弹性固体中的回波信号分析与应用

发布时间：2020-11-01 17:09

　　 混凝土浇筑质量缺陷的冲击回波法评定一直是现阶段土木工程界迫切需要解决但又尚未很好解决的重点问题。本文以弹性固体中回波信号的分析与运用研究为依托,开展了预应力孔道注浆质量缺陷与钢混结合段中浇筑质量缺陷的检测研究。根据弹性固体与弹性层状体系中应力回波的波动特征建立了缺陷信息的分析方法与评定规则,有望实现两类结构中混凝土浇筑质量缺陷的准确评定,对实际工程施工质量的可靠评估具有重要意义。本文的主要研究工作包括:(1)弹性固体中的波动理论。从弹性半空间体受平面均布荷载的计算模型出发,推导了弹性固体中的波动方程。根据弹性层状体系中波动效应的特点,探讨了冲击回波测试中信号激发与采集所需关注的关键问题。(2)预应力孔道注浆脱粘缺陷与脱空缺陷的冲击回波法评定。通过波纹管内壁界面剂的使用、浆体中膨胀剂的存在及注浆后试件的养护方式三个控制条件制取不同界面状态试件,采用波纹管内壁预埋泡沫板的方式形成注浆脱空缺陷。对五个预应力孔道注浆试件进行了连续五天的冲击回波测试。随注浆后浆体龄期的增长,基于实测厚度主频和频谱的变化规律则可较易分辨注浆脱粘缺陷与注浆脱空缺陷。之后,根据每一测试时刻信号的时频特征建立了预应力孔道注浆脱粘缺陷、脱空缺陷的评定规则,解决了基于浆体龄期的注浆质量测试方案所存在的不足,有望根据单次冲击回波信号响应特征实现两类注浆缺陷的评定。(3)归纳了钢混组合结构中冲击回波测试的回波信号频谱特征。通过对钢混组合试件的冲击回波测试,探究了激振面的材料属性、钢混组合面的存在对回波信号频谱结果的影响。测试结果表明,当应力波遍历路径上存在钢混结合面时,波在结合面反射的概率较小,更多的反射面位于结构的边界位置处。因而结合面的存在不会对回波信号的主频结果产生扰动。此外,激振面的材料属性亦会产生较高峰值的二阶主频振动。(4)钢混结合段混凝土浇筑质量缺陷的冲击回波法评定。通过对钢格室浇筑模型与钢混结合段的混凝土浇筑质量进行的冲击回波法检测,根据回波信号的时域、频域、时频特征及功率谱曲线特征实现了结合段内部浇筑缺陷类型的综合评价,为钢混组合结构中运用弹性回波理论评定混凝土空鼓缺陷与脱粘缺陷提供了参考。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU755
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 预应力结构的浇筑质量缺陷
        1.1.2 钢混结合段的混凝土浇筑质量缺陷
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 弹性固体中的波动理论
        1.2.2 弹性固体中的冲击回波理论
        1.2.3 预应力孔道注浆缺陷的冲击回波法检测
        1.2.4 钢混组合结构中的回波理论及应用
    1.3 主要研究内容
第2章 弹性固体中的回波理论
    2.1 弹性半空间体中的波
        2.1.1 概述
        2.1.2 弹性固体中的波动方程
        2.1.3 弹性半空间体中波的能量
        2.1.4 有限空间中的平面波
    2.2 弹性固体中瞬态波的传播
        2.2.1 垂直点荷载产生的瞬态扰动
        2.2.2 弹性固体中波的叠加
        2.2.3 波在弹性层状体系中的传播
    2.3 本章小结
第3章 预应力孔道注浆试件的回波信号分析试验研究
    3.1 注浆缺陷试件的冲击回波响应测试
        3.1.1 测试原理
        3.1.2 试件设计
        3.1.3 测试仪器介绍
        3.1.4 测试方案
        3.1.5 测试结果处理与回波信号分析
    3.2 注浆试件的厚度主频随浆体龄期的变化特征
        3.2.1 注浆后试件的回波信号频谱结果
        3.2.2 试件的浸泡试验
        3.2.3 频域分析结论
    3.3 注浆试件的回波信号时-频特征随浆体龄期的变化特征
        3.3.1 冲击回波信号的时频分析
        3.3.2 信号的时频分析结论
    3.4 本章小结
第4章 钢混结合段浇筑质量的回波信号分析试验研究
    4.1 钢混组合结构中的回波信号特征
        4.1.1 垂直入射的弹性应力回波在钢混界面的波动特征
        4.1.2 钢混结合面的回波信号波动特征测试
        4.1.3 钢混组合试件回波测试结论
    4.2 钢混结合段中混凝土浇筑质量缺陷的冲击回波法测试
        4.2.1 浇筑质量缺陷的成因探讨
        4.2.2 钢格室模型的混凝土浇筑质量检测试验
        4.2.3 钢混结合段的混凝土浇筑质量检测
    4.3 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）

【参考文献】

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本文编号：2865838