基于FRFT的桥梁管道注浆质量检测方法研究及其应用软件开发

发布时间：2017-10-24 00:08

  本文关键词：基于FRFT的桥梁管道注浆质量检测方法研究及其应用软件开发

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【摘要】：桥梁作为交通枢纽,很大程度上影响着国家的经济发展和社会的进步。预应力混凝土结构凭借其良好的受力特性和抗拉性能广泛用于桥梁建设中。施工过程中管道注浆不密实将会使桥梁管道内的钢筋被腐蚀,施加的预应力将会失去作用,从而致使桥梁实际使用寿命缩短。因此,对桥梁预应力管道注浆质量进行检测是非常有必要的。应力波法是检测桥梁管道注浆质量常用的无损检测方法,研究桥梁管道注浆结构中应力波信号的分析方法有助于改进检测方案和提高检测结果的准确率。本文将分数阶傅里叶变换(FRFT)应用到桥梁管道注浆质量检测中,基于FRFT对检测到的应力波信号进行分析,从而识别桥梁管道注浆结构中的注浆缺陷,本文的主要研究内容及结果如下:(1)研究了桥梁管道注浆结构中检测的纵向透射应力波特性,并通过FRFT对桥梁管道注浆结构的注浆缺陷进行识别分析。首先用ANSYS/LSDYNA有限元软件建立脱空长度分别为50mm、100mm、150mm、200mm(全空和半空)和满注浆的桥梁管道注浆结构有限元模型,求解并提取应力波信号,利用FRFT处理应力波信号。分析结果表明,半脱空和全脱空时,随着空浆长度从0到200mm,即随着缺陷越来越大,信号在分数阶域上的幅值比越来越大;当空浆长度一定时,半脱空时信号在分数阶域上的幅值比比全脱空时的大。(2)研究了桥梁管道注浆结构中检测的横向透射和反射应力波特性,并通过FRFT对桥梁管道注浆结构的注浆缺陷进行识别分析。首先用ANSYS/LSDYNA有限元软件建立注浆密实度分别为0%、30%、50%、70%、100%的桥梁管道注浆结构有限元模型,求解并提取应力波信号,利用FRFT处理应力波信号。分析结果表明,随着注浆密实度从0%到100%,也就是随着缺陷越来越小,横向透射和反射信号在分数阶域上的幅值比越来越大。(3)基于FRFT的桥梁管道注浆密实度检测数据分析方法的软件开发及其应用。基于Labview平台调用matlab程序混合编程编写了FRFT数据处理软件。对实际检测到的桥梁管道注浆结构中的数据进行FRFT,结果表明,随着注浆密实度越来越大,信号在分数阶域上的幅值比越来越大,与模拟数据的分析结果相吻合。说明信号在分数阶域上的幅值比能够反映注浆缺陷。通过本文的研究,对于采用FRFT对检测到的桥梁管道注浆结构中的数据进行分析进而判断注浆缺陷具有一定的参考意义。
【关键词】：桥梁 管道注浆质量 应力波 分数阶傅里叶变换
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.57
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 预应力桥梁管道注浆结构概述9-12
• 1.1.1 预应力桥梁管道注浆结构9-10
• 1.1.2 桥梁管道注浆作用、缺陷及防治措施10-12
• 1.1.3 桥梁管道注浆质量的检测方法12
• 1.2 桥梁管道注浆结构中应力波信号的分析方法12-15
• 1.2.1 应力波信号的时域分析13-14
• 1.2.2 应力波信号的频域分析14
• 1.2.3 应力波信号的时频分析14-15
• 1.3 分数阶傅里叶变换(FRFT)概述15-20
• 1.3.1 分数阶傅里叶变换的基本概念15-17
• 1.3.2 分数阶傅里叶域的最优滤波17-18
• 1.3.3 分数阶傅里叶变换在信号处理中的应用实例18-20
• 1.4 本文选题依据与主要内容20-23
• 1.4.1 本文选题依据20-21
• 1.4.2 本文主要研究内容21-23
• 第2章 基于FRFT的注浆体缺陷纵向透射应力波特性分析23-36
• 2.1 桥梁预应力管道注浆结构有限元模型的建立23-26
• 2.2 基于FRFT对纵向透射应力波进行分析26-33
• 2.2.1 获取透射应力波的FRFT幅度谱选取最优p值27-31
• 2.2.2 最优p值下透射应力波的分数阶傅里叶变换31-33
• 2.3 在分数阶域上空浆长度和脱空度对应力波的影响33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 基于FRFT的注浆体缺陷横向透射和反射应力波特性分析36-49
• 3.1 桥梁预应力管道注浆结构有限元模型的建立36-38
• 3.2 基于FRFT对横向透射应力波进行分析38-43
• 3.2.1 获取应力波的FRFT幅度谱选取最优p值39-41
• 3.2.2 最优p值下横向透射应力波的分数阶傅里叶变换41-42
• 3.2.3 在分数阶域上注浆缺陷对横向透射应力波的影响42-43
• 3.3 基于FRFT对横向反射应力波进行分析43-48
• 3.3.1 获取应力波的FRFT幅度谱选取最优p值44-46
• 3.3.2 最优p值下横向反射应力波的分数阶傅里叶变换46-47
• 3.3.3 在分数阶域上注浆缺陷对横向反射应力波的影响47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 FRFT数据分析方法的软件开发及其应用49-60
• 4.1 MATLAB环境下FRFT数据分析软件49-51
• 4.2 MATLAB与LabVIEW混合编写的FRFT数据分析软件51-52
• 4.3 FRFT数据分析方法在桥梁管道注浆质量实际检测中的应用52-59
• 4.3.1 基于FRFT对实际检测的反射应力波信号进行分析53-57
• 4.3.2 基于FRFT对实际检测的透射应力波信号进行分析57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 总结与展望60-62
• 5.1 总结60-61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 附录A 个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果67

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本文编号：1086045