CN110988144B - 一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置，属于土木工程和混凝土建筑技术领域。一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置，可对工程中裂纹发育状况较复杂的构件进行：覆盖范围较广地探明隐裂纹，较精确地解译隐裂纹形态，较长探测时间跨度地追踪隐裂纹生长过程以及较早地准确判定结构性隐裂纹；此外，不仅可以借助热像仪快速方便地辨识宽度0.1mm以下的裂纹，还可以根据它们走向发现和探明宽度0.1‑0.2mm的裂纹；本发明装置可在工程现场灵活布设，拆装容易，对部分不利天气环境，如小风、低温、潮湿等具有适应性。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程和混凝土建筑技术领域，尤其涉及一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置。
背景技术
混凝土结构性裂缝因降低构件承载能力，易诱发结构失稳，是工程病害防控重点关注的对象。工程中的荷载作用变化波动，结构性裂缝随荷载的经时变化不断生长，逐渐损伤结构。可见裂缝形成以前，是裂缝的隐性发育阶段，隐裂纹指宽度在0.1mm以下的微裂纹，肉眼不易察觉；此外，在工程现场环境中，灰尘覆盖等干扰因素较多，宽度0.1-0.2mm的裂纹也难以辨识。因此，在真实构件尺度下尽早发现宽度小于0.2mm特别是小于0.1mm的结构性隐裂纹并进行防控，是避免工程结构因裂破坏的关键一招。结构服役期内持续生长是结构性裂缝的标志特征；故结构性隐裂纹的判定除须把握裂纹的形态外，还要结合其生长规律。因此，面向隐裂纹生长过程的探测技术十分重要。然而，当前在隐裂纹尺度开展结构性裂缝防控工作的思路在混凝土工程中尚具有前瞻性，并且工程结构中的裂纹生长有一定的时间跨度，未有相关可行的探测方法及装置。
数字散斑相关法（DIC）在力学实验研究中应用得较为广泛，它是一种对试件（受荷载作用下）发生形变前后的散斑场进行相关运算并以此来获得位移全场信息的测量方法，已经被用来研究微裂纹的扩展规律。但该技术无法发现已经存在的隐裂纹，并且该技术要求被测试件表面完整；观测区域确定以后，DIC设备监视位置则被固定且在裂纹生长监视的过程中不得移动，而实际工程中的裂纹发育过程漫长，不具备长期布置设备的条件；另外，在实际操作时，首先需要在待观测区均匀标记高密度散斑，单次仅能监视一个测区且测区面积较小（通常小于半平方米）。因此该方法不适合工程构件中发育状况较复杂、生长时间跨度较长、分布范围较大的隐裂纹探测。
基于接触式超声波的混凝土隐裂纹检测方法和系统也可以发现混凝土中的微裂纹，但该技术的定位是单次探测，如前所述，工程中的结构性隐裂纹判定需要在其生长过程中多次探测，需要综合分析裂纹生长情况与相应时段内关键结构荷载增量的关联性以确定裂纹性质，这两个需要根本上决定该技术的不相关性；再者，单一激振器激励范围较小，在实际复杂工况中，不具备大范围发现、追踪隐裂纹的能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，利用同一条裂缝往往同时具有0.1-0.2mm宽度段和0.1mm以下宽度段的规律，提供一种以宽度0.2mm以下的隐裂纹为探测对象，可在混凝土构件中定位隐裂纹分布，解译隐裂纹形态，追踪隐裂纹生长并判定结构性隐裂纹的探测方法及装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，包括以下步骤：
S1.在混凝土构件表面沿拟布设激振器的位置固定加载限位装置，将激振器置于加载限位装置中并对其施加预紧力，连接激振器与超声波发生器，接通发生器电路使激振器激励构件，移动红外热像仪依次扫拍构件以使监视区覆盖构件待测段，停止激励，收回激振器及加载限位装置主体，通过热像图定位隐裂纹，并在构件相应位置作标记；
S2.使用裂缝观测仪自标记位置沿隐裂纹扩展路径反向定位宽度0.1-0.2mm段裂纹，记录其长度并分段选择性测量裂纹宽度，综合热像图裂纹温度场信息及测宽数据解译所辨识裂纹的形态；
S3.确定探测间隔时长，间隔时间到达时再一次进行探测，在构件中加载限位装置底座处装回装置主体部分，按S1布设激振器并施加预紧力，激振构件，分别使用红外热成像和裂缝观测仪定位新生隐裂纹并追踪已标记裂纹尖端及0.1-0.2mm段的生长，在构件中标记已探明的隐裂纹，综合热像图裂纹温度场信息及测宽数据解译裂纹；
S4.按时间序列对比探测结果，在已探明的隐裂纹中判定结构性隐裂纹，若判定不存在结构性隐裂纹，则循环S3和S4直到实现探测目的。
优选地，所述S1中激振器的布设原则为：组合激振频率首先探明隐裂纹在检测区域中的总体分布情况，优选28kHz、40kHz和80kHz的超声频率搭配方案，各频率激振器相间布置，均匀分散在构件待测段，当待测构件沿激振方向长度小于300mm时，激振点应避免设在激振方向的构件长度为激振超声波半波长整数倍之处；然后根据热像图温度场特点，调整相应激振点的激振器对其附近隐裂纹作单一频率针对性激励，以较高频率段，优选80kHz或100kHz激振器辨识隐裂纹尖端及附近形态，以较低频段，优选20kHz、28kHz或40kHz激振器辨识隐裂纹尖端以外形态。
优选地，所述S1中单次激励同时布设多枚激振器，由超声波发生器的功率确定激振器数量上限，一般布设3-50枚激振器；相邻激振器间距不超过400mm，且在布设方向上不存在重合部分；激振点应避开表面缺陷易见区及近表面钢筋密集区；所述S1中额定功率50W的激振器优选1500N-2000N预紧力，额定功率100W的激振器优选2500N-3000N预紧力。
优选地，所述S2中使用裂缝观测仪扫查裂纹时，分段选择性测量的标准为：以不小于50mm为间隔量测裂纹宽度，每条裂纹总计不少于三段被测宽，读取每段宽度最大和最小值；所述S2中隐裂纹的形态解译包括形状、表面长度及宽度三个方面；裂纹形状、表面长度可通过热像图及裂缝观测仪直观识得；表面宽度0.1-0.2mm的裂纹段可根据裂缝观测仪选择性测量值推断整段宽度的最大和最小值，表面宽度0.1mm以下的裂纹段则利用激振频率与其敏感裂纹宽度的对应关系解译；20-100kHz激振频率的混凝土隐裂纹敏感宽度主要分布于0.01-0.1mm，且敏感宽度负相关于激振频率；每一频率超声波总是在其敏感宽度的裂纹段上激励出相对于该裂纹其他段更显著的温升；对比同一裂纹不同频率激振下热像图中的显著温升段，依据敏感关系确定相应裂纹段宽度近似值。
优选地，所述S3中的探测间隔时长是综合被探测构件服役环境、服役时长以及服役期内实际工作状态而确定，探测间隔从1周至1月不等；此外，结构荷载突变时，如桥梁结构中超重车经过、码头基桩受货轮撞击等，应立即探测。
优选地，所述S4中以最后一次探测热像图及测宽数据解译裂纹发育形态，以各次探测的热像图对比辨识裂纹生长；当隐裂纹的发育形态降低了构件极限承载能力或隐裂纹的生长与该时期内构件的关键结构荷载增量具有充要关系时，即将其判为结构性隐裂纹；所述S4中探测目的实现的标准是：当首次探测通过S1发现构件不存在隐裂纹时，终止后续步骤，实现目的；当首次探测发现存在隐裂纹时，若判定是结构性隐裂纹，则实现目的；若判定后不存在结构性隐裂纹，按步骤循环，进行第二次探测；若该次探测中发现隐裂纹无一生长，实现目的；若该次探测中发现隐裂纹继续生长，判定是否为结构性隐裂纹，若是则实现探测目的，若否，则按步骤循环，继续探测直到发现隐裂纹均不再生长或判定出结构性隐裂纹，实现目的。
一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测装置，应用于一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，包括：超声波激振装置、加载限位装置、红外热像仪和裂缝观测仪；所述超声波激振装置包括超声波发生器和超声波激振器，所述超声波发生器与超声波激振器之间通过电缆连接；所述超声波激振器通过加载限位装置固定于待测构件表面；所述加载限位装置由底座和主体组成，所述底座固定安装在构件表面，所述主体部分与底座间可拆卸。
优选地，所述红外热像仪用于探测宽度0.1mm以下的裂纹形态，所述裂缝观测仪用于探测宽度0.1-0.2mm的裂纹形态。
优选地，所述超声波发生器输出频率涵盖20-100kHz，功率不小于800W；所述超声波激振器优选额定功率50-100W喇叭状超声频换能器，输出频率包括：20kHz、28kHz、40kHz、68kHz、80kHz、100kHz；所述红外热像仪最小温差辨识精度优选0.06 ℃；所述裂缝观测仪的分辨力优选0.0125mm。
与现有技术相比，本发明提供了一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法及装置，具备以下有益效果：
1．本发明方法可对工程中裂纹发育状况较复杂的构件进行：覆盖范围较广地探明隐裂纹，较精确地解译隐裂纹形态，较长探测时间跨度地追踪隐裂纹生长过程以及较早地准确判定结构性隐裂纹；此外，不仅可以借助热像仪快速方便地辨识宽度0.1mm以下的裂纹，还可以根据它们走向发现和探明宽度0.1-0.2mm的裂纹；本发明装置可在工程现场灵活布设，拆装容易，对部分不利天气环境，如小风、低温、潮湿等具有适应性。
附图说明
图1为本发明提出的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测装置的示意图；
图2为本发明提出的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法的实施例3中热缩膜热缩前试样图和激振时的热像图（图2（a）为热缩膜热缩前试样；图2（b）、（c）、（d）分别为40kHz、68kHz、100kHz超声激振热像图）；
图3为本发明提出的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法的实施例4中激振点群空间立体布设形式；
图4为本发明提出的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法的实施例4中某一隐裂纹生长过程的三个阶段图（图4（a）为裂纹萌芽；图4（b）为结构性隐裂纹的临界形态；图4（c）为裂纹生长）。
图中标号说明：
11超声波发生器、12超声波激振器、13加载限位装置、131底座、132主体、14红外热像仪、15裂缝观测仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，包括以下步骤：
S1.在混凝土构件表面沿拟布设激振器的位置固定加载限位装置，将激振器置于加载限位装置中并对其施加预紧力，连接激振器与超声波发生器，接通发生器电路使激振器激励构件，移动红外热像仪依次扫拍构件以使监视区覆盖构件待测段，停止激励，收回激振器及加载限位装置主体，通过热像图定位隐裂纹，并在构件相应位置作标记；
S2.使用裂缝观测仪自标记位置沿隐裂纹扩展路径反向定位宽度0.1-0.2mm段裂纹，记录其长度并分段选择性测量裂纹宽度，综合热像图裂纹温度场信息及测宽数据解译所辨识裂纹的形态；
S3.确定探测间隔时长，间隔时间到达时再一次进行探测，在构件中加载限位装置底座处装回装置主体部分，按S1布设激振器并施加预紧力，激振构件，分别使用红外热成像和裂缝观测仪定位新生隐裂纹并追踪已标记裂纹尖端及0.1-0.2mm段的生长，在构件中标记已探明的隐裂纹，综合热像图裂纹温度场信息及测宽数据解译裂纹；
S4.按时间序列对比探测结果，在已探明的隐裂纹中判定结构性隐裂纹，若判定不存在结构性隐裂纹，则循环S3和S4直到实现探测目的。
进一步，优选地，S1中激振器的布设原则为：组合激振频率首先探明隐裂纹在检测区域中的总体分布情况，优选28kHz、40kHz和80kHz的超声频率搭配方案，各频率激振器相间布置，均匀分散在构件待测段，当待测构件沿激振方向长度小于300mm时，激振点应避免设在激振方向的构件长度为激振超声波半波长整数倍之处；然后根据热像图温度场特点，调整相应激振点的激振器对其附近隐裂纹作单一频率针对性激励，以较高频率段，优选80kHz或100kHz激振器辨识隐裂纹尖端及附近形态，以较低频段，优选20kHz、28kHz或40kHz激振器辨识隐裂纹尖端以外形态。
进一步，优选地，S1中单次激励同时布设多枚激振器，由超声波发生器的功率确定激振器数量上限，一般布设3-50枚激振器；相邻激振器间距不超过400mm，且在布设方向上不存在重合部分；激振点应避开表面缺陷易见区及近表面钢筋密集区；S1中额定功率50W的激振器优选1500N-2000N预紧力，额定功率100W的激振器优选2500N-3000N预紧力。
进一步，优选地，S2中使用裂缝观测仪扫查裂纹时，分段选择性测量的标准为：以不小于50mm为间隔量测裂纹宽度，每条裂纹总计不少于三段被测宽，读取每段宽度最大和最小值；S2中隐裂纹的形态解译包括形状、表面长度及宽度三个方面；裂纹形状、表面长度可通过热像图及裂缝观测仪直观识得；表面宽度0.1-0.2mm的裂纹段可根据裂缝观测仪选择性测量值推断整段宽度的最大值和最小值，表面宽度0.1mm以下的裂纹段则利用激振频率与其敏感裂纹宽度的对应关系解译；20-100kHz激振频率的混凝土隐裂纹敏感宽度主要分布于0.01-0.1mm，且敏感宽度负相关于激振频率；每一频率超声波总是在其敏感宽度的裂纹段上激励出相对于该裂纹其他段更显著的温升；对比同一裂纹不同频率激振下热像图中的显著温升段，依据敏感关系确定相应裂纹段宽度近似值。
进一步，优选地，S3中的探测间隔时长是综合被探测构件服役环境、服役时长以及服役期内实际工作状态而确定，探测间隔从1周至1月不等；此外，结构荷载突变时，如桥梁结构中超重车经过、码头基桩受货轮撞击等，应立即探测。
进一步，优选地，S4中以最后一次探测热像图及测宽数据解译裂纹发育形态，以各次探测的热像图对比辨识裂纹生长；当隐裂纹的发育形态降低了构件极限承载能力或隐裂纹的生长与该时期内构件的关键结构荷载增量具有充要关系时，即将其判为结构性隐裂纹；S4中探测目的实现的标准是：当首次探测通过S1发现构件不存在隐裂纹时，终止后续步骤，实现目的；当首次探测发现存在隐裂纹时，若判定是结构性隐裂纹，则实现目的；若判定后不存在结构性隐裂纹，按步骤循环，进行第二次探测；若该次探测中发现隐裂纹无一生长，实现目的；若该次探测中发现隐裂纹继续生长，判定是否为结构性隐裂纹，若是则实现探测目的，若否，则按步骤循环，继续探测直到发现隐裂纹均不再生长或判定出结构性隐裂纹，实现目的。
实施例2：基于实施例1，但有所不同的是：
一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测装置，应用于一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，包括：超声波激振装置、加载限位装置13、红外热像仪14和裂缝观测仪15；超声波激振装置包括超声波发生器11和超声波激振器12，超声波发生器11与超声波激振器12之间通过电缆连接；超声波激振器12通过加载限位装置13固定安装于待测构件表面；加载限位装置13由底座131和主体132组成，底座131固定安装在构件表面，主体132部分与底座131间可拆卸，红外热像仪14和裂缝观测仪15都与外部数据采集系统之间信号连接。
红外热像仪用于探测宽度0.1mm以下的裂纹形态，裂缝观测仪用于探测宽度0.1-0.2mm的裂纹形态。
超声波发生器11输出频率涵盖20-100kHz，功率不小于800W；超声波激振器12优选额定功率50-100W喇叭状超声频换能器，输出频率包括：20kHz、28kHz、40kHz、68kHz、80kHz、100kHz；红外热像仪14最小温差辨识精度优选0.06℃；裂缝观测仪15的分辨力优选0.0125mm。
实施例3：基于实施例1和2，但有所不同的是：
以40mm×40mm×160mm的混凝土试样为激励对象，其内含有热缩膜热缩后形成的裂纹腔体，热缩膜厚度为0.03mm，热缩膜热缩前试样如图2（a）；分别使用20kHz、28kHz、40kHz、68kHz、80kHz和100kHz，额定功率50W的激振器激振试样6s，捕捉试样表面温度场，在热像图中标记出温升极大值点及其坐标，并在裂纹表面相应位置处使用裂缝观测仪测得宽度。
根据试验结果，可近似认为：20kHz超声波敏感于0.07mm隐裂纹，28kHz超声波敏感于0.06mm隐裂纹，40kHz超声波敏感于0.05mm隐裂纹，68kHz超声波敏感于0.03mm隐裂纹，80kHz超声波敏感于0.02mm隐裂纹，100kHz超声波敏感于0.01mm隐裂纹。其中，部分代表频率如40kHz、68kHz和100kHz；激振时的热像图分别如图2中的（b）、（c）和（d）；各图中裂纹温升最大值点分别为B点、F点和J点，这些点处裂纹测宽值依次约为0.05mm、0.03mm和0.01mm。
试样表面裂纹的宽度在其长度方向上是变化的。这是因为：在制备裂纹的过程中，难以保证与PVC膜接触的混凝土面完全平整；另外PVC膜在放置时也会局部起皱褶，因模具在其内壁上对后浇筑的混凝土有阻碍作用，故靠近模具内壁的褶皱膜难以被后浇筑的混凝土紧密覆盖。
实施例4：基于实施例1、2和3，但有所不同的是：
以2000mm×200mm×300mm适筋钢筋混凝土梁四点弯破坏中隐裂纹生长过程为探测对象，使用本发明的方法及装置进行结构性隐裂纹探测，包括如下步骤：
步骤一，定位隐裂纹，步骤如下：
针对四点弯破坏形式，将激振点群呈波浪式布设梁侧表面的中部，相邻激振点水平间距250mm、竖向高差60mm；另外于梁上表面水平方向距支座450mm处各增设一处激振点，与梁侧面激振点群构成空间立体的布设形式，如图3所示。将加载限位装置的底座粘结于相应激振点处，安装装置主体部分。将50W喇叭状超声激振器置于加载限位装置中并预紧1500N耦合压力。本次探测共布设6枚激振器，其中，梁侧面激振器的频率布设顺序为：40kHz、28kHz、80kHz、28kHz；梁上面激振器频率的布设形式为：侧面40kHz侧布设28kHz，侧面28kHz侧布设40kHz。在梁的压弯破坏中，以逐级加载的方式再现实际工程中隐裂纹的生长过程。每级加载后，接通超声发生电路激励梁，移动红外热像仪沿梁依次拍摄以使监视区覆盖梁的整个测段，停止激励，通过热像图定位隐裂纹，并在构件相应位置作标记。将隐裂纹所在位置附近的激振器依次更换为20kHz、40kHz、100kHz，相应地接通超声发生电路对附近隐裂纹进行针对性激励，每次激励仅使用一个激振器，激振持续6s，采集热像图。
步骤二，解译隐裂纹，步骤如下：
使用裂缝观测仪自标记位置沿裂纹扩展路径反向寻找裂纹宽度0.1-0.2mm段，若存在，则记录裂纹形状、表面长度，并以50mm为间隔测量裂纹宽度进而估计该段裂纹宽度的最大、最小值。比对相关频率激振下热像图中同一裂纹温度场特点，解译宽度0.1mm以下裂纹的形状、长度及宽度。
步骤三，追踪隐裂纹，步骤如下：
将激振器的布设形式及预紧力还原，按设计加载步长继续下一级加载，以逐级加载模拟工程中荷载波动，以加载时长模拟实际的探测间隔时长。完成加载步后激励梁，分别使用红外热成像、裂缝观测仪定位新增隐裂纹，并追踪已标记裂纹尖端及0.1-0.2mm段的生长。停止激励，将隐裂纹所在位置附近的激振器依次更换为20kHz、40kHz、100kHz，相应地接通超声发生电路对附近隐裂纹进行针对性激励，每次激励仅使用一个激振器，激振持续6s，采集热像图。标记已探明的隐裂纹，综合热像图裂纹温度场信息及测宽数据解译所辨识裂纹的形态。
步骤四，判定结构性隐裂纹，步骤如下：
按时间序列对比前后探测热像图及裂缝观测仪的测宽结果，以最后一次探测热像图及测宽数据解译裂纹发育形态，分析隐裂纹的发育对构件极限承载力的影响，在已探明的隐裂纹中判定结构性隐裂纹。若判定不存在结构性隐裂纹，则随逐级加载的进行，循环步骤三、四，直至探测出结构性隐裂纹。
现对该梁压弯破坏中某一隐裂纹生长过程的三个阶段详述，如图4（其中的热像图为探明隐裂纹时拍摄，可见光图为裂缝观测仪选择性测宽时拍摄）。加载至35.0kN时，红外热像捕捉到该裂纹的萌芽状态，解译出裂纹沿梁高约38mm,宽度约0.01mm，如图4（a）；加载至36.3kN时，裂纹沿梁高约100mm,已延伸至梁高的三分之一处，且此时中性层应变片读数激增，该裂纹所在截面承载能力开始降低，此时即为结构性隐裂的临界状态，裂纹尖端宽约0.01mm，根部宽约0.05mm，如图4（b）；加载至39.4kN时，裂纹进一步生长，沿梁高扩展至约180mm，裂纹尖端宽约0.07mm，根部宽0.1-0.2mm, 如图4（c）。因此可认为，本发明所提的探测方法及装置可有效实现混凝土构件结构性隐裂纹探测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在混凝土构件表面沿拟布设激振器的位置固定加载限位装置，将激振器置于加载限位装置中并对其施加预紧力，连接激振器与超声波发生器，接通发生器电路使激振器激励构件，移动红外热像仪依次扫拍构件以使监视区覆盖构件待测段，停止激励，收回激振器及加载限位装置主体，通过热像图定位隐裂纹，并在构件相应位置作标记；
S2、使用裂缝观测仪自标记位置沿隐裂纹扩展路径反向定位宽度0.1-0.2mm段裂纹，记录其长度并分段选择性测量裂纹宽度，综合热像图裂纹温度场信息及测宽数据解译所辨识裂纹的形态；
S3、确定探测间隔时长，间隔时间到达时再一次进行探测，在构件中加载限位装置底座处装回装置主体部分，按S1布设激振器并施加预紧力，激振构件，分别使用红外热成像和裂缝观测仪定位新生隐裂纹并追踪已标记裂纹尖端及0.1-0.2mm段的生长，在构件中标记已探明的隐裂纹，综合热像图裂纹温度场信息及测宽数据解译裂纹；
S4、按时间序列对比探测结果，在已探明的隐裂纹中判定结构性隐裂纹，若判定不存在结构性隐裂纹，则循环S3和S4直到实现探测目的；
所述S1中激振器的布设原则为：组合激振频率首先探明隐裂纹在检测区域中的总体分布情况，选择28kHz、40kHz和80kHz的超声频率搭配方案，各频率激振器相间布置，均匀分散在构件待测段，当待测构件沿激振方向长度小于300mm时，激振点应避免设在激振方向的构件长度为激振超声波半波长整数倍之处；然后根据热像图温度场特点，调整相应激振点的激振器对其附近隐裂纹作单一频率针对性激励，以高频率段，选择80kHz或100kHz激振器辨识隐裂纹尖端及附近形态，以低频段，选择20kHz、28kHz或40kHz激振器辨识隐裂纹尖端以外形态；
所述S1中单次激励同时布设多枚激振器，由超声波发生器的功率确定激振器数量上限，布设3-50枚激振器；相邻激振器间距不超过400mm，且在布设方向上不存在重合部分；激振点应避开表面缺陷易见区及近表面钢筋密集区；所述S1中额定功率50W的激振器选择1500N-2000N预紧力，额定功率100W的激振器选择2500N-3000N预紧力；
所述S4中以最后一次探测热像图及测宽数据解译裂纹发育形态，以各次探测的热像图对比辨识裂纹生长；当隐裂纹的发育形态降低了构件极限承载能力或隐裂纹的生长与该次探测时间内构件的关键结构荷载增量具有充要关系时，即将其判为结构性隐裂纹；所述S4中探测目的实现的标准是：当首次探测通过S1发现构件不存在隐裂纹时，终止后续步骤，实现目的；当首次探测发现存在隐裂纹时，若判定是结构性隐裂纹，则实现目的；若判定后不存在结构性隐裂纹，按步骤循环，进行第二次探测；若该次探测中发现隐裂纹无一生长，实现目的；若该次探测中发现隐裂纹继续生长，判定是否为结构性隐裂纹，若是则实现探测目的，若否，则按步骤循环，继续探测直到发现隐裂纹均不再生长或判定出结构性隐裂纹，实现目的。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，其特征在于：所述S2中使用裂缝观测仪扫查裂纹时，分段选择性测量的标准为：以不小于50mm为间隔量测裂纹宽度，每条裂纹总计不少于三段被测宽，读取每段宽度最大和最小值；所述S2中隐裂纹的形态解译包括形状、表面长度及宽度三个方面；裂纹形状、表面长度通过热像图及裂缝观测仪直观识得；表面宽度0.1-0.2mm的裂纹段根据裂缝观测仪选择性测量值推断整段宽度的最值，表面宽度0.1mm以下的裂纹段则利用激振频率与其敏感裂纹宽度的对应关系解译；20-100kHz激振频率的混凝土隐裂纹敏感宽度主要分布于0.01-0.1mm，且敏感宽度负相关于激振频率；每一频率超声波总是在其敏感宽度的裂纹段上激励出相对于该裂纹其他段更显著的温升；对比同一裂纹不同频率激振下热像图中的显著温升段，依据敏感关系确定相应裂纹段宽度近似值。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，其特征在于：所述S3中的探测间隔时长是综合被探测构件服役环境、服役时长以及服役期内实际工作状态而确定，探测间隔位于1周至1月之间；此外，结构荷载突变时，应立即探测。
4.一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测装置，其特征在于，应用于权利要求1中的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测方法，包括：超声波激振装置、加载限位装置（13）、红外热像仪（14）和裂缝观测仪（15）；所述超声波激振装置包括超声波发生器（11）和超声波激振器（12），所述超声波发生器（11）与超声波激振器（12）之间通过电缆连接；所述超声波激振器（12）通过加载限位装置（13）固定于待测构件表面；所述加载限位装置（13）由底座（131）和主体（132）组成，所述底座（131）固定安装在构件表面，所述主体（132）部分与底座（131）间可拆卸；
所述S1中激振器的布设原则为：组合激振频率首先探明隐裂纹在检测区域中的总体分布情况，选择28kHz、40kHz和80kHz的超声频率搭配方案，各频率激振器相间布置，均匀分散在构件待测段，当待测构件沿激振方向长度小于300mm时，激振点应避免设在激振方向的构件长度为激振超声波半波长整数倍之处；然后根据热像图温度场特点，调整相应激振点的激振器对其附近隐裂纹作单一频率针对性激励，以高频率段，选择80kHz或100kHz激振器辨识隐裂纹尖端及附近形态，以低频段，选择20kHz、28kHz或40kHz激振器辨识隐裂纹尖端以外形态；
所述S1中单次激励同时布设多枚激振器，由超声波发生器的功率确定激振器数量上限，布设3-50枚激振器；相邻激振器间距不超过400mm，且在布设方向上不存在重合部分；激振点应避开表面缺陷易见区及近表面钢筋密集区；所述S1中额定功率50W的激振器选择1500N-2000N预紧力，额定功率100W的激振器选择2500N-3000N预紧力。
5.根据权利要求4所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测装置，其特征在于：所述红外热像仪用于探测宽度0.1mm以下的裂纹形态，所述裂缝观测仪用于探测宽度0.1-0.2mm的裂纹形态。
6.根据权利要求5所述的一种混凝土构件结构性隐裂纹的探测装置，其特征在于：所述超声波发生器（11）输出频率涵盖20-100kHz，功率不小于800W；所述超声波激振器（12）选择额定功率50-100W喇叭状超声频换能器，输出频率包括：20kHz、28kHz、40kHz、68kHz、80kHz、100kHz；所述红外热像仪（14）最小温差辨识精度选择0.06℃；所述裂缝观测仪（15）的分辨力选择0.0125mm。
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