一种涉水混凝土工程裂缝监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种涉水混凝土工程裂缝监测系统，包括灌水管、解调仪、电源、集成线路、中空的监测管和至少一个传感加热部件；所述监测管和所述灌水管平行设置在被测结构内，所述灌水管和监测管二者的一端端口设置在被测结构外，二者的另一端均封堵且均设置在被测结构内；所述传感加热部件包括设置在一起的温度传感器和加热元件，至少一个所述传感加热部件通过集成线路间距串联且沿着所述监测管的轴线方向设置在监测管内；集成线路可在监测管内沿着监测管轴线方向移动。本监测系统能够简便而准确的进行水下混凝土裂缝监测，实现对裂缝的准确定位，具有快捷、实用的优点。实用的优点。实用的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种涉水混凝土工程裂缝监测系统


[0001]本技术涉及水下混凝土裂缝监测领域，具体涉及一种涉水混凝土工程裂缝监测系统。

技术介绍

[0002]跨江跨海大桥、港口码头、大坝、海洋平台等涉水工程的服役环境恶劣，其建设和运营过程中的安全问题尤其突出。裂缝是混凝土最常见的缺陷，对于水下混凝土工程，裂缝不仅降低结构承载能力、刚度和耐久性，还可能导致漏水、增加钢筋锈蚀风险，其危害更加严重。尤其是处于海洋环境的钢筋混凝土结构，混凝土保护层开裂会使氯离子的侵入更容易，从而加速局部碱度损失，导致严重的钢筋腐蚀
[1]。钢筋腐蚀又会加剧裂缝的发展，从而形成一个不可逆的恶性循环
[2]。准确、及时地监测裂缝的发生发展过程，对保障涉水工程安全、防止事故具有重要意义。
[0003]长期以来，水下混凝土结构裂缝检测主要凭借潜水员依靠双手的触感和清水中的视觉进行辨别。随着科技的发展，相继出现了一系列先进的水下无损探测设备，如：水下摄像监视机、超声仪、图像声纳系统等，但这些检测技术大多仍需要潜水员进行水下作业
[3]。水下环境复杂多变，对潜水员的生命安全有较大威胁，另外，潜水员作业时间短，难以开展长时间大面积检测任务，且潜水员下潜深度一般不宜超过50m，难以完成深水检测任务。随着人工智能、自动化技术的发展，各类水下机器人逐渐取代潜水员实施各种水下作业。水下机器人主要有两类：一类是有缆水下机器人，习惯上把它称为水下遥控运载体(Remotely Operated Vehicle，简称ROV)；另一类是无缆水下机器人，习惯上把它称为水下自主式无人运载体(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)。在水下机器人上装载封闭式水下光学相机或声纳系统对水下结构进行拍照或声纳扫描，利用深度学习算法通过计算机对图像进行处理、分析和理解，进而识别裂缝的方法在水下结构中得到广泛研究和应用。但是，当检测范围大且裂缝位置未知时，这种检测技术耗时较长，效率较低。同时，这种检测技术容易受到水生植物和水生动物的干扰。在流速较大、水质浑浊等恶劣水下环境中，这类检测技术也难以实施。
[0004]提前做好裂缝监测规划，在工程施工阶段将监测设施预埋在混凝土内部是一种较为保险的方案。裂缝计是工程上常用的预埋式裂缝监测仪器，以电阻式为主，这类监测手段历史悠久，工程经验积累较多，且被相应规范所认可，今后一定时期内仍将持续发挥作用。随着智能材料的发展，形状记忆合金、光纤光栅、压电陶瓷等新材料在裂缝传感器研制方面也得到广泛研究。这类埋入式传感器一般只在关键部位布点，测点覆盖范围较窄，容易漏判；且传感器埋入混凝土内部，与混凝土紧密粘结，一旦损坏，无法更换，难以满足工程长期监测需求。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本技术目的在于提供一种涉水混凝土工程裂缝监测系统，
通过该涉水混凝土工程裂缝监测系统能够对静水中混凝土工程裂缝进行监测。
[0006]本技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种涉水混凝土工程裂缝监测系统，包括灌水管、解调仪、电源、集成线路、中空的监测管和至少一个传感加热部件；
[0008]所述监测管和所述灌水管平行设置在被测结构内，所述灌水管和监测管二者的一端端口设置在被测结构外，二者的另一端均封堵且均设置在被测结构内；
[0009]所述传感加热部件包括设置在一起的温度传感器和加热元件，至少一个所述传感加热部件通过集成线路间距串联且沿着所述监测管的轴线方向设置在监测管内；
[0010]集成线路可在监测管内沿着监测管轴线方向移动，以拖动传感加热部件移动，所述集成线路将至少一个所述传感加热部件的温度传感器与解调仪线路连接，且同时将至少一个所述传感加热部件的加热元件和电源线路连接。
[0011]在实施时，所述监测管和所述灌水管均需在混凝土浇筑阶段预埋在被测结构内，监测管用作传感加热部件的移动通道，其材质应具有较高的抗拉强度，确保混凝土开裂后监测管不会发生破坏，在监测管中灌入水，以改善传感加热部件与周围介质间的传热性能；灌水管的材质为脆性材料，确保混凝土开裂后灌水管的相应位置也会产生裂缝。监测管和灌水管的底部即封堵在被测结构内部的一端均采用热熔胶封堵。
[0012]集成线路设置成可在监测管中自由拖动，比如集成线路长度远大于监测管的长度，可将集成线路卷成线轴状以收放自如，从而改变传感加热部件在监测管中的位置，如此通过多次测量，可实现测点在整条监测管线上全覆盖，同时，当加热或测量元件发生损坏时，只需拖动集成线路，将传感加热部件从监测管中取出更换，从而满足工程长期监测需求。
[0013]实施时，温度传感器和加热元件可通过粘接固定的方式设置在一起，也可以根据加热元件的结构特征，如采用中空结构的加热元件，此时可将加热元件套在温度传感器外，二者之间可拆卸或者固定设置在一起。
[0014]上述结构在实施时，有两种方法可判断某条监测线路上是否有裂缝产生：1)监测管中灌满水，灌水管中不灌水，当该条监测管路上产生裂缝后，水将从裂缝渗入灌水管，也即当发现灌水管中有水时(可通过水位尺测量)，可判断该条监测管路上有裂缝产生；2)监测管中灌满水，在灌水管中灌满水，当该条监测管路上的混凝土产生裂缝延伸至灌水管，导致灌水管破裂后，由于压力差，灌水管中的水将通过裂缝渗入外界，使得灌水管中的水位下降，此时可判断该条监测管路上有裂缝产生。
[0015]还包括供水装置，所述供水装置和灌水管相连。为方便进行灌水管的注水，还可以设置可为灌水管提供水源的供水装置，如水箱等。
[0016]为了进一步确定裂缝位置和宽度，本技术还提供了改进的装置结构：所述供水装置包括恒水位水箱、补水箱和设置在补水箱内的水泵，所述恒水位水箱上部设置有出水管，出水管的高度与恒水位水箱的水位线相平且高于补水箱的箱内液面高度，恒水位水箱内多出的水通过出水管可流入补水箱内，恒水位水箱下部设置有漏水管，所述漏水管和灌水管相连，水泵的出水口设置在恒水位水箱的上方，以便水泵将补水箱中的水可补入恒水位水箱中，补水箱外表面上设置有可衡量水深的刻度。恒水位水箱的设置是为了保存水压，让混凝土产生裂缝延伸至灌水管，导致灌水管破裂时，从恒水位水箱注入到灌水管中的
水能够充满整个灌水管中，以此可得到准确的灌水管中水的流速。而补水箱、补水箱上的刻度和水泵的设置则是为了平衡恒水位水箱的水位以及测量根据补水箱中水量的减少量可计算渗漏流量q
w
。
[0017]供水装置和灌水管连接处还设置有阀门。阀门的设置是为了控制水流量。
[0018]所述温度传感器为光纤光栅温度传感器，解调仪为光纤光栅解调仪。
[0019]所述加热元件为中空管状结构，加热元件内套装有温度传感器，温度传感器外封装有第一铜管，加热元件外封装有第二铜管。所述加热元件为陶瓷加热管。
[0020]所述温度传感器和加热元件之间的缝隙采用导热胶封装。
[0021]本技术与现有技术相比，具有如下的优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涉水混凝土工程裂缝监测系统，其特征在于，包括灌水管(2)、解调仪(5)、电源(6)、集成线路(3)、中空的监测管(1)和至少一个传感加热部件(4)；所述监测管(1)和所述灌水管(2)平行设置在被测结构(7)内，所述灌水管(2)和监测管(1)二者的一端端口均设置在被测结构(7)外，二者的另一端均封堵且均设置在被测结构(7)内；所述传感加热部件(4)包括设置在一起的温度传感器(15)和加热元件，至少一个所述传感加热部件(4)通过集成线路(3)间距串联，沿着所述监测管(1)的轴线方向设置在监测管(1)内；集成线路(3)可在监测管(1)内沿着监测管(1)轴线方向移动，所述集成线路(3)将至少一个所述传感加热部件(4)的温度传感器(15)与解调仪(5)线路连接，且同时将至少一个所述传感加热部件(4)的加热元件和电源(6)线路连接。2.根据权利要求1所述的涉水混凝土工程裂缝监测系统，其特征在于，还包括供水装置(9)，所述供水装置(9)和灌水管(2)相连。3.根据权利要求2所述的涉水混凝土工程裂缝监测系统，其特征在于，所述供水装置(9)包括恒水位水箱(10)、补水箱(11)和设置在补水箱(11)内的水泵(12)，所述恒水位水箱(10)上部设置有出水管(13)，出水管(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶康，陈江，罗颖，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：