[发明专利]一种压电材料和碳纤维复合布式的土木结构加固和监测装置及方法

摘要

本发明公开了一种压电材料和碳纤维复合布式的土木结构加固和监测装置及方法，该方法在利用碳纤维材料加固结构的同时，通过对位置相对的两个压电材料传感器之间激发的应力波在加固结构的混凝土内部和表面，以及加固结构和碳纤维布材料的交界面的传播和衰减特性的判断，来感知加固结构在服役期内的缺陷和病害，包括混凝土内部裂缝、孔洞，碳纤维布与加固主体的脱胶、滑移等。所述压电材料传感器通过高性能环氧树脂类粘结胶与碳纤维材料相集成融合，制成的新型碳纤维布通过加固粘接剂铺设在被加固结构上。本发明可对加固结构在服役期间的健康状况进行长期在线地监测，对加固结构的服役安全做出及时有效地评估，成本低廉。

主权项

1.一种压电材料和碳纤维复合布式的土木结构加固和监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，将成对的压电材料传感器固定在碳纤维布上，并在压电材料传感器表面进行防水绝缘处理；步骤二，将复合了压电材料传感器的碳纤维布通过粘结剂敷设在待加固结构上，成对的压电材料传感器分别位于被加固结构采样点两侧相对位置，两个压电材料传感器分别作为监测系统的信号驱动器和信号接收器；步骤三，将压电材料传感器分别通过线缆连接到数据采集卡，然后将数据采集卡与电脑终端相连；步骤四，电脑终端通过线缆控制数据采集卡产生一定频段的激励电压信号，并通过数据采集卡输出到作为信号驱动器的压电材料传感器，激励电压信号驱动压电材料传感器发生机械振动，产生压电应力波，并在加固结构内部及表面传播；应力波信号被加固结构另一侧表面的压电材料传感器接收并转化为电压信号，经线缆传输到数据采集卡的输入端，之后数据采集卡将接收到的电压信号转化为数字信号，并传输到电脑终端；步骤五，对成对的压电材料传感器通过加固结构传递的应力波响应信号及其衰减规律进行首次采集，在电脑终端定义加固结构健康状态下所测得的响应信号为基准信号；之后通过监测后续服役状态下不同时期加固结构测量响应信号的识别特征参数，由电脑终端通过与加固结构在健康状态下传递应力波响应信号的识别特征参数对比分析来识别结构损伤，评估加固结构的工作状态和健康状况。