杜永峰， 杜進(jìn)府

(1 蘭州理工大學(xué)防震減災(zāi)研究所， 蘭州 730050；2 蘭州理工大學(xué)甘肅省減震隔震國(guó)際合作研究基地， 蘭州 730050)

0 引言

裝配式作為近年來國(guó)家大力倡導(dǎo)的建筑工業(yè)化生產(chǎn)模式，得到了大力的推廣應(yīng)用。鋼筋套筒灌漿連接作為預(yù)制構(gòu)件的主要連接方式之一，通過灌漿料與套筒及鋼筋之間的粘結(jié)以及機(jī)械咬合作用實(shí)現(xiàn)構(gòu)件連接，套筒灌漿質(zhì)量作為影響套筒灌漿連接件力學(xué)性能的重要因素，決定著裝配式結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能[1-2]。但由于受灌漿技術(shù)、施工組織管理、施工人員的專業(yè)素質(zhì)等因素影響，加之鋼筋套筒灌漿連接構(gòu)造復(fù)雜又屬隱蔽工程，在實(shí)際作業(yè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)少漿、漏漿等灌漿質(zhì)量缺陷[3-4]。目前所開發(fā)的套筒灌漿質(zhì)量缺陷檢測(cè)方法主要有預(yù)埋傳感器法、預(yù)埋鋼絲拉拔法、超聲波法以及X射線法，但這些方法在實(shí)際工程應(yīng)用中都存在一定局限性。例如，采用預(yù)埋鋼絲拉拔法，當(dāng)鋼絲的拉拔力處于中間狀態(tài)時(shí)，需要借助其他檢測(cè)手段來判斷套筒灌漿是否飽滿[5]。因此，研究一種經(jīng)濟(jì)、高效的套筒灌漿質(zhì)量缺陷監(jiān)測(cè)方法對(duì)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量控制及安全使用具有重要意義。

近年來，壓電陶瓷材料受到研究人員的廣泛關(guān)注，其具有靈敏度高、響應(yīng)快、可靠性好且集傳感與驅(qū)動(dòng)功能于一體等諸多優(yōu)點(diǎn)，其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和損傷識(shí)別技術(shù)中的應(yīng)用研究已取得豐碩的成果。Wang等[6]通過分析傳感器接收信號(hào)首波時(shí)間與能量變化，對(duì)鋼筋混凝土-纖維增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的脫層現(xiàn)象進(jìn)行了損傷識(shí)別。Yan S等[7]將壓電陶瓷功能元預(yù)先埋入剪力墻結(jié)構(gòu)中，對(duì)在反復(fù)荷載作用下的剪力墻模型破壞過程進(jìn)行了損傷監(jiān)測(cè)。孫威等[8]基于壓電波動(dòng)法，對(duì)混凝土構(gòu)件在荷載作用下裂縫開展過程進(jìn)行了損傷監(jiān)測(cè)研究，并提出了傳感器列陣的損傷近似定位方法。許斌等[9-10]利用壓電陶瓷對(duì)鋼管混凝土柱的鋼管內(nèi)壁與混凝土的界面剝離缺陷及柱芯混凝土空洞缺陷進(jìn)行了損傷識(shí)別研究。

本文在實(shí)驗(yàn)室條件下，制作了一組存在不同類型灌漿質(zhì)量缺陷的灌漿套筒，利用壓電陶瓷功能元對(duì)灌漿質(zhì)量缺陷展開識(shí)別監(jiān)測(cè)研究?；诓▌?dòng)法原理，以傳感器接收信號(hào)幅值和能量值兩種信號(hào)特征參量為研究對(duì)象，提出了基于不同信號(hào)特征參量的套筒灌漿質(zhì)量缺陷識(shí)別指標(biāo)，通過對(duì)比有、無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷狀態(tài)下缺陷識(shí)別指標(biāo)的差異，驗(yàn)證了提出的套筒灌漿質(zhì)量缺陷監(jiān)測(cè)方法的可行性，并利用提出的灌漿質(zhì)量缺陷監(jiān)測(cè)方法對(duì)一裝配式剪力墻模型進(jìn)行套筒灌漿質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)估。

1 套筒灌漿質(zhì)量缺陷識(shí)別的基本原理

1.1 壓電波動(dòng)法原理

壓電波動(dòng)法的基本原理是將壓電陶瓷功能元成對(duì)埋入結(jié)構(gòu)中，一個(gè)作驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生信號(hào)，另一個(gè)作傳感器接收信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播，當(dāng)結(jié)構(gòu)中存在缺陷或損傷時(shí)，會(huì)發(fā)生波的衍射、反射及透射等現(xiàn)象，從而引起傳感器接收信號(hào)能量的衰減、模態(tài)變化及傳播時(shí)間的延遲等。通過分析結(jié)構(gòu)損傷前后傳感器接收信號(hào)產(chǎn)生的差異來識(shí)別結(jié)構(gòu)存在的損傷或缺陷。利用壓電波動(dòng)法的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)原理如圖1所示。

圖1 壓電波動(dòng)分析法示意圖

1.2 小波包理論

在正交小波基礎(chǔ)上發(fā)展而來的小波包變換很好地繼承和發(fā)展了小波分析理論，在多分辨率分析的基礎(chǔ)上，將小波分析沒有分解的高頻部分進(jìn)一步分解，并且能夠根據(jù)被分析信號(hào)的特性，自適應(yīng)地選擇相應(yīng)的頻帶，使之與信號(hào)的頻譜相匹配，提高了時(shí)-頻分辨率，在工程損傷監(jiān)測(cè)中具有更好的應(yīng)用前景[11-12]。

圖2為小波包分析的基本原理。采用小波包分析將各工況下傳感器的監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行分解，S為含有n個(gè)采樣點(diǎn)的原始監(jiān)測(cè)信號(hào)，將S分解為多個(gè)等寬度頻帶的組分信號(hào)，經(jīng)N層小波包分解重構(gòu)后得到末層有2N個(gè)不同頻帶的子信號(hào)Si(i=1,2,…, 2N)，則：

圖2 小波包分解原理圖

S=S1+S2+…+S2N-1+S2N

(1)

文獻(xiàn)[13]定義了表征信號(hào)經(jīng)小波包分解后所得末層信號(hào)中各頻帶子信號(hào)能量的向量為

EI={e1,e2,…,e2N-1,e2N}

(2)

式中ei為末層各頻帶子信號(hào)的能量，且

(3)

式中：n為原始信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)；xk為S分解重構(gòu)后所得末層各頻帶信號(hào)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

信號(hào)S的小波包能量E定義為經(jīng)小波包分解重構(gòu)后所得能量的向量和，即

(4)

2 套筒灌漿質(zhì)量缺陷識(shí)別試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試件制作

根據(jù)形成機(jī)理及原因的不同，套筒灌漿質(zhì)量缺陷可分為常見的三種類型，即套筒端部缺陷、套筒中部缺陷和套筒水平缺陷[14]，各種類型缺陷示意圖見圖3。圖中白色區(qū)域?yàn)楣酀{質(zhì)量缺陷存在位置。

圖3 三種套筒灌漿質(zhì)量缺陷示意圖

試驗(yàn)中，壓電陶瓷片選用上海某公司生產(chǎn)的PZT-5A型圓環(huán)形壓電陶瓷片(后文用PZT表示)，尺寸為38mm×30mm×0.3mm，正負(fù)電極分別在PZT的上下表面，其具體性能參數(shù)見表1。灌漿料選用北京某公司生產(chǎn)的CGMJM-VI型套筒灌漿料，套筒為GT20L型全灌漿套筒。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)四種工況，工況H為無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷的灌漿套筒；工況D1為有端部灌漿質(zhì)量缺陷的灌漿套筒；工況D2為有中部灌漿質(zhì)量缺陷的灌漿套筒；工況D3為存在水平灌漿質(zhì)量缺陷的灌漿套筒。各工況詳細(xì)參數(shù)見表2。三種存在灌漿質(zhì)量缺陷的工況中，對(duì)于端部灌漿缺陷通過實(shí)際漏漿的方式來完成，而對(duì)于中部灌漿缺陷和水平灌漿缺陷而言，由于其在實(shí)際操作中具有一定困難性，因此采用人工模擬缺陷的方式來實(shí)現(xiàn)。

PZT-5A型圓環(huán)形壓電陶瓷片性能參數(shù) 表1

各工況詳細(xì)參數(shù) 表2

試件制作過程主要包括壓電陶瓷功能元和人工模擬灌漿缺陷的制作、壓電智能結(jié)構(gòu)的組裝以及套筒注漿作業(yè)，具體操作如下：

(1)壓電陶瓷功能元與模擬灌漿缺陷的制作

壓電陶瓷功能元的制作包括焊接導(dǎo)線及涂抹防水層。焊接導(dǎo)線時(shí)，首先用丙酮擦拭壓電陶瓷片的表面，去除其表面的氧化膜和油污等，待丙酮風(fēng)干后，將屏蔽導(dǎo)線的兩芯分別焊接在PZT的正負(fù)極，然后將環(huán)氧樹脂和固化劑的混合物均勻地涂抹在陶瓷片的表面進(jìn)行防水處理，厚度約為0.3mm，待其在自然條件下風(fēng)干后，壓電陶瓷功能元制作完成。其具體制作流程見圖4。

圖4 壓電陶瓷功能元制作流程

人工模擬灌漿質(zhì)量缺陷采用竹皮材料制作而成，將0.5mm厚的竹皮裁剪成所需大小的碎片，然后用502膠將其粘貼起來，這樣就形成了內(nèi)部空洞的人工模擬灌漿質(zhì)量缺陷。同時(shí)，在人工模擬灌漿缺陷的表面涂抹一層約0.3mm厚的環(huán)氧樹脂和固化劑的混合物，起到防水和加強(qiáng)竹皮強(qiáng)度的作用。人工模擬灌漿質(zhì)量缺陷實(shí)物圖如圖5所示。

圖5 人工模擬灌漿質(zhì)量缺陷

(2)壓電智能結(jié)構(gòu)的組裝

壓電陶瓷功能元、人工模擬灌漿質(zhì)量缺陷制作完成后，需將壓電陶瓷功能元、人工模擬灌漿質(zhì)量缺陷、灌漿套筒及插入鋼筋組裝到一起。形成帶有自檢測(cè)功能的壓電智能結(jié)構(gòu)，組裝過程見圖6。圖6(b)中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和傳感器分別固定在距離灌漿口的上沿和出漿口的下沿各5mm處，驅(qū)動(dòng)器與傳感器之間的間距為250mm。

圖6 壓電智能結(jié)構(gòu)組裝流程

(3)套筒注漿操作

將灌漿料攪拌均勻，采用手動(dòng)注膠機(jī)依次對(duì)10個(gè)套筒進(jìn)行注漿操作，注漿過程見圖7。對(duì)套筒4而言，先將套筒內(nèi)部注滿灌漿料，然后封堵注漿口，待灌漿料靜置1min后拔出注漿口的橡膠塞，讓灌漿料流出特定體積后，再次封堵注漿口，這樣就在套筒頂端形成了一定體積的灌漿缺陷。漏漿操作如圖8所示。套筒注漿完成后，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d后，進(jìn)行套筒灌漿質(zhì)量缺陷識(shí)別監(jiān)測(cè)試驗(yàn)。

圖7 套筒注漿

圖8 套筒4漏漿

2.2 試驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

試驗(yàn)設(shè)備由函數(shù)/任意波形發(fā)生器(信號(hào)發(fā)生器)、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源以及數(shù)字示波器組成。試驗(yàn)中信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源放大后作用在壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器上，產(chǎn)生的應(yīng)力波經(jīng)灌漿料傳播，被傳感器接收，最后產(chǎn)生的信號(hào)由示波器顯示和存儲(chǔ)。試驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖9所示。

圖9 套筒灌漿質(zhì)量缺陷監(jiān)測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 基于正弦信號(hào)幅值的時(shí)域信號(hào)分析

孫威[15]提出激勵(lì)信號(hào)的頻率是影響損傷識(shí)別效果的重要因素，因此本文采用峰峰值為150V，頻率分別為0.5，1，5，10，20kHz的正弦信號(hào)為激勵(lì)信號(hào)，示波器的采樣頻率為100kHz。信號(hào)分析前，為了消除試驗(yàn)過程中外界環(huán)境噪音和電磁波對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的干擾，利用MATLAB軟件對(duì)各工況傳感器接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理。本文以1kHz為例，選取各工況傳感器接收信號(hào)經(jīng)濾波后的部分時(shí)程曲線作為對(duì)比，結(jié)果如圖10所示。從圖10中可以看出，工況H中的傳感器B1，B2，B3接收信號(hào)的幅值略有不同，但差異性不大。工況D1的傳感器B4在測(cè)試時(shí)未監(jiān)測(cè)到任何信號(hào)，其原因?yàn)楣rD1的灌漿質(zhì)量缺陷為端部全截面灌漿缺陷，且缺陷的高度達(dá)到了50mm，而應(yīng)力波在空氣中的透射能力幾乎為零，故B4傳感器未監(jiān)測(cè)到輸出信號(hào)。工況D2中的傳感器B5，B6，B7接收信號(hào)的幅值相差不大，各傳感器接收信號(hào)的幅值沒有出現(xiàn)隨缺陷高度的增加而明顯減小的現(xiàn)象，其可能原因?yàn)楣rD2中所設(shè)缺陷的橫截面面積相同，改變的是缺陷的高度，而應(yīng)力波在空氣中的透射能力幾乎為零，灌漿質(zhì)量缺陷高度的改變對(duì)應(yīng)力波能量的衰減影響不大。工況D3中的傳感器B8，B9，B10接收信號(hào)的幅值隨缺陷橫截面面積的增加出現(xiàn)明顯的減小現(xiàn)象，缺陷截面面積越大，傳感器接收信號(hào)的幅值越小。

圖10 f=1kHz作用下各工況傳感器接收信號(hào)時(shí)域波形

將傳感器在各頻率作用下接收信號(hào)的幅值繪制在同一張圖上，結(jié)果如圖11所示。從圖11中可以看出，各頻率作用下，相比于無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷工況H，存在灌漿質(zhì)量缺陷工況D1，D2，D3的各傳感器接收信號(hào)幅值都發(fā)生了很大的衰減。

圖11 各頻率下各工況傳感器接收信號(hào)幅值

為了進(jìn)一步分析有、無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷狀態(tài)下，傳感器接收信號(hào)幅值的差異情況，使基于信號(hào)幅值的灌漿質(zhì)量缺陷識(shí)別方法能夠在未知套筒灌漿質(zhì)量缺陷有無(wú)的實(shí)際工程中具有實(shí)用性。本文提出基于信號(hào)幅值的變異系數(shù)缺陷識(shí)別指標(biāo)CV，定義如下：

(5)

(6)

CV作為信號(hào)幅值變異程度的統(tǒng)計(jì)量，可以說明傳感器接收信號(hào)幅值的離散程度。

利用式(5)、式(6)計(jì)算各試驗(yàn)工況傳感器接收信號(hào)的CV值，計(jì)算結(jié)果如表3所示。由表3可以看出，各頻率作用下，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷工況H的CV值都很小，而存在灌漿質(zhì)量缺陷的各工況傳感器接收信號(hào)的CV值則相對(duì)較大，存在灌漿質(zhì)量缺陷時(shí)，傳感器接收信號(hào)CV值最小值為6.71%，而無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷時(shí)，CV值最大值為4.02%。因此建議以CV值為5%作為判定套筒內(nèi)部有、無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷的界限值，當(dāng)CV值小于5%時(shí)，判定套筒內(nèi)部灌漿飽滿，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷。

2.3.2 基于掃頻信號(hào)小波包能量值的時(shí)域信號(hào)分析

掃頻信號(hào)的頻率范圍設(shè)置為0.5～10kHz，掃描時(shí)間為1.4s，示波器的采樣頻率為100kHz。信號(hào)分析前，同樣先對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理。限于篇幅，本文只給出工況H的傳感器B1、工況D2的傳感器B5在掃頻信號(hào)作用下接收信號(hào)時(shí)域波形對(duì)比圖。結(jié)果如圖12所示。

各工況傳感器接收信號(hào)CV值/% 表3

圖12 傳感器B1，B5掃頻信號(hào)作用下接收信號(hào)時(shí)域波形

通過對(duì)比圖12(a)，(b)中傳感器B1，B5接收信號(hào)的幅值發(fā)現(xiàn)，掃頻信號(hào)激勵(lì)下，相比于無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷狀態(tài)，存在灌漿質(zhì)量缺陷的傳感器B5接收信號(hào)幅值發(fā)生了很大的衰減。

對(duì)濾波后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行小波包能量分析，本文采用db9小波對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行三層小波包分解。各試驗(yàn)工況傳感器接收信號(hào)的小波包能量值計(jì)算結(jié)果如表4所示。由表4可以明顯地看出，相比于無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷工況H的各傳感器接收信號(hào)的小波包能量值，存在灌漿質(zhì)量缺陷的各工況傳感器接收信號(hào)的小波包能量值都發(fā)生了很大的衰減。

各工況傳感器接收信號(hào)的小波包能量值 表4

在以上分析的基礎(chǔ)上，本文提出基于小波包能量值的變異系數(shù)缺陷識(shí)別指標(biāo)ECV，定義如下：

(7)

(8)

利用式(7)、式(8)對(duì)試驗(yàn)各工況傳感器接收信號(hào)的ECV進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表5。由表5可以看出，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷工況H的傳感器接收信號(hào)ECV值為6.37%，而存在套筒灌漿質(zhì)量缺陷的各工況中，工況D1的傳感器接收信號(hào)ECV值為58.20%；工況D2的三個(gè)傳感器中，接收信號(hào)ECV最小值為43.99%；工況D3的三個(gè)傳感器中，接收信號(hào)ECV最小值為13.34%。不難看出，存在灌漿質(zhì)量缺陷的各工況傳感器接收信號(hào)ECV值均遠(yuǎn)大于健康工況H的ECV值?？梢姳疚奶岢龅幕诒O(jiān)測(cè)信號(hào)小波包能量值的變異系數(shù)缺陷識(shí)別指標(biāo)ECV對(duì)套筒灌漿質(zhì)量缺陷具有良好的識(shí)別性和敏感性。當(dāng)采用該指標(biāo)進(jìn)行灌漿質(zhì)量評(píng)估時(shí)，建議以ECV值為10%作為判別套筒內(nèi)部有、無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷的界限值。

各工況傳感器接收信號(hào)ECV值 表5

3 灌漿質(zhì)量評(píng)估方法在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

3.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)中預(yù)制裝配式混凝土剪力墻模型由下部的預(yù)制底座和上部的預(yù)制剪力墻兩部分裝配而成，其中底座的尺寸為1.4m×0.6m×0.2m，上部剪力墻的尺寸為1.4m×0.2m×0.7m。預(yù)制裝配式混凝土剪力墻模型的制作過程主要包括底座的預(yù)制、預(yù)埋壓電陶瓷功能元上部剪力墻的預(yù)制以及預(yù)制底座與預(yù)制剪力墻的裝配連接。裝配式混凝土剪力墻模型制作流程如圖13所示。

圖13 預(yù)制裝配式剪力墻制作流程

灌漿操作完成后，在實(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)28d后進(jìn)行套筒灌漿質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)估試驗(yàn)。試驗(yàn)激勵(lì)信號(hào)分別采用峰峰值為150V，頻率為1，5kHz的正弦信號(hào)和頻率范圍為0.5～10kHz的正弦線性掃頻信號(hào)，試驗(yàn)監(jiān)測(cè)如圖14所示。

圖14 套筒灌漿質(zhì)量監(jiān)測(cè)試驗(yàn)

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.2.1 灌漿質(zhì)量評(píng)估(缺陷識(shí)別指標(biāo)CV)

各傳感器在1，5kHz正弦信號(hào)作用下接收信號(hào)幅值大小如圖15所示。

圖15 1，5kHz正弦信號(hào)作用下傳感器接收信號(hào)幅值

利用式(5)、式(6)對(duì)傳感器接收信號(hào)的CV值進(jìn)行計(jì)算得出，1kHz正弦信號(hào)作用下，傳感器B1～B7接收信號(hào)的CV值為3.84%，5kHz正弦信號(hào)作用下，傳感器接收信號(hào)的CV值為3.51%，根據(jù)2.3.1節(jié)提出的5%的有、無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷判別界限值，初步判定預(yù)制裝配式剪力墻套筒內(nèi)部灌漿飽滿，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷。

3.2.2 灌漿質(zhì)量評(píng)估(缺陷識(shí)別指標(biāo)ECV)

采用db9小波對(duì)濾波后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行三層小波包分解，對(duì)分解重構(gòu)后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行小波包能量值計(jì)算，各傳感器接收信號(hào)的小波包能量值計(jì)算結(jié)果見表6。

各傳感器接收信號(hào)小波包能量值 表6

利用式(7)、式(8)對(duì)傳感器接收信號(hào)的ECV值進(jìn)行計(jì)算，其值大小為6.86%。根據(jù)2.3.2節(jié)提出的ECV值為10%的判別套筒內(nèi)部有、無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷的界限值，初步判定預(yù)制裝配式剪力墻套筒內(nèi)部灌漿飽滿，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷。

3.3 裝配式剪力墻灌漿質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果的驗(yàn)證

通過CV和ECV兩個(gè)缺陷識(shí)別指標(biāo)判定裝配式剪力墻套筒內(nèi)部灌漿飽滿，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷。為了進(jìn)一步驗(yàn)證缺陷識(shí)別指標(biāo)CV和ECV判別結(jié)果的準(zhǔn)確性，將埋置在剪力墻內(nèi)部的7個(gè)套筒取出并沿套筒的縱向長(zhǎng)度方向?qū)⑵淦书_，對(duì)套筒內(nèi)部的灌漿質(zhì)量情況進(jìn)行直接觀察。圖16為套筒內(nèi)部灌漿質(zhì)量情況詳圖。從圖16中可以明顯地看出，7個(gè)套筒內(nèi)部的灌漿料均填充飽滿，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷的存在。剖切驗(yàn)證結(jié)果與利用缺陷識(shí)別指標(biāo)CV和ECV的判別結(jié)果完全一致，證明了本文提出的灌漿質(zhì)量缺陷監(jiān)測(cè)方法在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的適用性。

圖16 套筒內(nèi)部灌漿質(zhì)量情況

4 結(jié)論

(1)各頻率作用下，存在套筒灌漿質(zhì)量缺陷時(shí)，基于正弦信號(hào)幅值的變異系數(shù)缺陷識(shí)別指標(biāo)CV最小值為6.71%，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷時(shí)，CV最大值為4.02%。建議以CV值為5%作為判定套筒內(nèi)部有、無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷的界限值，當(dāng)CV值小于5%時(shí)，判定套筒內(nèi)部灌漿飽滿，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷。

(2)基于小波包能量值的變異系數(shù)缺陷識(shí)別指標(biāo)ECV對(duì)套筒灌漿質(zhì)量缺陷具有良好的識(shí)別性和敏感性。無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷時(shí)，ECV值為6.37%；而存在套筒灌漿質(zhì)量缺陷時(shí)，ECV最小值為13.34%。建議以ECV值為10%作為判別套筒內(nèi)部有、無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷的界限值。當(dāng)ECV值小于10%時(shí)，判定套筒內(nèi)部灌漿飽滿，無(wú)灌漿質(zhì)量缺陷。

(3)利用缺陷識(shí)別指標(biāo)CV和ECV的裝配式剪力墻套筒灌漿質(zhì)量評(píng)估結(jié)果與實(shí)際剖切驗(yàn)證結(jié)果一致，證明了本文提出的利用壓電陶瓷的灌漿質(zhì)量缺陷監(jiān)測(cè)方法的可行性，同時(shí)也驗(yàn)證了本文提出的5%和10%兩個(gè)缺陷識(shí)別指標(biāo)判別界限值在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的適用性。