基于红外热像技术的桥梁结构表面温度监测方法研究.pdf

《基于红外热像技术的桥梁结构表面温度监测方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、建材世器2010年第31卷第1期基于红外热像技术的桥梁结构表面温度监测方法研究徐文冰，徐洪国，万惠文，陈伟(武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉430070)摘要：提出了一种基于红外热成像技术的混凝土桥粱结构表面温度连续监测的新方法，并分析其表面温度场分布特征及影响因素。gt澳,l结果表明：红外热成像技术是一种简便、高效、准确的混凝土结构犯构件温度监测的新方法，可以用于评价结构受环境温度影响的程度、结构温度应力产生的机理和预测混凝土材料温致病害的潜在风险。关键词：无损检测；红外；热成像；温度分布ResearchonMonito

2、ringtheSurfaceTemperatureofBridgeStructurewithInfraredThermographyTechnologyXUWen—bing，WANHui—well，CHENWei(SchoolofMaterialsScienceandEnsnaring，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：Amethodforcontinuousl)rmonitoringthesurfacetemperatureofbridgestruc

3、turewasproposedbyusingthein-fraredthermographytechnology．ThesurfacethermalfieldisestablishedandtheeffectsofvariousfactorsODthesurfacetern—pexaturewereanalyzed．Themethodprovidedcomprehemivedataforevaluatingtheeffectsofenvironmentalfactorsonthetemperaturefieldsoftheco

4、ncretestructure，themechanismoftemperatureeffectsonthethermalstress，andtherisksofthermallyinducedconcretedefects．Keywords：non—destructivetesting；infrared；thermography；temperaturedistribution混凝土结构工程的服役寿命与其所处的环境条件息息相关。环境温度变化对混凝土结构的影响具有明显的局部特性，即不同部位受到瞬时温度变化影响的程度不同。例如，对于

5、结构向阳面，由于直接受到阳光照射。混凝土材料温度升高较快，而背阴面混凝土升温速率则相对较慢。因此，对于同一构件，其背阴面和向阳面存在一定温度差，引起温度应力。当混凝土构件受到其他结构构件约束时，温度变化将引起构件内部产生温度应力，并且将对约束构件产生外加作用。在现有结构设计和评估过程中，环境温度对结构产生的温度效应多采用附加温度荷载的方法。即假定所有结构构件处于某恒定温度条件，计算各构件内部所产生的温度应力。但是，实践表明，由于桥梁各构件表面与环境接触面积不同、日照条件不同以及构件形式、尺寸不同等因素，它们实际具有不同的温度效

6、应，并且温度变化速率各不相同。红外成像检测技术是20世纪发展起来的一种新的无损检测技术，通过接收物体发出的红外辐射，将其热像显示在图片上，通过测量结构表面的温度场分布情况来判断结构的内部缺陷，具有无损，直观、非接触、大面积扫查等特点。红外检测技术在电力工业、石油工业、钢铁冶金工业、交通运输等行业应用较多，是目前热故障诊断和检测领域先进的有效的方法之一【1J。目前，建筑行业也越来越多的应用红外检测技术来检测路面、房屋结构的病害、缺陷等，为准确检测结构的安全性提供一种有效的手段和可靠的判断依据。792010年第31卷第1期作者提出

7、一种基于红外热成像技术的桥梁结构表面温度监测的实时连续方法，并以内蒙古东部地区某大型薄壁墩桥梁结构为检测对象，对其表面温度分布进行连续监测，分析不同气候条件对桥梁结构表面温度分布产生的影响，为类似结构的温度应力设计和开裂风险评估提供可靠数据。1红外热成像技术1．1红外检测原理在自然界，当物体的温度高于绝对零度(一273K)时，由于其内部分子的热运动或原子无规则热运动的存在，会不断地向空间进行红外辐射。根据斯蒂芬．波尔兹曼定律，物体表面每一辐射单元的热辐射能量与该单元绝对温度的四次方成正比[2]M=￡3T4(1)式中，M为辐射单

8、元的热辐射能量；￡为辐射单元表面发射率；艿为斯蒂芬一波尔兹曼常数，5．67×10娟(w·m-2·k．4)；T为辐射单元表面温度，K。由于物体表面存在一个热辐射能量场，相应有一个温度分布场。红外图像的亮暗反映出物体表面温度的高低，通过对物体表面温度及温度场的监测便可判断物体是否