【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋼筋銹蝕檢測(cè)，尤其涉及一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法及檢測(cè)裝置。
技術(shù)介紹
1、混凝土梁橋內(nèi)部的鋼筋銹蝕屬于隱蔽病害，嚴(yán)重影響了混凝土梁橋的安全性和耐久性，給橋梁的正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)巨大的安全隱患和壽命危機(jī)。混凝土梁橋的主要承重結(jié)構(gòu)為主梁，其內(nèi)部為縱橫交錯(cuò)的鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主梁內(nèi)部可能發(fā)生縱筋、箍筋、以及二者的耦合銹蝕。縱筋銹蝕影響梁橋的抗彎承載力，箍筋銹蝕影響梁橋的抗剪承載力，二者耦合銹蝕同時(shí)影響梁橋的抗彎和抗剪承載力，不同方位鋼筋銹蝕對(duì)梁橋承載力的影響程度具有差異性，因此，提出一種無(wú)損檢測(cè)方法，精確檢測(cè)混凝土梁橋內(nèi)部銹蝕鋼筋的方位及銹蝕區(qū)域，是實(shí)現(xiàn)承載能力快速評(píng)定及后續(xù)精準(zhǔn)管養(yǎng)的重要依據(jù)。
2、目前常用的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法主要有目測(cè)法和半電池電位法，目測(cè)法屬于破損檢測(cè)法，簡(jiǎn)單直觀，但是對(duì)橋梁本身有損傷，且檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作繁雜。半電池電位法屬于無(wú)損檢測(cè)法，該法在測(cè)量時(shí)需對(duì)混凝土表面進(jìn)行一定程度的處理，使其具有導(dǎo)電性能，并將半電池依次放置于各測(cè)點(diǎn)上，與混凝土表面充分接觸，利用測(cè)量的電位值來(lái)判定鋼筋的銹蝕狀態(tài)，該法屬于接觸檢測(cè)法，檢測(cè)速度慢，對(duì)銹蝕狀態(tài)的評(píng)價(jià)處于模糊的定性層面。綜上所述，傳統(tǒng)方法存在檢測(cè)效率低下、不能精準(zhǔn)定位銹蝕鋼筋方位的顯著缺陷，影響了混凝土梁橋技術(shù)狀況、承載能力的評(píng)估效率和精度，給混凝土梁橋管養(yǎng)工作帶來(lái)極大不便。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法及檢測(cè)裝置，以解決現(xiàn)有
2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是這樣的：一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，包括如下步驟，
3、a)沿混凝土梁的長(zhǎng)度方向平行設(shè)置掃描軌道，并掃描軌道與混凝土梁之間具有預(yù)設(shè)的提離高度；
4、b)將磁傳感器沿掃描軌道移動(dòng)，并采集移動(dòng)過(guò)程中磁傳感器的位置信號(hào)和對(duì)應(yīng)位置的磁信號(hào)；
5、c)繪制磁感應(yīng)器沿不同提離高度的掃描軌道移動(dòng)時(shí)所采集的多條磁信號(hào)隨位置信號(hào)變化的磁曲線，并根據(jù)該磁曲線形狀及波動(dòng)特性判斷混凝土梁中銹蝕鋼筋的方位及銹蝕區(qū)域。
6、作為優(yōu)化，步驟c中，當(dāng)曲線出現(xiàn)左右對(duì)稱的波峰或波谷時(shí)，判斷為混凝土梁中沿掃描方向的縱筋發(fā)生了銹蝕，不同提離高度曲線交點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)殇P蝕區(qū)域；當(dāng)曲線出現(xiàn)上下反轉(zhuǎn)形成波峰和波谷時(shí)，判斷為混凝土梁中垂直于掃描方向的箍筋發(fā)生了銹蝕，波峰和波谷之間的區(qū)域?yàn)殇P蝕區(qū)域；當(dāng)曲線呈現(xiàn)出左右對(duì)稱的波峰或波谷與上下反轉(zhuǎn)形成的波峰和波谷相耦合的曲線特征時(shí)，判斷為混凝土梁中該位置處的縱筋和箍筋發(fā)生了耦合銹蝕，不同提離高度曲線交點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)轳詈箱P蝕區(qū)域；當(dāng)曲線未出現(xiàn)形狀突變時(shí)，判斷為混凝土梁內(nèi)部的鋼筋未銹蝕。
7、作為優(yōu)化，步驟c中，磁信號(hào)隨位置信號(hào)變化的磁曲線通過(guò)建立混凝土梁中鋼筋骨架的磁場(chǎng)理論模型獲得；
8、其中，該模型中的鋼筋骨架包括四根呈矩形分布的縱向鋼筋以及繞設(shè)在四根縱向鋼筋外側(cè)的箍筋，所述縱向鋼筋包括位于混凝土梁上部的兩根作為受力筋的縱筋以及位于混凝土梁底部的兩根架立筋；建立空間坐標(biāo)，以沿梁底掃描方向?yàn)閤軸，x軸位于兩根縱筋之間并與兩根縱筋距離相同，y軸垂直于x軸，穿過(guò)兩根縱筋與箍筋的接觸點(diǎn)并平行于梁底箍筋方向，z軸與x軸、y軸相交并垂直于xy平面；
9、當(dāng)縱筋銹蝕時(shí)，假定縱筋的斷面沿徑向均勻減小，從而在銹蝕區(qū)域形成兩個(gè)相對(duì)的環(huán)形缺陷斷面，其中，在兩側(cè)的環(huán)形缺陷斷面上分布有等量異號(hào)的面磁荷；將銹蝕區(qū)域向xz平面簡(jiǎn)化，形成分布于殘留鋼筋兩側(cè)的四個(gè)線性缺陷斷面，使面磁荷簡(jiǎn)化為線磁荷，并假定該缺陷斷面上的線磁荷均勻分布，則其中一根縱筋的四個(gè)缺陷斷面在空間某一點(diǎn)p(x,y,z)產(chǎn)生的沿x軸方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度為，
10、
11、另一根縱筋在該點(diǎn)處產(chǎn)生的沿x軸方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度為，
12、
13、則最終空間任意點(diǎn)p的磁場(chǎng)為兩根縱筋缺陷斷面產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量和，如下式，
14、hpx＝h1x+h2x?(3)
15、式(1)和式(2)中，b為縱筋銹蝕區(qū)域的1/2銹蝕寬度，l為梁底箍筋的1/2長(zhǎng)度，h為縱筋銹蝕區(qū)域的1/2銹蝕深度，d為縱筋直徑，ρs為缺陷斷面處的磁荷密度，η為缺陷斷面任意點(diǎn)的z軸坐標(biāo)，μ0為真空磁導(dǎo)率。
16、作為優(yōu)化，當(dāng)梁底箍筋銹蝕時(shí)，假定箍筋的斷面沿徑向均勻減小，從而在銹蝕區(qū)域形成兩個(gè)相對(duì)的環(huán)形缺陷斷面，其中，在兩側(cè)的環(huán)形缺陷斷面上分布有等量異號(hào)的面磁荷；將銹蝕區(qū)域向yz平面簡(jiǎn)化，形成分布于殘留鋼筋兩側(cè)的四個(gè)線性缺陷斷面，使面磁荷簡(jiǎn)化為線磁荷，并假定該缺陷斷面上的線磁荷均勻分布，則箍筋的四個(gè)缺陷斷面在空間點(diǎn)p(x,y,z)產(chǎn)生的沿x軸方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度為，
17、
18、其中，l為梁底箍筋的1/2長(zhǎng)度，也為箍筋銹蝕區(qū)域的1/2銹蝕寬度，h′為箍筋銹蝕區(qū)域的1/2銹蝕深度，d為箍筋直徑。
19、作為優(yōu)化，當(dāng)發(fā)生耦合銹蝕時(shí)，多向鋼筋耦合銹蝕下對(duì)空間任意點(diǎn)p產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為，
20、
21、式中，hix為縱筋和箍筋銹蝕區(qū)域在p點(diǎn)單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
22、作為優(yōu)化，磁傳感器采集到的數(shù)據(jù)為磁感應(yīng)強(qiáng)度b，理論模型中的磁場(chǎng)強(qiáng)度h與磁感應(yīng)強(qiáng)度b具有以下關(guān)系,
23、b＝μ0μrh?(6)
24、μ0為真空磁導(dǎo)率，為一常數(shù)，μr為空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率，μr≈1。
25、基于上述方法，本專利技術(shù)還提供了一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位檢測(cè)裝置，用于實(shí)現(xiàn)所述的方法，包括沿混凝土梁長(zhǎng)度方向平行設(shè)置的多個(gè)掃描軌道，多個(gè)掃描軌道位于同一平面并與混凝土梁之間具有不同的提離高度，且在掃描軌道上滑動(dòng)配合安裝有磁感應(yīng)器，以及自動(dòng)化繪圖模塊，所述磁感應(yīng)器與自動(dòng)化繪圖模塊連接，其中，所述自動(dòng)化繪圖模塊用于繪制磁感應(yīng)器沿不同提離高度的掃描軌道移動(dòng)所采集的多條磁信號(hào)隨位置信號(hào)變化的磁曲線。
26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)通過(guò)首先按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)置掃描檢測(cè)路徑，路徑沿縱向鋼筋方向設(shè)置，且設(shè)置多個(gè)提離高度，隨后采用檢測(cè)裝置掃描獲取梁體內(nèi)部鋼筋的磁信號(hào)，將磁信號(hào)繪制成曲線，通過(guò)不同的磁曲線形狀及波動(dòng)特性來(lái)判定銹蝕鋼筋的方位和銹蝕區(qū)域，該方法和裝置可精準(zhǔn)定位混凝土梁內(nèi)部銹蝕鋼筋的方位及銹蝕區(qū)域，為后續(xù)養(yǎng)護(hù)提供精確信息。
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1.一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于：包括如下步驟，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于：步驟c中，當(dāng)曲線出現(xiàn)左右對(duì)稱的波峰或波谷時(shí)，判斷為混凝土梁中沿掃描方向的縱筋發(fā)生了銹蝕，不同提離高度曲線交點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)殇P蝕區(qū)域；當(dāng)曲線出現(xiàn)上下反轉(zhuǎn)形成波峰和波谷時(shí)，判斷為混凝土梁中垂直于掃描方向的箍筋發(fā)生了銹蝕，波峰和波谷之間的區(qū)域?yàn)殇P蝕區(qū)域；當(dāng)曲線呈現(xiàn)出左右對(duì)稱的波峰或波谷與上下反轉(zhuǎn)形成的波峰和波谷相耦合的曲線特征時(shí)，判斷為混凝土梁中該位置處的縱筋和箍筋發(fā)生了耦合銹蝕，不同提離高度曲線交點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)轳詈箱P蝕區(qū)域；當(dāng)曲線未出現(xiàn)形狀突變時(shí)，判斷為混凝土梁內(nèi)部的鋼筋未銹蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于：步驟c中，磁信號(hào)隨位置信號(hào)變化的磁曲線通過(guò)建立混凝土梁中鋼筋骨架的磁場(chǎng)理論模型獲得；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于，當(dāng)梁底箍筋銹蝕時(shí)，假定箍筋的斷面沿徑向均勻減小，從而在銹蝕區(qū)域形成兩個(gè)相對(duì)的環(huán)形缺陷斷面，其
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于：當(dāng)發(fā)生耦合銹蝕時(shí)，多向鋼筋耦合銹蝕下對(duì)空間任意點(diǎn)p產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于：磁傳感器采集到的數(shù)據(jù)為磁感應(yīng)強(qiáng)度B，理論模型中的磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B具有以下關(guān)系,B＝μ0μrH?(6)μ0為真空磁導(dǎo)率，為一常數(shù)，μr為空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率，μr≈1。
7.一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位檢測(cè)裝置，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6所述的方法，其特征在于：包括沿混凝土梁長(zhǎng)度方向平行設(shè)置的多個(gè)掃描軌道，多個(gè)掃描軌道位于同一平面并與混凝土梁之間具有不同的提離高度，且在掃描軌道上滑動(dòng)配合安裝有磁感應(yīng)器，以及自動(dòng)化繪圖模塊，所述磁感應(yīng)器與自動(dòng)化繪圖模塊連接，其中，所述自動(dòng)化繪圖模塊用于繪制磁感應(yīng)器沿不同提離高度的掃描軌道移動(dòng)所采集的多條磁信號(hào)隨位置信號(hào)變化的磁曲線。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于：包括如下步驟，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于：步驟c中，當(dāng)曲線出現(xiàn)左右對(duì)稱的波峰或波谷時(shí)，判斷為混凝土梁中沿掃描方向的縱筋發(fā)生了銹蝕，不同提離高度曲線交點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)殇P蝕區(qū)域；當(dāng)曲線出現(xiàn)上下反轉(zhuǎn)形成波峰和波谷時(shí)，判斷為混凝土梁中垂直于掃描方向的箍筋發(fā)生了銹蝕，波峰和波谷之間的區(qū)域?yàn)殇P蝕區(qū)域；當(dāng)曲線呈現(xiàn)出左右對(duì)稱的波峰或波谷與上下反轉(zhuǎn)形成的波峰和波谷相耦合的曲線特征時(shí)，判斷為混凝土梁中該位置處的縱筋和箍筋發(fā)生了耦合銹蝕，不同提離高度曲線交點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)轳詈箱P蝕區(qū)域；當(dāng)曲線未出現(xiàn)形狀突變時(shí)，判斷為混凝土梁內(nèi)部的鋼筋未銹蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于：步驟c中，磁信號(hào)隨位置信號(hào)變化的磁曲線通過(guò)建立混凝土梁中鋼筋骨架的磁場(chǎng)理論模型獲得；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕的精準(zhǔn)定位方法，其特征在于，當(dāng)梁底箍筋銹蝕時(shí)，假定箍筋的斷面沿徑向均勻減小，從而在銹蝕區(qū)域形成兩個(gè)相對(duì)的環(huán)形缺陷斷面，其中，在兩側(cè)的環(huán)形缺陷斷面上分布有等量異號(hào)的面磁...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊茂，張洪，周建庭，邱俊澧，安文娟，周倩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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