钢筋混凝土梁声发射检测参数设置和受力特征试验研究

为了建立声发射参数与钢筋混凝土梁受力特征之间的关系,进行了钢筋混凝土梁的四点弯曲试验和声发射测试试验.通过预加载和断铅试验,给出了适用于钢筋混凝土梁的门槛值确定方法、时间参数(峰值定义时间、撞击定义时间和撞击闭锁时间)确定方法、声发射波速的测定方法,以及相应的测试结果.通过四点弯曲试验和声发射测试试验,得到了振幅、振铃计数、能量和上升时间等声发射参数随荷载的变化关系,揭示了利用上述声发射参数表征钢筋混凝土梁受力特征的规律和方法.基于声发射参数,通过计算得到了试件在初始开裂和屈服时的裂缝分布情况,与试验结果相比,在裂缝数量和裂缝位置上,均吻合较好.     

三维编织复合材料声发射源定位分析研究

采用声发射检测技术,基于声发射波的传播特性和最小二乘法理论确立了三维编织复合材料性能分析和内部缺陷的定位方法.通过实验对比了工业CT扫描和声发射检测两种方式确定损伤源位置的差异,表明声发射源定位具有一定的准确性.     

基于声发射和分形的钢筋混凝土受剪梁损伤

通过5根不同剪跨比和不同配箍率的钢筋混凝土梁受剪破坏试验,运用声发射检测技术和分形理论对混凝土梁细观和宏观损伤演化过程进行研究.根据梁受剪破坏过程中产生的声发射信号的能量和振铃计数等参数以及裂纹分形特征,定量分析了混凝土梁受剪损伤演化过程.试验结果表明:声发射振铃计数和能量随损伤程度呈三阶段变化,累计振铃计数和累计能量以及裂纹分形维数随荷载水平的增大而增大,增速随剪跨比的增大而增大,随配箍率的增大而减小,证明声发射参数可作为损伤程度的评价指标.通过建立累计声发射能量和荷载水平的相关关系,推导出了受剪梁损伤演化模型,并将损伤程度与梁表面裂纹分形维数建立相关关系,得到了混凝土梁受剪损伤评估方程,可为实际工程中受剪梁损伤评估提供参考.     

混凝土损伤演化声发射和超声波时-频-空联合响应

为了实现对混凝土结构受载损伤评估、全面认识其失稳前兆响应行为及演化机制,本文设计了混凝土材料分级加载条件下声发射和超声波主被动同步监测方案,结合试样内部裂隙发育过程分析了受载混凝土声发射和超声波时域-频域-空间多角度多参量联合时变响应特征,基于超声波速场分布特征推演了试样损伤场的时空响应规律,借助声发射微裂纹发育定位解释了试样损伤场的动态迁移路径及演化机制.结果表明:混凝土损伤发育经历了本身非均匀向均匀的同步性变化,再向非均匀的差异性变化过程,该损伤发育特征与声发射和超声波的时域-频域参量动态时变响应规律一致;而试样失稳主破裂空间位置与波速场狭长条带状低波速区及声发射高能量定位事件聚集区均相吻合;分级加载过程中应力及时间对试样损伤具有双重累积效应,表现出低值稳定—快速增加—平静—急速增加4阶段时变特征。声发射参量a_P和a_E能定量表征该效应,试样临破坏时a_P和a_E从0.6左右急速增大2.0,故可以把该参量视为混凝土失稳的前兆特征信号.     

超声波法检测混凝土裂缝注胶质量

为了研究混凝土构件的裂缝注胶质量,进行了超声波法检测试验.根据裂缝所处位置的具体情况,分别采用了单面平测法和双面斜测法进行检测试验,通过将实际声时与理论声时进行比较,并辅以波形和波速对注胶质量进行判断,得出了单面平测法和双面斜测法测得的实际声时与理论声时的差别.结果表明,超声波在裂缝及裂缝表面抹胶情况下传播路线基本一致,在相同测距情况下,当灌缝混凝土实测声时与完好混凝土理论声时差在5%以内时,认为混凝土灌胶已密实.     

混凝土劈裂抗拉声发射特性性能研究

研究混凝土劈裂抗拉声发射特性,结果表明试件的劈裂抗拉破坏过程基本符合混凝土轴心受拉破坏的特征,可近似认为试件是轴心受拉破坏。在应变很小时,声发射信号非常微弱;随着应变的增大,声发射信号逐渐增强,混凝土损伤不断发展;随损伤发展到一定程度,声发射能率迅速增大到峰值,之后进入衰减期。表明利用声发射技术研究混凝土劈裂抗拉行为的可能性。     

氯盐侵蚀环境下裂缝对混凝土内氯离子含量的影响分析

为探究氯盐侵蚀环境下钢筋混凝土构件的裂缝宽度与混凝土内氯离子含量的关系,利用混凝土氯盐干湿循环试验,采用NCL-AL型氯离子含量快速测定仪检测氯离子在混凝土中的侵蚀深度与含量.结果表明:裂缝加速了氯离子在混凝土内的传输,并为氯离子的二维扩散提供了条件;氯离子在裂缝周围区域扩散的影响深度为30~50mm;裂缝区域氯离子的浓度在35mm深度之后基本趋于稳定,在稳定阶段随着裂缝宽度的增大,氯离子的浓度逐渐增加;裂缝对混凝土内等效表观氯离子扩散系数的影响十分显著,氯离子扩散系数随裂缝宽度呈三次函数增加.     

锈蚀钢混梁的受弯挠度和裂缝计算

提出钢筋混凝土梁的非线性理论计算模型,考虑钢筋与混凝土之间的黏结滑移和对混凝土裂缝的影响,编制了相应的计算程序.计算不同年限的锈蚀钢筋混凝土受弯荷载下的裂缝和挠度,分析混凝土性能衰退、锈蚀钢筋力学性能以及锈蚀黏结滑移本构对裂缝和挠度的影响.结果表明,混凝土性能衰退对挠度和裂缝宽度的影响不大,锈蚀钢筋力学性能和锈蚀黏结滑移本构对挠度和裂缝宽度的影响较大.当钢筋锈蚀率大于1.5%,梁的挠度和裂缝宽度均随着锈蚀率的提高而增大.引入锈蚀黏结滑移本构影响参数,提出经修正的挠度和裂缝宽度计算公式,修正后的公式计算结果与数值解符合较好.     

海水弛豫效应对有限振幅声波传播的影响

为了研究海水弛豫效应对有限振幅声波传播的影响,本文将海水弛豫过程的修正项加入到有限振幅声波的传播模型中,得到了弛豫介质中有限振幅声波的传播模型及声雷诺数。当声波频率远小于介质的弛豫频率时,结合数值算法,对声波的传播进行数值模拟,分析了硫酸镁弛豫效应对声波传播的影响。研究表明:海水介质中冲击波的形成具有一定的阈值条件,当声雷诺数超过阈值条件时会形成冲击波,此时弛豫效应引起的逾量吸收具有推迟冲击波形成的作用,且冲击波的幅度随着传播距离的增大而衰减,而当声雷诺数没有达到阈值条件时不会形成冲击波。     

PHC管桩劈裂试验裂缝开展特征

为研究预应力高强度混凝土管桩(PHC)受环向压力时裂缝开展特征,针对PHC300型管桩,设计一种裂缝生成劈裂试验方法,该方法能够在钢筋附近生成裂缝,为该型管桩最不利裂缝生成方式,通过对该型号PHC管桩进行劈裂试验,研究其裂缝开展特征.结果表明:PHC管桩受劈裂产生裂缝时,外表面混凝土层裂缝呈现较好的V型特征,裂缝深度随裂缝宽度增大而增大,当裂缝宽度达到0.18 mm时,即形成贯穿裂缝;内表面水泥浆层和砂浆层则易发生整层断裂,裂缝延伸性较好,当裂缝宽度达到0.1 mm时,裂缝贯穿管壁;与实心混凝土相比,PHC管桩空心结构造成混凝土之间有效粘结面积较小,裂缝恢复能力较低,外表面裂缝恢复值随裂缝宽度增大而增大,但裂缝恢复率随裂缝宽度增大而减小,PHC管桩外表面裂缝宽度(COD)恢复率一般在50％以下.     

水工混凝土构件裂缝检测方法及应用

水利工程在长期运行过程中,其混凝土构件会出现磨蚀、裂缝等损伤,如这类问题不能够及时得到处理,将会严重影响水利工程的安全运行。本次研究主要针对水工混凝土构件中的裂缝检测方法进行研究,提出从“定性”到“定量”的一体化检测思路,具体实施过程分为四部分,即“普探—详查—判定—验证”,其中,普探阶段采用探地雷达法,确定裂缝的总体分布;详查阶段采用超声横波反射三维成像的方法,确定裂缝的纵深向分布;判定阶段分别采用裂缝测宽法和表面声波法,用来确定裂缝的表面宽度和贯穿深度;验证采用钻孔电视,确定探测结果的正确性和准确性。上述技术路线突破了单一方法的限制,可有效地运用于水工混凝土构件裂缝检测,经实践证实,具有良好的检测效果。     

某混凝土大坝裂缝深度的测定

在大坝混凝土施工中因混凝土材料、配合比、浇筑初期温度的变化及养护不到位等诸多因素,难免会产生裂缝。当出现较深的混凝土裂缝时,表面无损检测方法显得无能为力。本文结合某混凝土大坝工程实例,采用声波对穿的方法,通过测量波速、振幅及频率,测定裂缝发育的深度和倾向,确定合理的混凝土裂缝处理方案。     

混凝土收缩裂缝几何特征及其对氯离子渗透的影响

为准确表达收缩裂缝的几何特征并分析其对混凝土中氯离子渗透规律的影响,通过对干缩开裂混凝土板进行取样,观测和统计分析了收缩裂缝的几何特征,并采用ASTM法研究了裂缝对混凝土中氯离子渗透的影响规律.结果表明:混凝土收缩裂缝存在显著的深宽比特征,其均值约为44.31,开裂角度均值约为2.6度;对比不同的裂缝宽度表征参量如最大宽度、最小宽度、平均宽度以及比表面积等与ASTM法6 h电通量关系后发现,最大宽度是表征裂缝对开裂混凝土渗透性影响的适宜参量;开裂混凝土中氯离子的渗透系数与裂缝最大宽度成正线性关系,并且当收缩裂缝宽度小于0.18 mm时,裂缝对渗透系数影响可以忽略.收缩裂缝的宽度变化会显著影响混凝土的抗渗性能,实际工程中应该根据混凝土保护层厚度来确定其容许的最大裂缝宽度.     

Detection of subcritical crack propagation for concrete dams

Subcritical propagation of cracks is a warning sign of fracture. If such propagation is detected at an early stage, timely maintenance measures can be taken to prevent the failure of structures. To detect the subcritical propagation of a crack, the crack needs to be monitored continuously in a long term, which is not realistic under certain conditions. However, cracks in concrete dams can be monitored continuously by dam monitoring to offer possible detection for subcritical propagation. In this paper, with measured crack openings from dam monitoring, a state equation for characterizing crack development is established based on the grey system theory. The relation between the stability of the equation and the subcritical crack propagation is investigated, then a criterion is proposed for detecting subcritical propagation. An example demonstrates the validity of the criterion and its potential for practical application.     

综合物探方法在地裂缝探测中的应用

地裂缝作为一种典型的地质灾害,对各类建筑的安全影响较大。本文以涟钢专家楼地裂缝物探勘察为例,介绍了采用地震映象法、面波法和电测深法探测地裂缝的方法及原理,并对这三种方法的勘察成果进行了分析,达到了探测地裂缝的目的。探测结果表明综合物探方法在探测地裂缝时有不可替代的优越性,而且具有方便、经济、快捷和成果直观的特点。     

Scale effects and scaling-up by geometric-optical model

By considering the constitution relationship between stress and strain in viscous EDA media in the domain of frequency, seismic wave equations in the media in the domain of time and space are established. The anelastic effects induced by cracks or fractures are shown by the third derivatives of displacement components with respect to time in the equations. After solving the equations for the seismic propagation of plane waves, seismic velocity, attenuation and quality factor ( Q value) are obtained, and their azimuthal anisotropy in the dry cracked and water saturated cracked EDA media are studied. The results show that, seismic velocity, attenuation, quality factor ( Q value), especially attenuation or quality factor ratio of 2 kinds of qS wave can be used to indicate the existence of oriented cracks and material contents in the crack. Meanwhile, elasticity is predominant at low frequency, and anelasticity is significant at high frequency.     

非固结面裂隙深度对爆破振动影响试验研究

鉴于岩体中存在大量裂隙,为了探索非固结面裂隙对爆破振动效应的影响,通过建立波在裂隙岩体中传播的砂浆模型,对节理裂隙岩体进行模拟试验,研究分析了岩体裂隙深度对应力波传播规律的影响。研究表明：由于非固结面裂隙因素影响,裂隙深度对垂直方向质点峰值的影响较大,质点垂向振动峰值变小,裂隙深度和质点峰值大小不是反线性比例关系;裂隙深度对三个单独方向（垂向、径向和切向）主频率大小的影响并不明显,但其垂向频域分布主要集中在中高频,径向和切向主要集中在低频频域范围内。     

基于声发射技术的高韧性水泥基复合材料开裂损伤特性

研究了同等抗压强度等级的普通混凝土和高韧性水泥基复合材料的抗弯拉力学性能,采用声发射(AE)技术对比检测和分析了二者在三分点弯曲荷载作用下的开裂损伤规律。力学测试结果表明,高韧性水泥基复合材料具有较高的抗弯拉强度和应变硬化能力。AE检测结果表明,随着普通混凝土强度的增大,AE信号幅度增大,但其AE事件总数增长规律和幅值分布规律与强度无明显关系;高韧性水泥基复合材料AE信号的幅值和分布密度均比同等抗压强度等级的普通混凝土小;普通混凝土试件的断裂过程区主要集中在断裂面附近,而高韧性水泥基复合材料基本已覆盖了整个纯弯段,在细密裂缝的扩展过程中高强纤维对裂尖能量进行了有效的吸收和传递。     

冲击回波法检测混凝土结构

针对目前超声脉冲波检测混凝土结构缺陷的不足，系统地阐述了冲击回波法检测结构厚度和内部缺陷、表面开口裂缝深度的原理、试验设备、实验方法和检测混凝土结构的优越性．试验分析表明冲击回波法可检测只具有一个检测面的单层混凝土结构、检测深度也有显的提高，受结构混凝土材料组分与结构状况差异的影响也较小．