發(fā)布時間：2020-04-10 21:44

【摘要】：鋼筋-混凝土結構在外界惡劣環(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構承載能力和服役期限的重要問題。超聲波檢測具有方便操作、對結構損傷敏感、對人體無害等優(yōu)點而被廣泛應用,已從金屬檢測領域發(fā)展到土木工程領域。本文采用超聲波技術對鋼筋徑向損傷和鋼筋-混凝土界面損傷進行檢測評估,首先分析了超聲波在鋼筋-混凝土結構中的傳播特性,通過計算能量相對值和時間反轉損傷指標對不同結構的損傷程度進行檢測評估,從理論、數(shù)值仿真和實驗研究三個方面對超聲波檢測鋼筋-混凝土界面處損傷進行研究,數(shù)值模擬結果和實驗結果在參數(shù)評估損傷的趨勢上統(tǒng)一,論證了文中對于鋼筋、鋼筋-混凝土結構構件建立的時間反轉損傷檢測的可行性,為混凝土結構超聲檢測提供理論支持。本文研究內(nèi)容如下:第一,分析了常規(guī)的鋼筋-混凝土結構中損傷的基本類型和超聲波檢測的研究現(xiàn)狀,指出超聲波檢測混凝土結構中檢測距離有限、精度等主要問題;討論了在土木工程結構中超聲波的傳播特性和衰減特性,為選擇合適檢測激勵信號和對接收信號的數(shù)據(jù)處理奠定基礎。第二,利用COMSOL有限元軟件建立鋼筋-混凝土構件進行超聲波損傷檢測。首先計算分析2-D軸對稱模型較3-D模型可保持精度和效率,進一步計算2-D軸對稱模型分析混凝土保護層、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;得出混凝土保護層對內(nèi)部超聲波傳播的能量吸收嚴重,因此在實驗中應盡量提高激勵信號的幅值;隨著損傷程度增加計算能量相對值降低,時間反轉計算的DI值增加,因此兩種參數(shù)都可以用來評估損傷;選擇平面模型分析混凝土橫切面含鋼筋和空洞的對比,將接收信號在四個側邊時域反轉并同時激勵,得出時反波場在損傷處產(chǎn)生聚焦。第三,搭建超聲波檢測鋼筋、鋼筋-混凝土內(nèi)部損傷檢測實驗平臺,預制6根含有不同程度損傷的鋼筋實驗試樣,澆筑6塊內(nèi)部含不同程度損傷的鋼筋-混凝土實驗試樣;布置超聲探頭激勵超聲信號并接收結構響應,計算首波的相對能量值和時反重構信號計算損傷指標DI值進行損傷評估;得到的實驗結果和模擬結果對于損傷程度增加的趨勢是相同的,驗證超聲檢測的參數(shù)評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[1]，民用建筑[2]，航空航天領域[3]，[4; 5]，損傷檢測[6-8]等方面同樣運用廣泛。本文將力學基本學科和工程結構的無合，對鋼筋-混凝土結構中界面失效的兩種形式損傷運用超聲波的基本理論進�；炷敛牧弦蛐阅軆�(yōu)良、造價低廉等優(yōu)點被大量應用在各種民用基礎結構中梁、隧道鐵路和廠房居民樓等建筑物及構造物，如圖 1.1 伊東豐雄設計的多摩書館為現(xiàn)代混凝土結構的完美詮釋。但鋼筋-混凝土結構在服役中，受自然環(huán)境影響，易形成損傷，損傷累積使結構失效，危及人們的人生和財產(chǎn)安全。很多結構因年久失修，鋼筋銹蝕使得界面混凝土受到應力集中而在內(nèi)部和表面形，造成結構的安全隱患，若不加以檢測和修復則會產(chǎn)生致命后果。如圖 1.2 所尼蘇達州密西西比河上的一座橋梁突然整體坍塌，，造成嚴重經(jīng)濟損失。因此對構中鋼筋銹蝕及其界面處的損傷檢測尤為重要[9; 10]。

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

【參考文獻】

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本文編號：2622742