【摘要】：鋼筋-混凝土結(jié)構(gòu)在外界惡劣環(huán)境、巨大的荷載和變形作用下,不可避免產(chǎn)生損傷,其中鋼筋-混凝土界面失效是影響結(jié)構(gòu)承載能力和服役期限的重要問(wèn)題。超聲波檢測(cè)具有方便操作、對(duì)結(jié)構(gòu)損傷敏感、對(duì)人體無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用,已從金屬檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)展到土木工程領(lǐng)域。本文采用超聲波技術(shù)對(duì)鋼筋徑向損傷和鋼筋-混凝土界面損傷進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估,首先分析了超聲波在鋼筋-混凝土結(jié)構(gòu)中的傳播特性,通過(guò)計(jì)算能量相對(duì)值和時(shí)間反轉(zhuǎn)損傷指標(biāo)對(duì)不同結(jié)構(gòu)的損傷程度進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估,從理論、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)方面對(duì)超聲波檢測(cè)鋼筋-混凝土界面處損傷進(jìn)行研究,數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果在參數(shù)評(píng)估損傷的趨勢(shì)上統(tǒng)一,論證了文中對(duì)于鋼筋、鋼筋-混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件建立的時(shí)間反轉(zhuǎn)損傷檢測(cè)的可行性,為混凝土結(jié)構(gòu)超聲檢測(cè)提供理論支持。本文研究?jī)?nèi)容如下:第一,分析了常規(guī)的鋼筋-混凝土結(jié)構(gòu)中損傷的基本類型和超聲波檢測(cè)的研究現(xiàn)狀,指出超聲波檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)中檢測(cè)距離有限、精度等主要問(wèn)題;討論了在土木工程結(jié)構(gòu)中超聲波的傳播特性和衰減特性,為選擇合適檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)和對(duì)接收信號(hào)的數(shù)據(jù)處理奠定基礎(chǔ)。第二,利用COMSOL有限元軟件建立鋼筋-混凝土構(gòu)件進(jìn)行超聲波損傷檢測(cè)。首先計(jì)算分析2-D軸對(duì)稱模型較3-D模型可保持精度和效率,進(jìn)一步計(jì)算2-D軸對(duì)稱模型分析混凝土保護(hù)層、鋼筋半徑方向縮減及鋼筋-混凝土界面處局部空洞共20種工況的超聲波檢測(cè);得出混凝土保護(hù)層對(duì)內(nèi)部超聲波傳播的能量吸收嚴(yán)重,因此在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量提高激勵(lì)信號(hào)的幅值;隨著損傷程度增加計(jì)算能量相對(duì)值降低,時(shí)間反轉(zhuǎn)計(jì)算的DI值增加,因此兩種參數(shù)都可以用來(lái)評(píng)估損傷;選擇平面模型分析混凝土橫切面含鋼筋和空洞的對(duì)比,將接收信號(hào)在四個(gè)側(cè)邊時(shí)域反轉(zhuǎn)并同時(shí)激勵(lì),得出時(shí)反波場(chǎng)在損傷處產(chǎn)生聚焦。第三,搭建超聲波檢測(cè)鋼筋、鋼筋-混凝土內(nèi)部損傷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),預(yù)制6根含有不同程度損傷的鋼筋實(shí)驗(yàn)試樣,澆筑6塊內(nèi)部含不同程度損傷的鋼筋-混凝土實(shí)驗(yàn)試樣;布置超聲探頭激勵(lì)超聲信號(hào)并接收結(jié)構(gòu)響應(yīng),計(jì)算首波的相對(duì)能量值和時(shí)反重構(gòu)信號(hào)計(jì)算損傷指標(biāo)DI值進(jìn)行損傷評(píng)估;得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果對(duì)于損傷程度增加的趨勢(shì)是相同的,驗(yàn)證超聲檢測(cè)的參數(shù)評(píng)估界面損傷方法的穩(wěn)健性。
【圖文】：

僅僅包含人們生活的衣食住行，在生物醫(yī)學(xué)[1]，民用建筑[2]，航空航天領(lǐng)域[3]，[4; 5]，損傷檢測(cè)[6-8]等方面同樣運(yùn)用廣泛。本文將力學(xué)基本學(xué)科和工程結(jié)構(gòu)的無(wú)合，對(duì)鋼筋-混凝土結(jié)構(gòu)中界面失效的兩種形式損傷運(yùn)用超聲波的基本理論進(jìn)�；炷敛牧弦蛐阅軆�(yōu)良、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)被大量應(yīng)用在各種民用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中梁、隧道鐵路和廠房居民樓等建筑物及構(gòu)造物，如圖 1.1 伊東豐雄設(shè)計(jì)的多摩書館為現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)的完美詮釋。但鋼筋-混凝土結(jié)構(gòu)在服役中，受自然環(huán)境影響，易形成損傷，損傷累積使結(jié)構(gòu)失效，危及人們的人生和財(cái)產(chǎn)安全。很多結(jié)構(gòu)因年久失修，鋼筋銹蝕使得界面混凝土受到應(yīng)力集中而在內(nèi)部和表面形，造成結(jié)構(gòu)的安全隱患，若不加以檢測(cè)和修復(fù)則會(huì)產(chǎn)生致命后果。如圖 1.2 所尼蘇達(dá)州密西西比河上的一座橋梁突然整體坍塌，，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)構(gòu)中鋼筋銹蝕及其界面處的損傷檢測(cè)尤為重要[9; 10]。

僅僅包含人們生活的衣食住行，在生物醫(yī)學(xué)[1]，民用建筑[2]，航空航天領(lǐng)域[3]，[4; 5]，損傷檢測(cè)[6-8]等方面同樣運(yùn)用廣泛。本文將力學(xué)基本學(xué)科和工程結(jié)構(gòu)的無(wú)合，對(duì)鋼筋-混凝土結(jié)構(gòu)中界面失效的兩種形式損傷運(yùn)用超聲波的基本理論進(jìn)�；炷敛牧弦蛐阅軆�(yōu)良、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)被大量應(yīng)用在各種民用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中梁、隧道鐵路和廠房居民樓等建筑物及構(gòu)造物，如圖 1.1 伊東豐雄設(shè)計(jì)的多摩書館為現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)的完美詮釋。但鋼筋-混凝土結(jié)構(gòu)在服役中，受自然環(huán)境影響，易形成損傷，損傷累積使結(jié)構(gòu)失效，危及人們的人生和財(cái)產(chǎn)安全。很多結(jié)構(gòu)因年久失修，鋼筋銹蝕使得界面混凝土受到應(yīng)力集中而在內(nèi)部和表面形，造成結(jié)構(gòu)的安全隱患，若不加以檢測(cè)和修復(fù)則會(huì)產(chǎn)生致命后果。如圖 1.2 所尼蘇達(dá)州密西西比河上的一座橋梁突然整體坍塌，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)構(gòu)中鋼筋銹蝕及其界面處的損傷檢測(cè)尤為重要[9; 10]。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU375;TU317

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2622742