速度功率谱密度后保存于计算机中；
第四步.计算机比较分析所得数据，判断各测点的固有频率有无异常突变，若各测点的固有频率无异常突变，则在第一步中每两测点之间再新增一测点，重复第一步；若在所得数据分析中，发现某一处或几处测点的固有频率有异常突变，进行第五步；所述固有频率有异常突变是指在某阶固有频率附近，突然密集地新增几个共振峰，即一个波峰变为多个波峰，且幅值增大数倍；
第五步.选出发生固有频率突变的这个频率带，作为特定频率带，根据
权利要求
1.利用瞬态冲击法检测钢管混凝土拱桥钢管脱空的方法，其特征在于包括以下步骤第一步测点布置在待测钢管混凝土钢管的外壁沿轴向设置多个测点，并在每个测点上均放置加速度传感器(101)；第二步在钢管混凝土钢管的首端或尾端附近的外壁设置激振点，利用激振装置 (102)水平敲击激振点，通过加速度传感器(101)测得各测点的加速度响应信号；第三步加速度传感器(101)输出各测点的加速度响应，通过信号放大器(103)输入数据采集仪(104)，通过数据采集仪(104)获得各测点的固有频率和加速度功率谱密度后储存于计算机(105);第四步计算机(105)比较分析所得数据，判断各测点的固有频率有无异常突变，若各测点的固有频率无异常突变，则在第一步中每两测点之间再新增一测点，重复第一步；若在所得数据分析中，发现某一处或几处测点的固有频率有异常突变，进行第五步；第五步选出发生固有频率异常突变的这个频率带，作为特定频率带，按下式计算各测点在该特定频率带内的加速度谱能量 5，并将加速度谱能量值保存于计算机(105)中；E= rE(J)df式中，^C/)即为加速度功率谱密度函数，/为固有频率； 第六步选出共振峰增多的测点，并选出与其相邻的共振峰未变化的测点，用第五步计算所得的在特定频率带内的加速度谱能量值进行比较，若共振峰增多的测点的加速度谱能量值也是与其相邻的共振峰未变化的测点的加速度谱能量值的十倍以上，即 E/E ‘彡 10说明共振峰增多的该处测点位置耗能更多，阻尼异常变大，则可判定该处测点位置有脱空存在；其中E表示共振峰增多的测点的加速度谱能量；E ‘表示与共振峰增多的测点相邻的共振峰未变化的测点的加速度谱能量； 第七步选出第六步中判定的具有脱空的测点以及与其相邻的未脱空的测点，沿轴向分别在具有脱空的测点以及与其相邻的未脱空的测点之间新增布置测点，再在新增的每个检测点上放置加速度传感器，重复第二步至第六步，最终进行脱空定位。
2.根据权利要求1所述的利用瞬态冲击法检测钢管混凝土拱桥钢管脱空的方法，其特征在于在激励装置(102)中设置力传感器，使利用激振装置(102)水平敲击激振点的同时，利用力传感器测得冲击力数值，使冲击力定量化。
全文摘要
本发明提供利用瞬态冲击法检测钢管混凝土拱桥钢管脱空的方法，其特征在于包括以下步骤第一步测点布置；在待测钢管混凝土钢管的外壁沿轴向设置多个测点，并在每个测点上均放置加速度传感器；第二步在钢管混凝土钢管的首端或尾端附近的外壁设置激振点，利用激振装置水平敲击激振点，通过加速度传感器测得各测点的加速度响应信号；第三步加速度传感器输出各测点的响应信号，通过信号放大器输入数据采集仪，通过数据采集仪获得各测点的固有频率及加速度功率谱密度后存储于计算机；本发明根据测点的固有频率和加速度响应的功率谱密度，并通过公式计算比较测点的加速度谱能量值，能够快速准确对钢管混凝土拱桥钢管进行脱空定位。
文档编号G01N29/34GK102175771SQ20111000959
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者向丽, 康怀镕, 杨劲, 杨科, 钟历, 韩西 申请人:重庆交通大学, 重庆市科学技术研究院