一种钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法

本发明涉及建筑工程施工，尤其涉及一种钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法。

背景技术：

1、钢壳混凝土索塔是一种将钢壳与核心混凝土组合受力的新型结构形式，钢壳与混凝土之间的界面粘结质量是确保两者协同工作的关键。若界面出现剥离缺陷，钢壳对混凝土的约束作用将减弱，可能导致结构承载能力下降，甚至引发局部失稳。因此，对钢壳混凝土索塔的界面粘结质量进行有效检测，具有重要的工程意义。

2、目前，针对钢管混凝土构件的界面剥离缺陷检测，已有一些较为成熟的技术方法。其中，压电阻抗法通过在结构表面或内部埋设压电传感器，测量传感器与主体结构所构成的机电耦合系统的阻抗谱，利用阻抗谱的变化来识别界面粘结状态。该方法灵敏度高、响应快，已在圆形、矩形等规则截面的钢管混凝土构件中取得良好应用效果。此外，超声波检测、冲击回波法等成熟的无损检测技术也常用于混凝土内部缺陷的探查。

3、然而，钢壳混凝土索塔与常规钢管混凝土构件在构造上存在显著差异。为满足复杂的受力需求，索塔内部通常布设有大量加劲肋、对拉角钢以及密集的钢筋网。内部构造的复杂性使得钢壳混凝土索塔的力学特性异于传统钢管混凝土结构，既有检测方法难以直接移植应用。与此同时，复杂的内部构造亦不利于混凝土的密实填充，增大了钢壳与混凝土之间实现良好粘结的难度，因而更加需要探索一种检测方法，以准确地评估钢壳混凝土索塔的界面粘结质量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的主要技术问题是提供一种检测方法，能够准确地评估钢壳混凝土索塔的界面粘结质量。

2、为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，包括以下步骤：

3、步骤1，此步包括：

4、步骤11，在钢壳内填充混凝土，以制作钢壳混凝土索塔的足尺局部模型；所述足尺模型具有直边、外圆弧边及内圆弧边这三个检测区域；

5、步骤12，在所述直边、外圆弧边及内圆弧边的钢壳外表面布设测点，并在测点安设压电传感器；

6、步骤2，此步包括：

7、步骤21，对测点的压电传感器施加不同频率的激励信号，以对压电传感器与钢壳、混凝土所构成的机电耦合系统的阻抗模值进行扫频测量，将测量曲线中出现明显波峰波谷的频段确定为检测频段；

8、步骤22，建立界面粘结质量的评估指标，所述评估指标为机电耦合阻抗均方根差值rmsd，其计算公式为：

9、；         ①

10、其中，表示该检测频段内所取的频率点的数目，表示所述检测频段内的第个频率点，表示压电传感器在第个频率点的阻抗测量值，表示压电传感器在第个频率点的阻抗基准值；

11、步骤3，测量所有测点的机电耦合阻抗，分别对直边、外圆弧边及内圆弧边这三个检测区域的测量值进行独立的统计分析与异常判断；对于每一个检测区域，所述统计分析与异常判断包括：

12、步骤31：选取阻抗曲线光滑无明显波动且吻合度良好的测点的机电耦合阻抗值作为所述阻抗基准值，计算该检测区域中其余各测点相对于阻抗基准值的评估指标；

13、步骤32：对该检测区域各测点的评估指标进行统计分析，基于95%保证率计算该检测区域的异常判断上限值；

14、步骤33，将该检测区域各测点的评估指标与异常判断上限值进行比较，以判定该测点是否存在界面剥离缺陷；

15、步骤4，分别对直边、外圆弧边及内圆弧边这三个检测区域中的健康测点进行验证性分析；所述健康测点指在步骤3中未被判定为存在界面剥离缺陷的测点；对于每一个检测区域，所述验证性分析包括：以该检测区域所有健康测点的阻抗平均值作为所述阻抗基准值，按①式重新计算各健康测点的所述评估指标，接着评估各健康测点的评估指标是否均在预设区间内。

16、在一较佳实施例中，在步骤32中，一个检测区域的异常判断上限值的计算方法为：

17、步骤321，将该检测区域内所有测点的rmsd值排列为，将该数列中第一个出现明显增幅的rmsd值以及排在其之前的所有rmsd组成为计算数据集；

18、步骤322，按②式计算所述计算数据集的异常判断上限值：

19、；                       ②

20、其中，、分别为所述计算数据集的平均值、标准差，为按规范取值的统计系数，在测点数小于或等于20时均取1.65。

21、在一较佳实施例中，所述足尺局部模型呈带圆角的l字形，其直边包括设于钢壳外表面的长直边和短直边。

22、在一较佳实施例中，在步骤12中，对所述长直边和短直边这两个检测区域单独布设测点；在步骤31中，对所述长直边与短直边这两个检测区域分开计算其内测点的评估指标；在步骤32中，所述长直边与短直边这两个检测区域的测点合并至一起计算异常判断上限值。

23、在一较佳实施例中，在步骤4中，所述长直边和短直边这两个检测区域内的健康测点合并至一起进行验证性分析。

24、在一较佳实施例中，在步骤4中，对于同一个检测区域，所述验证性分析还包括：观察该检测区域内所有测点的机电耦合阻抗曲线的离散度。

25、在一较佳实施例中，在步骤21中，所述检测频段为100khz至600khz。

26、在一较佳实施例中，在步骤4中，所述预设区间为[0,10%]。

27、在一较佳实施例中，在步骤11中，所述足尺模型为所述钢壳混凝土索塔的标准施工节段的1/4截面模型。

28、在一较佳实施例中，所述压电传感器为压电陶瓷片。

29、相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

30、（1）针对钢壳混凝土索塔的复杂截面形态，将检测区域划分为直边、外圆弧边及内圆弧边，各区域独立选取阻抗基准值、计算异常判断上限值，有效消除了不同边界条件和曲率特性对机电耦合阻抗值分析准度的干扰，显著提高了界面剥离缺陷的识别准确性。（2）通过步骤4的验证性分析，以各检测区域所有健康测点的阻抗平均值重新计算评估指标，确保健康测点的机电耦合阻抗值均在预设区间内，同时对阻抗曲线离散度进行观察，有效验证了检测数据的可靠性和评估基准的合理性。（3）采用足尺局部模型进行检测，真实模拟了实际索塔的构造特征和约束边界，使检测结果更具有工程参考价值，可直接指导现场施工质量评估。

1.一种钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：在步骤32中，一个检测区域的异常判断上限值的计算方法为：

3.根据权利要求1所述的钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：所述足尺局部模型的直边包括设于钢壳外表面的长直边和短直边。

4.根据权利要求3所述的钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：在步骤12中，对所述长直边和短直边这两个检测区域单独布设测点；在步骤31中，对所述长直边与短直边这两个检测区域分开计算其内测点的评估指标；在步骤32中，所述长直边与短直边这两个检测区域的测点合并至一起计算异常判断上限值。

5.根据权利要求4所述的钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：在步骤4中，所述长直边和短直边这两个检测区域内的健康测点合并至一起进行验证性分析。

6.根据权利要求1所述的钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：在步骤4中，对于同一个检测区域，所述验证性分析还包括：观察该检测区域内所有测点的机电耦合阻抗曲线的离散度。

7.根据权利要求1所述的钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：在步骤21中，所述检测频段为100khz至600khz。

8.根据权利要求1所述的钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：在步骤4中，所述预设区间为[0,8%]。

9.根据权利要求1所述的钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：在步骤11中，所述足尺模型为所述钢壳混凝土索塔的标准施工节段的1/4截面模型。

10.根据权利要求1所述的钢壳混凝土索塔的界面粘结质量检测方法，其特征在于：所述压电传感器为压电陶瓷片。