在役橋梁檢測(cè)中的聲發(fā)射技術(shù)研究.pdf

1、聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)以其獨(dú)具的實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)而廣泛地應(yīng)用于石油化工、電力、航天航空、金屬加工等許多領(lǐng)域，特別是對(duì)壓力容器、油罐等大型構(gòu)件的在役檢測(cè)已進(jìn)入工業(yè)實(shí)用化階段。然而，聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在在役橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用還剛剛起步，迫切需要解決實(shí)際工程應(yīng)用中的一些技術(shù)難題。
　　 本文對(duì)在役橋梁檢測(cè)領(lǐng)域中的聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行了研究。采用室內(nèi)鋼筋混凝土構(gòu)件聲發(fā)射在線(xiàn)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)與在役橋梁聲發(fā)射檢測(cè)項(xiàng)目相結(jié)合的方法，研究了聲發(fā)射信號(hào)在鋼筋混

2、凝土中的特征，聲發(fā)射信號(hào)中噪聲處理方法，聲發(fā)射源的定位方法，以及基于聲發(fā)射的結(jié)構(gòu)損傷狀況評(píng)價(jià)方法，解決了目前聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用在役橋梁檢測(cè)中的一些難題，為聲發(fā)射技術(shù)在橋梁檢測(cè)中的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。其主要研究成果如下：
　　 (1)通過(guò)鋼筋混凝土構(gòu)件的模擬聲發(fā)射試驗(yàn)，研究了聲發(fā)射信號(hào)在鋼筋混凝土中的傳播和衰減特性。提出了鋼筋混凝土中聲發(fā)射波的傳播速度呈指數(shù)衰減規(guī)律。
　　 (2)提出了基于波速衰減規(guī)律的變波速定位方法，比常數(shù)

3、波速軟件定位法提高精度32％—74.5％。鑒于聲發(fā)射信號(hào)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中傳播，波速具有不確定性，進(jìn)而提出了消除常數(shù)波速的無(wú)波速定位方法，比常數(shù)波速軟件定位法提高精度36％—78.3％。由于無(wú)波速定位法不需要測(cè)定波速，從而避開(kāi)了波速難以測(cè)量這個(gè)難題。
　　 (3)通過(guò)室內(nèi)聲發(fā)射在線(xiàn)監(jiān)測(cè)鋼筋拉拔試驗(yàn)、鋼筋混凝土加速銹蝕試驗(yàn)、鋼筋混凝土梁破壞試驗(yàn)，利用參數(shù)分析和波形分析方法，分析了三種試件損傷情況及其不同損傷程度聲發(fā)射信號(hào)特征變化情

4、況，并根據(jù)不同損傷源和損傷程度的聲發(fā)射信號(hào)特征，對(duì)試件損傷狀況做出評(píng)價(jià)，從而為鋼筋混凝土橋梁的破壞預(yù)警提供借鑒。
　　 (4)通過(guò)在役橋梁現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射檢測(cè)試驗(yàn)，基于參數(shù)分析和波形分析研究了橋梁檢測(cè)中模擬聲發(fā)射信號(hào)和干擾噪聲信號(hào)特征。研究表明，傳播距離0.9m內(nèi)的模擬聲發(fā)射信號(hào)其小波包特征頻帶為16～32kHz、48～64kHz、80—128kHz，與鋼筋混凝土損傷信號(hào)特征具有相似性，表明采用斷鉛來(lái)模擬鋼筋混凝土損傷產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)

5、的可行性。而行車(chē)產(chǎn)生的各種噪聲，其低幅值、低頻率信號(hào)較多，小波包特征頻率區(qū)間為16～32kHz、48～64kHz。通過(guò)提取聲發(fā)射信號(hào)的小波包特征能量系數(shù)和小波包特征熵作為特征向量，提出采用SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)橋梁檢測(cè)中獲得的信號(hào)進(jìn)行聚類(lèi)，較好地從橋梁聲發(fā)射檢測(cè)眾多的干擾噪聲信號(hào)中識(shí)別有效信號(hào)，其聚類(lèi)正確率分別達(dá)到76％和78.8％。
　　 (5)將上述橋梁檢測(cè)中聲發(fā)射技術(shù)研究的成果成功地應(yīng)用于廣西區(qū)桂中大道延長(zhǎng)線(xiàn)穿越柳州至王靈高速公