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《北京交通大学》 2012年
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iTECS检测混凝土结构内部缺陷的研究

聂文龙  
【摘要】:近年来随着土木建筑工程的迅速发展,结构类型越来越复杂,对结构的安全性能要求也越来越高。但在结构混凝土中,常因施工管理或环境等因素,形成不同形式的缺陷,这些缺陷的存在对结构的完整性、力学性能和耐久性能产生不同程度的影响。因此采用有效的无损检测方法,在不破坏结构物的基础上探测出混凝土内部缺陷是非常必要的。 本文主要对冲击回波法原理做了详细的介绍,同时简介了日本国内先进成熟的混凝土结构无损检测仪器iTECS。对最大熵谱分析方法(MEM)和傅里叶(FFT)频谱分析方法进行了介绍,并对两种方法进行了对比。得出MEM分析方法的精确度、分辨率比FFT分析方法高的结论。 通过对试验构件和廊坊、承德境内的多座桥梁混凝土结构厚度的测定,发现利用基于冲击回波法的iTECS对混凝土结构厚度的测定比较精确,误差在5%以内。得出混凝土结构内部孔洞和内部不密实、离析的判定方法:当测试的厚度明显小于实际厚度时表明该混凝土构件内部存在孔洞;当测试的厚度远大于实际厚度时表明该混凝土构件内部存在不密实、离析等内部缺陷。 利用ABAQUS对iTECS测定混凝土结构厚度过程进行模拟,对测定信号分别采用MEM和傅里叶进行频谱分析,模拟所得结果与实际情况大体吻合。对相同的素混凝土和钢筋混凝土测定过程的模拟,得出箍筋对该测试方法的影响很小。通过对采用不同箍筋配筋方案的钢筋混凝土进行模拟,发现在实际工程中箍筋间距对该iTECS测试钢筋混凝土厚度的影响很小。 通过对采用不同强度等级混凝土的老桥(三小营南桥)和新桥(中关大桥)的T梁进行厚度测定,利用ABAQUS对不同强度等级的混凝土进行厚度测定过程的模拟,得出iTECS测定误差与所测混凝土强度等级无关。 根据iTECS对三小营南桥T梁表面麻面处的厚度测定结果,建立含孔洞的T梁模型。由模拟结果可知在混凝土存在孔洞处其测试厚度结果比混凝土实际厚度明显偏小,测试孔洞深度与实际孔洞深度一致。根据西庄子桥面板实际尺寸建立模型,模拟厚度测试过程所得结果与iTECS对西庄子桥空心板实际厚度测定结果一致。表明利用iTECS能准确测定空心处位置,较准确的确定空洞的具体深度。 对薄板进行厚度测试过程模拟,所得结果与实际情况相差很大。因冲击弹性波导致薄板发生弯曲振动,传感器接收的信号比较复杂,导致利用冲击弹性波法对薄板进行厚度测试时的误差很大。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU755.7

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