混凝土中超聲波傳播機(jī)理及預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量檢測方法研究.pdf

1、近年來后張拉預(yù)應(yīng)力混凝土梁在高速公路橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，我國新建的橋梁95％以上都是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。波紋管是預(yù)應(yīng)力橋梁的重要組成部分，但是波紋管壓漿密實(shí)度的無損檢測技術(shù)卻是困擾國內(nèi)外工程界的難題。本文在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上，提出了利用相控超聲回波法檢測波紋管壓漿質(zhì)量的方法。
　　要解決波紋管壓漿質(zhì)量的無損檢測難題，就得回答以下5個(gè)問題:第一，用什么方法檢測？第二，影響檢測效果的主要因素有哪些？第三，怎樣提高檢測結(jié)果的信

2、噪比和分辨率？第四，如何進(jìn)行檢測？第五，如何對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行定性和定量的分析？本文通過理論分析、工程檢測試驗(yàn)和數(shù)值模擬試驗(yàn)，對(duì)以上5個(gè)問題一一進(jìn)行了解答。第一，通過文獻(xiàn)調(diào)研和檢測試驗(yàn)，比較了地質(zhì)雷達(dá)、沖擊回波、超聲透射波法和超聲回波法的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)超聲回波法最適合進(jìn)行該項(xiàng)檢測工作。第二，從細(xì)觀結(jié)構(gòu)角度出發(fā)建立了數(shù)值混凝土模型，進(jìn)行超聲波在混凝土中傳播特征的研究。模擬了超聲波在混凝土及預(yù)應(yīng)力管道中的傳播過程。系統(tǒng)分析了骨料、孔隙、波紋管、鋼

3、筋和鋼絞線對(duì)超聲波傳播和衰減的影響，對(duì)超聲波振幅和頻率衰減特征進(jìn)行了定量計(jì)算。定性分析了以上材料對(duì)波紋管壓漿缺陷識(shí)別造成的干擾，并提出了如何降低這些干擾。第三，根據(jù)相控陣和波紋管的特征，提出利用相控震源發(fā)射定向超聲波，使超聲波能量集中在預(yù)應(yīng)力管道附近，可以大大提高有效信號(hào)的信噪比，突出空洞等異常體的反射信號(hào)。通過與單震源對(duì)比，定量計(jì)算了相控震源對(duì)信噪比的提升能力，并定性分析了相控震源對(duì)分辨率的改善。第四，在任何一個(gè)角度進(jìn)行缺陷探測時(shí)，都

4、不能完成對(duì)整個(gè)缺陷的完整探測，僅能探測其一角。因此，本文提出了多角度成像的方法。通過在不同的位置發(fā)射和接收超聲波，可以對(duì)整個(gè)缺陷進(jìn)行完整的成像。并提出了利用組合震源快速定性判斷波紋管壓漿密實(shí)與否的方法。第五，在壓漿缺陷的定量計(jì)算方面，利用改進(jìn)的虛擬動(dòng)態(tài)聚焦成像法進(jìn)行了缺陷可視化的研究?？紤]到優(yōu)化檢測儀器的硬件設(shè)計(jì)，提出了用延時(shí)疊加法替代相控陣發(fā)射超聲波。最后對(duì)虛擬動(dòng)態(tài)聚焦成像法的檢測分辨率和誤差進(jìn)行了分析。
　　以上數(shù)值模擬和分析