預(yù)應(yīng)力混凝土中超聲波檢測方式的數(shù)值模擬研究.pdf

1、預(yù)應(yīng)力混凝土梁具有跨徑大、抗沖切能力強(qiáng)、方便現(xiàn)澆剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在不同結(jié)構(gòu)體系橋梁建設(shè)中，但是由于施工工藝及人為誤差等因素，導(dǎo)致梁體內(nèi)部常出現(xiàn)不同種類缺陷。對預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行科學(xué)合理的無損檢測是目前國內(nèi)橋梁界亟需解決的一個難題。
　　隨著超聲波理論研究的逐步完善以及檢測儀器變得更加經(jīng)濟(jì)高效，超聲波被廣泛應(yīng)用于混凝土無損檢測領(lǐng)域。實(shí)際混凝土梁是含骨料、水泥漿、鋼筋、空洞及孔隙等的多相復(fù)合材料，預(yù)應(yīng)力混凝土梁中還

2、包括張拉鋼絞線和波紋管。利用超聲波對預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行無損檢測時，會出現(xiàn)多重散射、強(qiáng)衰減吸收以及波型轉(zhuǎn)換，使通過接收超聲波信號解釋物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得十分困難，可以通過數(shù)值模擬來研究復(fù)雜混凝土模型中超聲波傳播及衰減特性。
　　彈性動力學(xué)有限積分技術(shù)在計算速率及對非均勻網(wǎng)格的自適應(yīng)方面有獨(dú)特優(yōu)勢，國外很多學(xué)者對其有深入的研究，但是國內(nèi)所見甚少。本文推導(dǎo)了彈性動力學(xué)有限積分方程，給出了速度應(yīng)力一階彈性波波動方程的離散格式及穩(wěn)定性條件，自由邊

3、界條件和改進(jìn)的Sarma吸收邊界條件。建立了含骨料、孔隙、空洞及壓漿孔道數(shù)值混凝土模型，測試了點(diǎn)源激發(fā)時不同模型中超聲波傳播特性和衰減機(jī)理。因混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)復(fù)雜，超聲波傳播時會發(fā)生多重散射和復(fù)雜的模態(tài)轉(zhuǎn)換，本文研究了純縱波和純橫波激發(fā)方式，模擬了以上兩種激勵條件下，壓漿孔道混凝土模型中的波場形態(tài)及縱、橫波衰減特性，發(fā)現(xiàn)橫波激發(fā)時，波紋管反射包絡(luò)明顯，且能量衰減較縱波小很多。由于點(diǎn)源激發(fā)時，超聲波初始能量有限，受骨料和孔隙的強(qiáng)衰減作用