一種基于數據切片的圓柱形橋墩質量檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于工程質量檢測技術領域，具體涉及一種基于數據切片的圓柱形橋墩質量檢測方法。
【背景技術】
[0002]橋墩是橋梁的主要支撐結構，其承載能力和耐久性問題直接影響到橋梁結構的整體安全性。由于受自然環境、偶然沖擊以及混凝土老化等多種因素的影響，既使在正常運營情況下，橋墩往往也會出現不同程度的損傷。因此，需要對橋墩質量進行定期檢測，從而保證其使用安全性。
[0003]目前，檢測橋墩質量常用的方法包括:回彈法、鉆芯法、后裝拔出法等。其中，回彈法只能檢測橋鄭混凝土表層硬度，無法對橋鄭內部缺陷進行檢測；鉆芯法和后裝拔出法屬于半破損檢測法，會對橋墩結構造成局部破壞，雖然不會影響構件承載力，但不足之處是，需要修補局部破壞處，因此，具有較大的使用局限性。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種基于數據切片的圓柱形橋墩質量檢測方法，可有效解決上述問題。
[0005]本發明采用的技術方案如下:
[0006]本發明提供一種基于數據切片的圓柱形橋墩質量檢測方法，包括以下步驟:
[0007]SI，對圓柱形橋墩進行質量檢測，采集得到原始檢測數據記錄；具體方法為:
[0008]S1.1，設置探測雷達的初始儀器參數值，包括:采樣頻率和掃描速率，其中，掃描速率的單位為道/秒，或道/米；
[0009]S1.2，在所述圓柱形橋墩的外表面選取η個與圓柱形橋墩的軸心線垂直的環形測線；
[0010]以所述圓柱形橋墩的軸心線為Z軸，每個所述環形測線所在的平面分別定義為XOY平面，記錄每個所述環形測線的Z值；
[0011]S1.3，對于每個所述環形測線，以X軸正方向與所述環形測線的交點位置定義為測線起點，從所述測線起點開始，按掃描速率移動雷達天線掃描一周并進行檢測記錄，由此記錄得到剖面數據記錄；其中，所述剖面數據記錄由m道數據記錄組成，并且，按掃描先后順序，將所述m道數據記錄分別記為:第I道數據記錄、第2道數據記錄、第3道數據記錄…第m道數據記錄；
[0012]每道數據記錄的采集方式為:當雷達天線沿所述環形測線移動到任意一個探測點時，使雷達天線與所述探測點緊密接觸，然后，雷達天線朝向所述環形測線的中心方向發射電磁脈沖，并記錄不斷接收到的反射波的雙程走時t和振幅A，由此得到該探測點所對應的一道數據記錄；
[0013]S1.4，設共選取P個環形測線，則共記錄得到P個剖面數據記錄，所述P個剖面數據記錄即為所述原始檢測數據記錄；
[0014]S2，對所述原始檢測數據記錄中的振幅A進行數字信號處理，得到處理后的檢測數據，將處理后的檢測數據記作λ ；
[0015]S3，對所述處理后的檢測數據進行分析，計算得到每個剖面數據記錄中每道數據記錄中的每個采樣點的三維空間坐標值；具體分析方法如下:
[0016]S3.1，對于任意的所述環形測線，總道數m和圓柱形橋墩的半徑r已知，則依據下式計算得到相鄰道之間的夾角α ；
[0017]a = 2 JT /(m-1)；
[0018]S3.2，將m道數據記錄按掃描先后順序，依次記為:第I道數據記錄、第2道數據記錄…第m道數據記錄；
[0019]對于任意的第i道數據記錄，按采樣規則設共選取y個采樣點，按雙程走時由小而大的順序，將I個采樣點依次記為TpP^Py;
[0020]將電磁波在混凝土中的傳播速度記作V，則各個采樣點的深度值S通過以下公式計算:
[0021]S = vP/2 ；
[0022]其中，P為采樣點的雙程走時；
[0023]由此得到各個采樣點的深度值，將Pp Pf Py的深度值依次記為:S 1、S2-Sy;
[0024]則:建立直角坐標系，其中，X軸方向即為S1.3中的X軸正方向；
[0025]對于y個采樣點中任意一個采樣點Pi，其深度值為Si;其在所述直角坐標系中的二維坐標分別為:
[0026]Xi= (1-Si)Cosai;
[0027]Yi= (1-Si)Sinai;
[0028]其中，ai= a Q-1);
[0029]S3.3，由此計算得到每個環形測線中所有采樣點的二維坐標；由于環形測線的深度值z已知，即將所有采樣點的二維坐標轉化為三維空間坐標；
[0030]S4，基于三維成像軟件，以每個采樣點的三維空間坐標值以及進行過數字信號處理后的參數λ值作為輸入，得到反映橋墩澆注質量缺陷的雷達檢測三維成像圖。
[0031]優選的，S1.3中，X軸正方向為正東方向或者道路線路前進方向。
[0032]優選的，S2具體為:
[0033]對所述原始檢測數據記錄中的振幅A進行零點校正、增益、濾波和譜能比分析，然后，對每道數據記錄按設定取樣間隔進行抽樣，得到處理后的檢測數據記錄。
[0034]優選的，S4中，在所述雷達檢測三維成像圖中，通過不同的色度顯示各個采樣點的檢測數據入。
[0035]本發明的有益效果如下:
[0036](I)在不影響混凝土性能的前提下，對圓柱形橋墩內部質量進行無損檢測，并且，可采用簡單的方法，快速重建橋墩澆注質量缺陷三維成像圖，更為直觀的反映出混凝土內部缺陷的位置、形狀及范圍，并且具有更高的準確性和可靠性。
[0037](2)具有檢測成本低和三維成像速度快的優點，可大范圍推廣使用。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發明提供的基于數據切片的圓柱形橋墩質量檢測方法的流程示意圖；
[0039]圖2為圓柱形橋墩的軸向剖面圖；
[0040]圖3為任意一個環形測線的剖面圖；
[0041]圖4為采集得到的一個剖面數據記錄圖；
[0042]圖5為三維成像圖的一個示意圖。
【具體實施方式】
[0043]以下結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0044]如圖1所示，本發明提供一種基于數據切片的圓柱形橋墩質量檢測方法，包括以下步驟:
[0045]SI，對圓柱形橋墩進行質量檢測，采集得到原始檢測數據記錄；具體方法為:
[0046]S1.1，設置探測雷達的初始儀器參數值，包括:采樣頻率和掃描速率，其中，掃描速率的單位為道/秒，或道/米；
[0047]S1.2，在所述圓柱形橋墩的外表面選取η個與圓柱形橋墩的軸心線垂直的環形測線；如圖2所示，為圓柱形橋墩的軸向剖面圖；
[0048]以所述圓柱形橋墩的軸心線為Z軸，每個所述環形測線所在的平面分別定義為XOY平面，記錄每個所述環形測線的Z值；實際應用中，為簡化操作，對于每個XOY平面，可均定義X軸正方向為正東方向。當然，也可采取其他定義方式，例如，道路線路前進方向定義為X軸正方向，但需保證各個環形測線所對應的X軸正方向均相同。
[0049]S1.3，對于每個所述環形測線，參考圖3，為任意一個環形測線的剖面圖，以X軸正方向與所述環形測線的交點位置定義為測線起點，即:圖3中BI點為測線起點；從所述測線起點開始，按掃描速率移動雷達天線掃描一周并進行檢測記錄，由此記錄得到剖面數據記錄；其中，所述剖面數據記錄由m道數據記錄組成，并且，按掃描先后順序，將所述m道數據記錄分別記為:第I道數據記錄、第2道數據記錄、第3道數據記錄…第m道數據記錄；
[0050]每道數據記錄的采集方式為:
[0051]當雷達天線沿所述環形測線移動到任意一個探測點時，使雷達天線與所述探測點緊密接觸，然后，雷達天線朝向所述環形測線的中心方向發射電磁脈沖，并記錄不斷接收到的反射波的雙程走時t和振幅A，由此得到該探測點所對應的一道數據記錄；
[0052]假設一個環形測線共設置m個探測點，則共得到m道數據記錄，如圖4所示，為采集得到的一個剖面數據記錄圖；
[0053]S1.4，設共選取P個環形測線，則共記錄得到P個剖面數據記錄，所述P個剖面數據記錄即為所述原始檢測數據記錄；
[0054]S2，對所述原始檢測數據記錄中的振幅A進行數字信號處理，得到處理后的檢測數據，將處理后的檢測數據記作λ ；
[0055]具體為:
[0056]對所述原始檢測數據記錄中的振幅A進行零點校正、增益、濾波和譜能比分