基于導(dǎo)波法的鋼管混凝土構(gòu)件缺陷檢測(cè)影響因素研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)因其合理地利用鋼管和混凝土的材料特性，受力性能大幅提升而備受關(guān)注，又因其施工快速簡便而得到廣泛運(yùn)用。然而，當(dāng)施工不善時(shí)，構(gòu)件中容易出現(xiàn)裂縫、脫空等缺陷，這將影響到鋼管混凝土構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的整體受力性能。因此，如何快速地發(fā)現(xiàn)鋼管混凝土構(gòu)件的缺陷并判斷缺陷的位置和大小是缺陷檢測(cè)的關(guān)鍵。目前的檢測(cè)方法有人工敲擊法、光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)法等，但往往檢測(cè)繁瑣且易漏測(cè)，而基于導(dǎo)波法的缺陷檢測(cè)由于耗費(fèi)低、效率高、檢測(cè)全面、操作簡便且適用范圍廣而受到

2、關(guān)注。為此，本文通過分析導(dǎo)波在鋼管混凝土構(gòu)件中的傳播特性，對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的缺陷檢測(cè)影響因素及存在缺陷時(shí)的導(dǎo)波響應(yīng)進(jìn)行研究?；诖?，本文開展以下研究工作：
　　進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件導(dǎo)波傳遞波動(dòng)方程推導(dǎo)及比對(duì)，根據(jù)動(dòng)力學(xué)理論，獲得了導(dǎo)波檢測(cè)中鋼管混凝土構(gòu)件的等效面積、等效剛度、等效密度和等效阻尼系數(shù)為后續(xù)構(gòu)件整體分析進(jìn)行簡化。并在彈性范圍內(nèi)推導(dǎo)了鋼管混凝土構(gòu)件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)方程，明確底端邊界條件對(duì)回波信號(hào)的影響，分別有剛度E、密度、構(gòu)件截

3、面面積A和構(gòu)件長度L等影響因素，為后續(xù)因素分析提供了條件。并將理論解與有限元模擬結(jié)果進(jìn)行比較，證實(shí)建模方法的合理性，為后續(xù)數(shù)值模擬分析提供了理論基礎(chǔ)。
　　對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件初始條件對(duì)導(dǎo)波傳播的影響進(jìn)行研究，基于ABAQUS有限元軟件和MATLAB編程軟件，通過對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的頻散理論和波的傳播效果進(jìn)行了分析，確定了基于頻散方程、傳播速度以及構(gòu)件尺寸的激勵(lì)首波類型確定方法；并基于ABAQUS有限元軟件進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件的導(dǎo)波檢測(cè)數(shù)

4、值模擬，分析導(dǎo)波信號(hào)激勵(lì)區(qū)域和信號(hào)提取區(qū)域改變所引起的變化，確定了導(dǎo)波信號(hào)激勵(lì)區(qū)域和信號(hào)提取區(qū)域的合理范圍；同時(shí)，研究構(gòu)件材料本身的剛度、泊松比及密度的變化對(duì)導(dǎo)波傳播的影響，簡化其與波速、幅值的關(guān)系。
　　進(jìn)行介質(zhì)多相性及缺陷回波信號(hào)幅值分析，基于蒙特卡洛原理建立二維隨機(jī)骨料細(xì)觀模型，并建立了三維多層骨料模型，研究了鋼管混凝土介質(zhì)多相性對(duì)導(dǎo)波傳播的影響；在鋼管混凝土構(gòu)件中建立軸向缺陷進(jìn)行缺陷回波信號(hào)幅值變化分析，獲得了軸向缺陷大小