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一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管-套管组件实质审查 发明

具体技术细节

[0008] 本发明正是为了解决上述问题缺陷,提供一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件。
[0009] 本发明采用如下技术方案实现。
[0010] 一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件,本发明所述的监测管 ‑套管组件设置在混凝土结构浅层内部;所述的监测管‑套管组件包括传感加热集成线路7、传感加热单元6、监测管1、套管2、密封胶3、真空管4、真空阀5;
[0011] 所述的传感加热单元6设置为多个;传感加热单元6与传感加热集成线路7 串联连接;
[0012] 在所述的多个传感加热单元6与传感加热集成线路7连接段的外侧整体套设监测管1;
[0013] 在单个传感加热单元6对应的监测管1外侧套设套管2;
[0014] 在套管2两端的间隙内填设密封胶3,密封胶3将监测管1、套管2之间的空间设置为密封空间8;
[0015] 在监测管1、套管2之间固定设置真空管4;
[0016] 所述的真空管4上设置有真空阀5。
[0017] 本发明所述的监测管‑套管组件还包括真空泵;所述的真空泵通过真空阀5 与真空管4连接;将密封空间8设置为真空空间。
[0018] 本发明所述的监测管‑套管组件还包括锚固钢板9;所述的锚固钢板9设置在相邻的两个单个传感加热单元6之间,与监测管1固定连接。
[0019] 本发明所述的传感加热集成线路7上集成设置加热元件和测温元件。
[0020] 本发明所述的监测管1的材料为钢性材料;所述的套管2的材料为脆性材料。
[0021] 本发明所述的监测管1的材料为不锈钢或铜;所述的套管2的材料为陶瓷。
[0022] 本发明所述的监测管1尺寸规格为外径20mm,壁厚2mm,长600mm。
[0023] 本发明所述的套管2尺寸规格为外径35mm,壁厚5mm,长200mm。
[0024] 使用上述的监测管‑套管组件的裂缝检测方法,所述的检测方法为,对加热元件通电实施多点分散加热,然后降温,通过监测热源降温规律来识别裂缝;
[0025] 传热规律用下式表示:
[0026]
[0027] 式中,ρ是密度的;c是比热;T是温度;{v}是热量传输的速度矢量,等于{vx vy vz}T;{L}是向量运算符;[D]是热传导矩阵;QT是单位体积的产热率;
[0028] 开裂前,监测管‑套管组件的空腔为真空,开裂后,由于空腔的吸力作用,使外界的水被吸入空腔,从而导致与开裂部位对应的传感加热单元周围介质发生改变;
[0029] 由于热传导的传热效率介质的热传导系数有关,根据热传导理论,单位时间从高温物体向低温物体传导的热量表示为:
[0030] q(t)=γ·ζ(t).A (2)
[0031] 式中:t为时间;q(t)为单位时间传导的热量;γ为热传导系数;ζ(t)为t时刻的温度梯度;A为传热面积;
[0032] 由于水的导热系数比真空大得多,因此,当对每个热源实施加热后,开裂部位对应的热源降温速度明显比未开裂部位快,根据这一现象就可确定裂缝的位置。
[0033] 使用前述的裂缝检测方法计算裂缝宽度的方法,缝宽范围内,裂缝宽度与裂缝判别指标具有线性关系:
[0034] ξ=‑0.0789w‑0.3003(R2=0.9914) (4)
[0035] 裂缝判别指标(ξ),裂缝宽度(w)。
[0036] 本发明的有益效果为,1)监测管对监测线路具有保护作用,保证测点存活率,且传感加热单元可在监测管中自由拖动改变测点位置实施移动分布式测量,还可从监测管中取出更换,满足长期监测需求;
[0037] 2)监测管可代替钢筋,与被测结构协同受力;
[0038] 3)提高裂缝监测灵敏度,实现裂缝宽度量化识别。
[0039] 下面结合附图和具体实施方式本发明做进一步解释。

法律保护范围

涉及权利要求数量10:其中独权3项,从权-3项

1.一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件,其特征在于,所述的监测管‑套管组件包括传感加热集成线路(7)、传感加热单元(6)、监测管(1)、套管(2)、密封胶(3)、真空管(4)、真空阀(5);
所述的传感加热单元(6)设置为多个;传感加热单元(6)与传感加热集成线路(7)串联连接;
在所述的多个传感加热单元(6)与传感加热集成线路(7)连接段的外侧整体套设监测管(1);
在单个传感加热单元(6)对应的监测管(1)外侧套设套管(2);
在套管(2)两端的间隙内填设密封胶(3),密封胶(3)将监测管(1)、套管(2)之间的空间设置为密封空间(8);
在监测管(1)、套管(2)之间固定设置真空管(4);
所述的真空管(4)上设置有真空阀(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件,其特征在于,所述的监测管‑套管组件还包括真空泵;所述的真空泵通过真空阀(5)与真空管(4)连接;将密封空间(8)设置为真空空间。
3.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件,其特征在于,所述的监测管‑套管组件还包括锚固钢板(9);所述的锚固钢板(9)设置在相邻的两个单个传感加热单元(6)之间,与监测管(1)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件,其特征在于,所述的传感加热集成线路(7)上集成设置加热元件和测温元件。
5.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件,其特征在于,所述的监测管(1)的材料为钢性材料;所述的套管(2)的材料为脆性材料。
6.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件,其特征在于,所述的监测管(1)的材料为不锈钢或铜;所述的套管(2)的材料为陶瓷。
7.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件,其特征在于,所述的监测管(1)尺寸规格为外径20mm,壁厚2mm,长600mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土结构裂缝检测的监测管‑套管组件,其特征在于,所述的套管(2)尺寸规格为外径35mm,壁厚5mm,长200mm。
9.使用权利要求1所述的监测管‑套管组件的裂缝检测方法,其特征在于,所述的检测方法为,对加热元件通电实施多点分散加热,然后降温,通过监测热源降温规律来识别裂缝;
传热规律用下式表示:
T
式中,ρ是密度的;c是比热;T是温度;{v}是热量传输的速度矢量,等于{vx vyvz} ;{L}是向量运算符;[D]是热传导矩阵;QT是单位体积的产热率;
开裂前,监测管‑套管组件的空腔为真空,开裂后,由于空腔的吸力作用,使外界的水被吸入空腔,从而导致与开裂部位对应的传感加热单元周围介质发生改变;
由于热传导的传热效率介质的热传导系数有关,根据热传导理论,单位时间从高温物体向低温物体传导的热量表示为:
q(t)=γ·ζ(t).A    (2)
式中:t为时间;q(t)为单位时间传导的热量;γ为热传导系数;ζ(t)为t时刻的温度梯度;A为传热面积;
由于水的导热系数比真空大得多,因此,当对每个热源实施加热后,开裂部位对应的热源降温速度明显比未开裂部位快,根据这一现象就可确定裂缝的位置。
10.使用权利要求9所述的裂缝检测方法计算裂缝宽度的方法,其特征在于,缝宽范围内,裂缝宽度与裂缝判别指标具有线性关系:
2
ξ=‑0.0789w‑0.3003(R=0.9914)    (4)
裂缝判别指标(ξ),裂缝宽度(w)。

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