CN108593777B - 实时监控在役砌体结构裂缝扩展的声发射监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于实时监控在役砌体结构裂缝扩展的声发射监测装置及方法，其中方法步骤为：一：砌体结构构件裂缝扩展的声发射评判标准数据库的建立；二：在役砌体结构声发射传感器的现场布设；三：在役砌体结构在外界各种荷载作用下裂缝扩展的声发射信号采集；四：在役砌体结构裂缝的扩展状况诊断。本发明的优点在于实现了对在役带裂缝砌体结构的裂缝扩展情况的实时监控，随时判断砌体结构裂缝危害，为砌体结构的维修和处理提供决策依据。

Description

实时监控在役砌体结构裂缝扩展的声发射监测装置及方法
技术领域
本发明涉及砌体结构裂缝扩展监测领域，具体涉及实时监控在役房屋砖砌体结构裂缝扩展的声发射监测装置及方法。
背景技术
砌体结构是我国改革开放初非常普遍的房屋结构形式，改革开放三十年来，大多数砌体结构房屋开始出现开裂等老化现象，甚至有的砌体结构房屋变成了危房，给人们的生命财产造成严重的威胁。带裂缝的在役砌体结构的危害有多大，或者成危房的带裂缝砌体结构什么时候会坍塌等是人们普遍关心的问题。因此，为了能够准确判断在役砌体结构的裂缝扩展情况，进而判断砌体结构中哪些裂缝是不扩展的稳定裂缝，哪些裂缝是持续扩展的危险裂缝。本发明针对这一情况，提出了一种实时监控在役砌体结构裂缝扩展的声发射监测方法。
发明内容
本发明目的在于针对在役房屋砖砌体结构裂缝扩展监测困难的问题，提供了一种实时监控在役砌体结构裂缝扩展的声发射监测装置及方法。
本发明采用的技术方案为：一种用于监测砌体结构裂缝扩展的传感器固定装置，包括基座、螺纹套管、连接板、连接杆、球支座、屏蔽罩、施压弹簧、紧固螺栓和声发射传感器；所述的螺纹套管设置在基座上方，所述的螺纹套管的顶部与连接杆铰接，所述的螺纹套管和连接杆上均设有螺栓孔，所述的螺纹套管和连接杆之间采用同样带有螺栓孔的连接板支撑固定；连接杆的另外一端通过球支座与屏蔽罩相接。在屏蔽罩的内部设有声发射传感器；所述的声发射传感器通过紧固螺栓固定在屏蔽罩内部，在屏蔽罩的底部和声发射传感器之间设有施压弹簧。
进一步，所述的紧固螺栓设置在屏蔽罩的四周，并将声发射传感器夹持在屏蔽罩的开口处。
进一步，在屏蔽罩的开口边缘处设有翻边。
进一步，在屏蔽罩上设有过线孔，用于将声发射传感器信号线从屏蔽罩内引出。
本发明还提供了一种用于监测砌体结构裂缝扩展的声发射监测方法，包括以下步骤：
步骤一：砌体结构构件裂缝扩展的声发射评判标准数据库的建立；
在实验室条件下按照规范制作砌体结构试件，分别对满足龄期的砌体结构试件进行抗压、抗剪和抗弯试验，并且在试验过程中在砌体结构试件上布设声发射传感器，在上述试验过程中分别采集砌体结构试件开裂全过程曲线及其对应的声发射信号，分析砌体结构试件在三种力学状态下对应的幅值、能量上升时间、持续时间、RMS、峰值频率、质心频率和振铃计数，为现场实际砌体结构的裂缝扩展构建完整合理的数据库。
步骤二：在役砌体结构声发射传感器的现场布设；
针对实际的砌体结构，采用本发明所述的传感器固定装置，将声发射传感器合理且牢固地布置在现役砌体结构容易开裂的位置；
步骤三：在役砌体结构在外界各种荷载作用下裂缝扩展的声发射信号采集；
实时采集在役砌体结构在外界各种荷载作用下裂缝扩展的幅值、能量、上升时间、持续时间、RMS、峰值频率、质心频率和振铃计数。
步骤四：在役砌体结构裂缝的扩展状况诊断；
将采集到的在役砌体结构一定时期内的声发射信号，与实验室获得的砌体结构受力状态的声发射信号数据库进行比对，判断在役砌体结构裂缝的扩展状况。
进一步，所述的声发射传感器牢固的布置在现役砌体结构容易开裂的位置，如八字形裂缝和斜裂缝大多发生在外纵墙的两端、窗口的上下两对角、墙体的下部或墙角部位，窗间墙的上下对角处的灰缝处及已有裂缝的扩展路线。
进一步，声发射传感器与砌体结构监测面之间涂有专用的耦合剂，所述的耦合剂为凡士林。
本发明产生的有益效果是：实时监测裂缝的发展、变化，有助于分析裂缝对房屋砌体结构承载力、耐久性的影响，为后期房屋砌体结构的维护、维修及其安全处置提供指导依据。
附图说明
图1是声发射监测装置的结构示意图；
图2是声发射监测装置的A-A 剖面图；
图3是声发射监测方法的实施流程图；
图4是声发射传播特性测试图；
图5是本发明的传感器现场布置示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本发明是用于实时监控在役砌体结构裂缝扩展的声发射监测装置，该装置包括基座1、螺纹套管2、连接板3、连接杆4、球支座6、屏蔽罩7、施压弹簧9、紧固螺栓10和声发射传感器11。本发明中的螺纹套管2设置在基座1上，螺纹套管2可自由伸缩，满足不同高度位置的需要；在螺纹套管2的顶端与连接杆4铰接并形成一定角度，满足对不同监测角度的需求；在螺纹套管2和连接杆4上均开有螺栓孔5，螺纹套管2和连接杆4之间通过同样带有螺栓孔的连接板3和固定螺栓固定，上述的三个零件之间以三角形样式连接，有效的保证了该监测装置的稳定性。连接杆4的另外一端通过球支座6与屏蔽罩7相接，保证连接杆调整角度时，屏蔽罩可以与墙面保持垂直。屏蔽罩7可以有效屏蔽外界噪音干扰对声发射信号采集的影响。屏蔽罩7为空心圆柱体，在屏蔽罩7的一端设有开口，开口处设有翻边；在屏蔽罩7上还打有四个紧固螺栓10，所述的四个紧固螺栓9呈十字形将屏蔽罩6内部的声发生传感器11固定，有效地避免了声发射传感器在平面内的位移和滑移；声发生传感器11与屏蔽罩7之间通过施压弹簧9连接，施压弹簧9通过支架传来的压力使声发射传感器11与砌体结构表面紧密结合。在屏蔽罩7上开有过线孔8，便于将声发射传感器信号线从屏蔽罩内引出。
以下为采用本发明中监测装置的监测方法，由图3所示，由以下步骤组成。
步骤一：砌体结构构件裂缝扩展的声发射评判标准数据库的建立。
按照《砌体基本力学性能试验方法标准》在实验室中制作并养护砌体结构抗压、抗剪、抗弯试件，分别对满足养护条件的砌体结构试件进行抗压、抗剪和抗弯试验，并且在试验过程中在砌体结构试件上布设声发射传感器，在上述三种试验过程中分别采集砌体结构试件开裂全过程荷载曲线及其对应的声发射信号，分析砌体结构试件在三种力学状态下对应的声发射幅值、能量、上升时间、持续时间、RMS、峰值频率、质心频率和振铃计数，为现场实际砌体结构的裂缝扩展构建完整合理的声发射数据库。
步骤二：在役砌体结构声发射传感器的现场布设。
在现场布设传感器前需进行声发射传播特性测试。在如图4所示的完好无损的墙体上位置布设声发射传感器，在传感器布设路线交点处断铅，通过声发射系统分析在役砌体结构声发射传播特性，根据声发射传播特性决定传感器现场布设的间距。随后针对在役砌体结构，采用本发明所述的传感器固定装置，将声发射传感器用凡士林涂抹后牢固地布置在现役砌体结构容易开裂的位置，如图5所示，如八字形裂缝和斜裂缝大多发生在外纵墙的两端、窗口的上下两对角、墙体的下部或墙角部位，窗间墙的上下对角处的灰缝处及已有裂缝的扩展路线。
步骤三：在役砌体结构在外界各种荷载作用下裂缝扩展的声发射信号采集。
采用目前方便合理的声发射无线信号传输技术，实时采集在役砌体结构在外界各种荷载作用（如温度、地基沉降、环境振动等）下裂缝扩展的声发射幅值、能量、上升时间、持续时间、RMS、峰值频率、质心频率和振铃计数。
步骤四：在役砌体结构裂缝的扩展状况诊断。
提取在役砌体结构一定时期内的声发射信号的参数，如幅值和振铃计数等，将其声发射参数的典型特征与实验室获得的砌体结构各受力状态的声发射信号数据库进行比对，进而判断在役砌体结构裂缝的扩展状况。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种用于监测砌体结构裂缝扩展的传感器固定装置，其特征在于：包括基座、螺纹套管、连接板、连接杆、屏蔽罩、施压弹簧、紧固螺栓和声发射传感器；所述的螺纹套管设置在基座上方，所述的螺纹套管的顶部与连接杆铰接，所述的螺纹套管和连接杆上均设有螺栓孔，所述的螺纹套管和连接杆之间采用同样带有螺栓孔的连接板支撑固定；连接杆的另外一端通过球支座与屏蔽罩相接，在屏蔽罩的内部设有声发射传感器；所述的声发射传感器通过紧固螺栓固定在屏蔽罩内部，在屏蔽罩的底部和声发射传感器之间设有施压弹簧；所述的紧固螺栓设置在屏蔽罩的四周，并将声发射传感器夹持在屏蔽罩的开口处；所述屏蔽罩的开口边缘处设有翻边；所述屏蔽罩上设有过线孔，用于将声发射传感器信号线从屏蔽罩内引出。
2.一种用于监测砌体结构裂缝扩展的声发射监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：砌体结构构件裂缝扩展的声发射评判标准数据库的建立；
在实验室条件下制作砌体结构试件，分别对满足龄期的砌体结构试件进行抗压、抗剪和抗弯试验，并且在试验过程中在砌体结构试件上布设声发射传感器，在上述试验过程中分别采集砌体结构试件开裂全过程曲线及其对应的声发射信号，分析砌体结构试件在三种力学状态下对应的幅值、能量上升时间、持续时间、RMS、峰值频率、质心频率和振铃计数，为现场实际砌体结构的裂缝扩展构建完整合理的数据库；
步骤二：在役砌体结构声发射传感器的现场布设；
针对实际的砌体结构，利用权利要求1所述的传感器固定装置，将声发射传感器合理且牢固地布置在现役砌体结构容易开裂的位置；
步骤三：在役砌体结构在外界各种荷载作用下裂缝扩展的声发射信号采集；
实时采集在役砌体结构在外界各种荷载作用下裂缝扩展的幅值、能量、上升时间、持续时间、RMS、峰值频率、质心频率和振铃计数；
步骤四：在役砌体结构裂缝的扩展状况诊断；
将采集到的在役砌体结构一定时期内的声发射信号，与实验室获得的砌体结构受力状态的声发射信号数据库进行比对，判断在役砌体结构裂缝的扩展状况。
3.根据权利要求2所述的一种用于监测砌体结构裂缝扩展的声发射监测方法，其特征在于：所述的声发射传感器牢固的布置在现役砌体结构容易开裂的位置，包括八字形裂缝、斜裂缝、窗口的上下两对角、墙体的下部或墙角部位、窗间墙的上下对角处的灰缝处及已有裂缝的扩展路线。
4.根据权利要求2所述的一种用于监测砌体结构裂缝扩展的声发射监测方法，其特征在于：声发射传感器与砌体结构监测面之间涂有专用的耦合剂，所述的耦合剂为凡士林。
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