详情

原文传递水泥混凝土板超声检测技术研究

论文题名：	水泥混凝土板超声检测技术研究
关键词：	高速公路;水泥混凝土板;超声检测技术;厚度评定;强度指标
摘要：	目前，水泥混凝土板在施工及运营过程中强度、厚度指标的检测主要是通过取芯的方法来实现。而该方法具有一定的破坏性、速度慢、代表性差等缺点，并且取芯的位置需要及时的修复，这也造成了一定的质量隐患。因此，急需一种无损、快速、准确的评定水泥混凝土板强度、厚度指标的方法。超声是一种人们所熟知的、应用范围广泛的检测方法。该方法具有穿透能力强，操作方便，检测速度快等优点而使其成为结构检测的首选。超声直达波对测法在具有两个以上检测表面的结构或构件中研究较多，因可准确识别直达纵波的起跳点位置，所以研究的比较成熟；而在具有单一检测表面的水泥混凝土结构的厚度及强度指标评定时，却存在着强度推定精度较低，信号信噪比低及反射波起跳点难以识别等问题，故本文开展了相应方面的研究。　　首先，在用超声平测法评定水泥混凝土板强度指标时，由于只考虑超声声速的单参数数学模型的强度推定精度比较低。所以，为了提高超声法评定水泥混凝土板强度的精度，本文开展了强度等级为 C20、C25、C35及C40水泥混凝土的多参数强度推定模型的应用研究。在声波传播过程中，由于混凝土物性以及检测距离的变化，除声速以外的其它声参数也会随之而变化，这种变化也应被考虑到强度推定的数学模型中。为此，本文通过理论分析建立相应的多参数数学模型，分别是声速、衰减系数I与抗压强度，声速、衰减系数Ⅱ和抗压强度，及声速、衰减系数Ⅰ、衰减系数Ⅱ与抗压强度之间的三参数数学模型关系。通过与单参数模型的相关系数对比，多参数强度推定模型相关系数较高；在实验室浇筑强度等级为C20、C25、C35及C40的足尺寸小板试件，初步开展了多参数强度模型在水泥混凝土板抗压强度推定方面的应用研究，通过与预留试块实测对比，多参数模型强度推定精度较高。　　其次，在超声检测水泥混凝土板的过程中存在多种噪声，如滤波方法不当，将导致超声信号信噪比较低，使得在超声平测法检测水泥混凝土板厚度指标时，反射波起跳点愈加难以识别。所以，本文开展了超声检测水泥混凝土板多小波提升框架的信号去噪技术的应用研究。由传统的单小波作为多小波提升模型的基础小波，并且根据实际应用的需要可以选用不同的单小波。在此模型基础上，选用多种小波作提升变换，结合综合阈值滤波法，以信噪比及均方根误差作为评价指标，以此确定最优的基础小波。从而实现多小波提升框架的超声检测水泥混凝土板信号去噪技术的应用。　　最后，在用超声反射法检测评定水泥混凝土板厚度时，反射波起跳点难以识别，所以本文开展了反射波起跳点识别方法的研究。本论文采用“两阶段法”识别反射波首波信号起跳点位置。该方法基于惠更斯原理，结合声波的传播特性，应用数学分析、波形分析，判断反射纵波首波起跳点位置，以此来确定其相应的声参量。并在实验室浇筑不同强度等级、不同板厚及不同界面接触类型的水泥混凝土结构的足尺寸小板试件，初步进行了超声反射波起跳点识别技术的应用研究，效果较好。　　基于以上的研究成果，并在“十一五”国家科技支撑计划重点项目（编号：2006BAJ18B05）支持下，对贵遵高速公路水泥混凝土路段进行了工程实体检测，对水泥混凝土板的厚度进行了评定，并通过计算厚度与芯样的实测厚度进行了水泥混凝土板的厚度对比验证，结果表明：应用该方法对水泥混凝土板的厚度评定精度较高。
作者：	王正君
专业：	道路与铁道工程
导师：	谭忆秋
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文