基于透射波法和聲波CT的樁基檢測(cè)仿真研究.pdf

1、隨著我國(guó)建設(shè)工程的快速增長(zhǎng)，大直徑、超長(zhǎng)混凝土樁基在城市建設(shè)、橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用，樁基質(zhì)量直接影響建筑物及橋梁的安全可靠性，因此樁基質(zhì)量檢測(cè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。聲波透射法主要是通過(guò)聲波能量的衰減、波速和主頻的變化以及波形的畸變等來(lái)判斷聲波傳播路徑上的混凝土質(zhì)量，具有檢測(cè)高效、結(jié)果可靠、不受樁長(zhǎng)限制等優(yōu)點(diǎn)，已成為樁基完整性檢測(cè)的重要手段。本文通過(guò)有限元波動(dòng)法模擬聲波在樁身內(nèi)傳播，從而對(duì)獲得的多種聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，研究缺陷混凝

2、土樁基中聲波的傳播規(guī)律。將聲波層析成像技術(shù)應(yīng)用于大直徑樁基檢測(cè)中，利用聲時(shí)信息來(lái)反演樁基內(nèi)部質(zhì)量狀況，為聲波層析成像技術(shù)檢測(cè)樁基缺陷提供可靠依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）介紹了樁基透射波法檢測(cè)技術(shù)的基本原理和信號(hào)分析方法，對(duì)聲波層析成像技術(shù)在樁基檢測(cè)中的理論基礎(chǔ)、成像思路和成像反演算法進(jìn)行了歸納總結(jié)，為后續(xù)的有限元模擬研究提供理論依據(jù)。
　?。?）通過(guò)ANSYS/LS-DYNA有限元軟件模擬聲波在大直徑樁基中傳播

3、，避免了樁基聲波檢測(cè)過(guò)程中傳感器耦合不佳及噪音干擾的影響，通過(guò)波速的計(jì)算驗(yàn)證了利用有限元法計(jì)算樁身波動(dòng)問(wèn)題的準(zhǔn)確性；分析了聲波在缺陷混凝土中傳播特性與缺陷線性尺寸變化的關(guān)系；對(duì)不同缺陷類型樁基接收信號(hào)進(jìn)行了時(shí)域、頻域分析，并對(duì)頻譜畸變系數(shù)進(jìn)行了研究，探討豎向線性尺寸、水平方向線性尺寸、孔洞尺寸及材料參數(shù)對(duì)聲波接收信號(hào)時(shí)域及頻域的影響規(guī)律。研究表明：本文所選取的聲波震源頻譜能量集中，適用于大直徑樁基信號(hào)檢測(cè)分析；缺陷豎向線性尺寸、孔洞尺寸

4、及材料參數(shù)對(duì)波速、波幅及主頻幅值影響較大，缺陷水平方向線性尺寸對(duì)波速、波幅及主頻幅值影響較??；頻譜畸變系數(shù)能夠靈敏地反映頻譜能量的衰減，不同缺陷類型之間頻譜畸變系數(shù)差異十分明顯。
　?。?）針對(duì)樁基檢測(cè)的特殊性及復(fù)雜性，對(duì)樁基聲波層析成像檢測(cè)步驟進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹；利用有限元軟件建立不同樁徑的缺陷樁基模型，對(duì)聲波在混凝土樁基中的傳播進(jìn)行模擬，以接收點(diǎn)首波走時(shí)為反演參數(shù)對(duì)樁身進(jìn)行反演成像，對(duì)比分析聲波頻率分別為50kHz和100kHz