基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，包括：超声传播走时测试模块，用于对混凝土中的超声传播走时进行测试，得到超声波在混凝土中的超声传播走时；结构应力计算模块，用于根据超声传播走时计算得到混凝土结构应力；本发明专利技术利用超声波检测混凝土结构应力状态，无需对混凝土结构造成损伤、且不会受应力/应变传感器本身稳定性制约，同时通过超声波透射混凝土获取测试参数，有益于提高测试的精度。提高测试的精度。提高测试的精度。

Stress state detection system of concrete structure based on ultrasonic wave

【技术实现步骤摘要】
基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统


[0001]本专利技术涉及混凝土结构安全性检测与评价领域中的无损检测(NDT)方法，尤其涉及一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统。

技术介绍

[0002]结构应力状态是混凝土结构安全性检测与评价的重要指标，应力状态不仅直接反映结构受力状况，而且可以判断结构使用安全性、承载能力，甚至判断结构的使用寿命。现有的混凝土结构应力状态的测试方法主要有包括：1、破损或半破损法，如钻孔、破槽等产生混凝土结构局部应力释放的方法，或者利用拔出和射击等方法间接判断结构应力；2、通过将应力/应变传感器埋设在指定位置获取混凝土结构应力的方法；但上述测试方法1存在对结构本身造成损伤且测试精度不高的问题，测试方法2存在受应力/应变传感器本身稳定性制约的问题。
[0003]因此，亟需一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，用于解决现有测试方法存在对结构本身造成损伤且测试精度不高的问题，和存在受应力/应变传感器本身稳定性制约的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于超声波的混凝土结构应力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，其特征在于，包括：超声传播走时测试模块，用于使超声波透射混凝土，并对混凝土中的超声传播走时进行测试，得到超声波在混凝土中的超声传播走时；结构应力计算模块，用于根据所述超声传播走时计算得到混凝土结构应力。2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，其特征在于，所述超声传播走时测试模块包括脉冲信号源、信号放大器、信道选择开关、组合超声换能器、信号示波器、数据存储处理器。3.根据权利要求2所述的一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，其特征在于，所述组合超声换能器的数量为两个，采用探头对测透射式分别布设在钢筋混凝土梁薄壁翼板、腹板两侧。4.根据权利要求2所述的一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，其特征在于，所述组合超声换能器包括：横波换能器，所述横波换能器的数量为两个，分别用于在混凝土中激发S波偏振方向相互垂直的SV波和SH波；纵波换能器，用于在混凝土中激发P波；两个所述横波换能器与所述纵波换能器通过工装紧固件并行连接；其中，两个所述横波换能器的主振方向垂直布设，所述纵波换能器居中布设。5.根据权利要求4所述的一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，其特征在于，两个所述横波换能器与所述纵波换能器与所述工装紧固件间设有弹性橡胶垫，两个所述横波换能器与所述纵波换能器的底部均设有弹簧压紧结构。6.根据权利要求3所述的一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，其特征在于，所述超声传播走时测试模块执行包括如下操作：步骤1、所述脉冲信号源产生脉冲电信号，经所述信号放大器放大得到第一电信号，将所述第一电信号依次传输至一侧所述组合超声换能器，并同时将所述第一电信号传输至所述信号示波器和所述数据存储处理器，分别用于显示和存储所述第一电信号；步骤2、一侧所述组合超声换能器将所述第一电信号转换为超声波，所述超声波透射混凝土至另一侧所述组合超声换能器转换为第二电信号，将所述第二电信号同时传输至所述信号示波器和所述数据存储处理器，分别用于显示和存储所述第二电信号；步骤3、所述数据存储处理器比较所述第一电信号和所述第二电信号的首波声时得到超声传播走时。7.根据权利要求6所述的一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，其特征在于，还包括：步骤1、选择预先确定的梁端零边界应力条件薄壁翼板位置，组合超声换能器对测布置；步骤2、依次选择所述信道选择开关，完成组合超声换能器S波两个相互垂直偏振方向SV波和SH波、以及P波在混凝土中的超声传播走时测试，分别得到所述梁端零边界应力条件薄壁翼板位置混凝土中的SV波传播速度、SH波传播速度和P波传播速度；步骤3、在所述钢筋混凝土梁的跨中，依次选择需要量测应力的跨中薄壁翼板位置和跨中薄壁腹板位置，布置组合超声换能器对测，重复步骤1和步骤2，分别得到所述跨中薄壁翼
板位置和跨中薄壁腹板位置混凝土中的SV波传播速度、SH波传播速度和P波传播速度。8.根据权利要求1所述的一种基于超声波的混凝土结构应力状态检测系统，其特征在于，所述结构应力计算模块执行包括如下操作：步骤1、根据预先确定的梁端零边界应力条件薄壁翼板位置，基于混凝土材料各向同性假定，利用零应力分布边界条件，两横波换能器分别测得零应力状态下混凝土S波两个偏振方向相互垂直SV、SH波的走时及传播速度以及其平均值速度纵波换能器测得零应力状态下混凝土P波的走时及传播速度步骤2、基于第一结构应力计算公式和第二结构应力计算公式，根据所述超声S波、P波传播走时测量结果，分别计算得到跨中薄壁翼板位置和跨中薄壁腹板位置处的混凝土结构应力；所述第一结构应力计算公式为：其中，σ
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【专利技术属性】
技术研发人员：王陶，张劲泉，郑康琳，樊平，蔡秋香，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：