钢筋混凝土板声发射损伤检测关键参数试验研究

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钢筋混凝土结构是建筑领域应用最广泛的结构类型。但是由于各种因素的作用,导致钢筋混凝土结构内部存在不同程度的损伤,严重的威胁结构的安全稳定。所以对钢筋混凝土结构进行损伤检测,了解结构损伤情况,提前给出防范加固措施,十分重要。声发射检测技术由于其动态实时检测的优点,成为无损检测领域研究的重要研究课题。本文以影响声发射检测结果的关键参数(振幅衰减和波速)为研究对象,重点研究钢筋混凝土板的材料和结构参数,以及受力后产生的裂缝等对包括上述关键参数在内的声发射波传播特性的影响规律。主要研究内容和成果如下:通过断铅试验,确定了适用于钢筋混凝土板构件的声发射检测参数(门槛值、峰值鉴别时间、撞击鉴别时间、撞击锁闭时间、波速等)的设置方法,并给出建议,为后续加载试验等提供了技术保障。考虑了4个材料和结构参数,包括板厚、混凝土强度等级、粗骨料最大粒径和配筋,设计制作了9个钢筋混凝土构件(B1-B9)。通过断铅试验,得到了混凝土龄期与振幅衰减和波速的变化关系,确定了上述4个参数对声发射振幅衰减和波速的影响规律,并通过回归分析,得到了声发射波振幅与传播距离之间的关系式。试验结果表明,板厚和混凝土强度等级是影响声发射振幅衰减和波速的重要因素。板厚越大,混凝土强度等级越低,振幅衰减越大;波速随着混凝土板厚的增加而减小,随着混凝土强度等级的提高而增大。此外,骨料最大粒径和钢筋对声发射振幅衰减和波速均有影响,但程度较小。这些研究成果,为通过声发射检测识别钢筋混凝土板材料和结构参数提供了参考。设计制作了三个不同保护层厚度的钢筋混凝土板带试件(B10-B12)。通过断铅试验,确定了混凝土保护层厚度对振幅衰减和波速的影响规律,混凝土保护层厚度越大,振幅衰减越小,波速也减小。通过设置不同的门槛值,确定了门槛值对声发射波速的影响,门槛值越低,计算得到的波速越接近应力波在钢筋混凝土中传播的真实值。通过静力加载试验,研究裂缝深度、宽度、数量对钢筋混凝土板声发射振幅衰减和波速的影响规律,并探讨Felicity比对损伤评价的有效性。试验和分析结果表明,裂缝深度是影响声发射振幅衰减和波速的主要原因,裂缝深度越大,声发射振幅衰减越大,波速越小;裂缝宽度和数量对声发射振幅衰减和波速几乎没有影响。此外,还通过回归分析,分别得到裂缝最大深度与声发射振幅衰减和波速的表达式。最后,研究采用固定波速和变波速对损伤定位结果的影响,结果表明,采用变波速对钢筋混凝土构件的损伤进行定位具有更高的精度。
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