一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁拉索銹蝕監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]橋梁拉索銹蝕是拉索最普遍、最嚴(yán)重的損傷形式，拉索銹蝕損傷與拉索的安裝、載荷和防護(hù)措施等有關(guān)。目前拉索銹蝕的檢測(cè)方法主要有:
[0003](I)人工檢測(cè)方法:主要檢查拉索系統(tǒng)是否發(fā)生銹蝕，各緊固件是否松動(dòng)等，該方法直觀可靠，但檢測(cè)范圍有限，難以對(duì)突發(fā)性事故進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)；
[0004](2)超聲波檢測(cè)方法:主要用于檢測(cè)平行鋼絲或者鋼線表面裂紋、銹坑，但難以對(duì)截面形狀復(fù)雜的拉索銹蝕進(jìn)行準(zhǔn)確定位，超聲波僅能進(jìn)行表面檢測(cè)，存在較大檢測(cè)盲區(qū)。
[0005](3)放射線檢測(cè)法:可以檢測(cè)拉索內(nèi)部損傷與缺陷，但射線裝置往往較大，不適用大型結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)。
[0006](4)聲發(fā)射方法:主要用于拉索內(nèi)斷絲的監(jiān)測(cè)，但是信號(hào)衰減大，也不適用于大型結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)。
[0007](5)漏磁方法:適用于拉索自由段腐蝕及斷絲，但工作效率低，檢測(cè)精度靈敏度不尚O
[0008](6)電化學(xué)方法:主要針對(duì)單根鋼筋或鋼絞線，對(duì)多根平行鋼絲或者鋼絞線組成的纜索檢測(cè)效果欠佳，受區(qū)域環(huán)境因素如溫度、溫度影響顯著。
[0009](7)基于銹蝕膨脹的光纖柵監(jiān)測(cè)方法:基于鋼筋受蝕膨脹機(jī)理，避免了干擾腐蝕界面，但透氣膠層與纏繞的光纖實(shí)質(zhì)上影響了離子的侵入，與真實(shí)腐蝕環(huán)境存在差別，且膨脹受混凝土擠壓限制，其靈敏性和有效性尚待工程檢測(cè)。
[0010](8)基于平面應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力集中的檢測(cè)方法:該方法通過(guò)檢測(cè)因銹蝕引起的應(yīng)力突變來(lái)判斷銹蝕程度、銹蝕速率和銹蝕裂紋深度，由于光纖設(shè)備成本高，制約了該方法的廣泛使用，同時(shí)該方法對(duì)加工、安裝精度要求較高，也不利于它的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，在不影響拉索實(shí)際受力狀態(tài)的條件下，通過(guò)在拉索外壁或端面貼設(shè)壓電陶瓷薄膜，并應(yīng)用阻抗分析儀分析拉索阻抗的變化情況，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)拉索銹蝕情況的監(jiān)測(cè)。
[0012]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0013]—種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括貼設(shè)在橋梁拉索外壁或端面上的壓電陶瓷薄膜，連接于所述壓電陶瓷薄膜的阻抗分析儀，以及連接于阻抗分析儀的監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。
[0014]作為優(yōu)選，所述阻抗分析儀通過(guò)信號(hào)傳輸電纜連接于壓電陶瓷薄膜，向壓電陶瓷薄膜發(fā)送掃頻電壓信號(hào)的同時(shí)接受壓電陶瓷薄膜反饋的阻抗信號(hào)。
[0015]作為優(yōu)選，所述壓電陶瓷薄膜貼設(shè)在橋梁拉索的外壁上時(shí)，所述壓電陶瓷薄膜外側(cè)設(shè)有保護(hù)鋼套。
[0016]作為優(yōu)選，所述壓電陶瓷薄膜通過(guò)AB膠固定在橋梁拉索外壁或端面上。
[0017]作為優(yōu)選，所述壓電陶瓷薄膜表面涂覆有防水層。
[0018]本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案:
[0019]—種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟:
[0020]在橋梁拉索上貼設(shè)壓電陶瓷薄膜；
[0021]阻抗分析儀周期性發(fā)射掃頻電壓信號(hào)給所述壓電陶瓷薄膜，同時(shí)接收所述壓電陶瓷薄膜反饋的阻抗信號(hào)，并將所述阻抗信號(hào)轉(zhuǎn)換成阻抗值；
[0022]監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置接收阻抗分析儀發(fā)送的阻抗值，將所述阻抗值與預(yù)設(shè)阻抗值比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷橋梁拉索銹蝕狀態(tài)。
[0023]作為優(yōu)選，所述在橋梁拉索上貼設(shè)壓電陶瓷薄膜包括:
[0024]在橋梁拉索上表面或端面與電陶瓷薄膜之間粘貼AB膠，并固化預(yù)設(shè)時(shí)間。
[0025]作為優(yōu)選，所述在橋梁拉索上貼設(shè)壓電陶瓷薄膜之前還包括:
[0026]在所述橋梁拉索上表面或端面選取待貼位置；
[0027]對(duì)所述待貼位置進(jìn)行打磨，并通過(guò)無(wú)水酒精清洗干凈。
[0028]作為優(yōu)選，還包括:
[0029]在所述阻抗值超過(guò)預(yù)設(shè)阻抗值時(shí)，監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置進(jìn)行銹蝕報(bào)警。
[0030]作為優(yōu)選，還包括:
[0031 ]對(duì)所述壓電陶瓷薄膜表面涂覆防水層。
[0032]本發(fā)明的有益效果:在拉索外壁或端面貼設(shè)壓電陶瓷薄膜，并通過(guò)阻抗分析儀向壓電陶瓷薄膜發(fā)送掃頻電壓信號(hào)，并記錄下壓電陶瓷薄膜反饋的阻抗值。隨著拉索不斷發(fā)生銹蝕時(shí)，阻抗分析儀記錄的阻抗值會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，根據(jù)該變化能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)拉索銹蝕情況的監(jiān)測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓電陶瓷薄膜位于拉索外壁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓電陶瓷薄膜位于拉索端面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5是本發(fā)明監(jiān)測(cè)方法的流程圖。
[0038]圖中:
[0039]1、橋梁拉索;2、壓電陶瓷薄膜;3、阻抗分析儀;4、監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0041 ] 實(shí)施例1:
[0042]本發(fā)明提供一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其采用壓電阻抗法對(duì)橋梁拉索表面銹蝕變化的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，具體的，如圖1-4所示，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括貼設(shè)在橋梁拉索I外壁或端面上的壓電陶瓷薄膜2，連接于壓電陶瓷薄膜2的阻抗分析儀3，以及連接于阻抗分析儀3的監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置4，其中:
[0043]壓電陶瓷薄膜2可通過(guò)AB膠粘貼固定在橋梁拉索I的外壁或端面上(圖3以及圖4所示)，具體粘貼在橋梁拉索I的哪個(gè)位置，可根據(jù)需要設(shè)置。上述壓電陶瓷薄膜2在粘貼在橋梁拉索I上時(shí)，可以在該壓電陶瓷薄膜2表面涂覆防水層來(lái)進(jìn)行防水處理，優(yōu)選的，本實(shí)施例中防水層采用硅膠，即在壓電陶瓷薄膜2表面涂覆硅膠進(jìn)行防水。當(dāng)然，也可以是其他防水材料，例如環(huán)氧樹脂材料等，具體可根據(jù)實(shí)際需要選用。
[0044]當(dāng)壓電陶瓷薄膜2貼設(shè)在橋梁拉索I的外壁上時(shí)，該壓電陶瓷薄膜2外側(cè)設(shè)有保護(hù)鋼套(圖中未示出)，該保護(hù)鋼套能夠防止橋梁拉索I振動(dòng)過(guò)程中損壞壓電陶瓷薄膜2。當(dāng)壓電陶瓷薄膜2貼設(shè)在橋梁拉索I的端面上時(shí)，則可選擇性的設(shè)置保護(hù)鋼套。
[0045]上述阻抗分析儀3通過(guò)信號(hào)傳輸電纜連接于壓電陶瓷薄膜2，向壓電陶瓷薄膜2發(fā)送掃頻電壓信號(hào)，并同時(shí)接受壓電陶瓷薄膜2反饋的阻抗信號(hào)，其將壓電陶瓷薄膜2反饋的阻抗信號(hào)轉(zhuǎn)換成阻抗值，并發(fā)送給監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置4。
[0046]上述監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置4接收到阻抗分析儀3發(fā)送的阻抗值后，根據(jù)已設(shè)置好