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原文传递表面波法检测船闸混凝土裂缝技术研究

论文题名：	表面波法检测船闸混凝土裂缝技术研究
关键词：	船闸工程;混凝土裂缝现象;表面波法;检测效果
摘要：	目前，在工程中常用的，无损检测技术有超声法、冲击回波法、射线法、声发射法、脉冲回波法、雷达法、红外热像法等。　　冲击回波法和超声脉冲波特别是超声脉冲波衰减较大，探测深度有限，无法满足大体积混凝土结构的检测精度要求。因此，需要进一步寻求适合于大体积混凝土裂缝检测的方法。　　本论文利用Rayleigh波法对混凝土表面裂缝和内部缺陷进行检测展开试验和理论研究，并取得部分有益结论。　　(1)利用瞬态R波法对混凝土表面裂缝检测进行试验研究和有限元分析。　　傅里叶透射系数法由于频率取决于裂缝深度，频率不同，裂缝深度与信号透射系数之间的关系亦不同，透射系数法对裂缝深度估计离散性很大。　　R波谱能量透射比法基于自我校正的傅里叶透射系数法，在试验测量中可看到谱能量比法对裂缝深度变化很敏感，对混凝土配合比变化不敏感，当裂缝深度H≤100mm，谱能量透射比下降较快;当裂缝深度100≤H≤140mm，谱能量透射比随着缝深增加缓慢减小。此外，当信号一致性指标SC（f）取值为0.85～0.95，谱能量透射比法计算的缝深变异较小。本研究得出裂缝深度与谱能量比的四参数幂函数拟合公式。在有限元分析中谱能量比对裂缝深度变化的敏感性较强，而傅里叶透射系数则变化不明显。研究得到了归一化裂缝深度（H/λm）与谱能量比的四参数幂函数拟合公式。此外，研究了传感器位置不同对谱能量比的影响，在裂缝位置一定时，近振源谱能量比较高。　　采用R波幅值因子法检测裂缝的精度随着裂缝深度的增加而降低。当裂缝深度大于测量面的传感器与裂缝间距时，检测时可会将沿着测试面或其他较短路径。当相对缝深H/λ从0增加到1，归一化幅值因子下降较快。当相对缝深H/λ大于1，归一化幅值因子下降很慢。因此R波幅值因子法适于波长大于裂缝深度的情况。分别采用直径分别为25mm、35mm的冲击小球测试缝深误差。随着小球直径的增加，测量缝深的精度提高。　　(2)利用R波谱能量比检测裂缝的试验。制作了一个素混凝土板、素混凝土试块和以及单层钢筋和双层钢筋混凝土试块。利用冲击回波法检测混凝土的板厚以及水平裂缝深度，并利用时间差法检测板上的深度分别为0.15m及0.3m的裂缝，其测量误差均小于10％，说明方法有效。通过对双层钢筋混凝土试块的裂缝深度测量分析发现，钢筋对裂缝测量的影响较小，且当传感器间距400mm时的测量值较为接近实际裂缝深度，随传感器间距的增大所测得裂缝深度逐渐变小。在双裂缝试验测量中，在裂缝尖端弹性波产生衍射或反射，使接收器接收的能量变小，所得裂缝深度较实际的裂缝深度大。在多个裂缝的测量中随裂缝数量的增加，所测得的裂缝深度与实际深度的误差亦增加。　　利用R波法进行大体积混凝土缺陷无损检测技术，检测船闸大体积混凝土缺陷，其成果可直接为实际工程提供技术支撑，优化设计、施工、检测方案，确保工程运营行安全。
作者：	阎更新
专业：	建筑与土木工程
导师：	陈瑛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文