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应力波在桥梁预应力结构中的传播特性及其应用
| 论文题名： | 应力波在桥梁预应力结构中的传播特性及其应用 |
| 关键词： | 应力波检测;预应力结构;传播特性;混凝土桥 |
| 摘要： | 预应力混凝土桥是以预应力混凝土作为上部结构的桥梁，预应力管道注浆作为后张预应力桥梁的关键工序，其注浆质量直接影响桥梁的安全性和耐久性。预应力管道注浆质量的检测为加强桥梁预应力管道注浆施工质量过程控制、消除工程质量隐患以及确保桥梁的设计使用寿命具有重要意义。应力波检测法为桥梁预应力管道注浆质量检测的主要方法，研究应力波在桥梁预应力结构中的传播规律有助于合理实施检测方案和对检测数据进行正确的分析。本文的主要研究内容及结果如下： (1)碰撞参数（碰撞速度、半径、材料和结构缺陷）对应力波在结构中传播的影响。采用LS-DYNA有限元软件建立系列碰撞速度、半径、材料和结构缺陷的碰撞体系有限元模型并求解和分析，结果表明：应力波能量辐射系数随碰撞速度的变化可划为三个区域；应力波能量辐射系数随碰撞半径的增加呈总体降低趋势；低密度高弹性模量的碰撞球和高密度低弹性模量的碰撞基体可提高应力波能量辐射系数；应力波能量辐射系数随空洞直径的增加而增加并随空洞距碰撞表面的深度降低而增加。 (2)桥梁预应力混凝土的结构尺寸、管道形状和激发接触时间对应力波在结构中传播的影响。采用ANSYS有限元软件建立系列结构尺寸、管道形状和激发接触时间的桥梁预应力混凝土模型并求解和分析，结果表明：砼体的厚度将影响纵波和横波的分离，砼体横向尺寸会干扰厚度频率的准确提取；管道直径和与应力波传播方向上垂直尺寸的增加，将提高管道应力波回波的强度，并改变纵波与横波的回波幅值分配，使得纵波与横波组成的回波包发生改变；增大接触时间使激发的有效能量应力波频率上限降低并降低缺陷分辨力。 (3)桥梁预应力管道注浆密实度检测数据分析软件的开发及其应用。通过Labview与Matlab结合编写数据处理软件，软件包含读取数据，分析数据和保存数据的功能。并对用ANSYS有限元软件建立的不同管道注浆密实度有限元模型模拟的检测数据进行分析处理，结果表明：可以识别50％以下的管道注浆密实度。采用课题组研制的TH-402预应力波纹管注浆密实度检测仪器对室内预应力管道注浆密实度检测模型进行初步检测试验并对检测数据进行处理，结果表明：课题组研制的TH-402预应力波纹管注浆密实度检测仪可以识别40%的管道注浆密实度。 通过本文的研究，对于采用应力波法检测桥梁预应力管道注浆密实度的实施和数据分析具有一定的参考及指导意义。 |
| 作者： | 雷刚 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 龙士国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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