外文翻譯--利用聲率發(fā)射過程分析橋梁混凝土的相對損傷評估（中文）

1、<p><b>　　中文3375字</b></p><p>　　出處：Materials and Structures (2007) 40:221–227</p><p>　　利用聲率發(fā)射過程分析橋梁混凝土的相對損傷評估</p><p>　　Tetsuya Suzuki · Masayasu Ohtsu ·Mits

2、uhiro Shigeishi</p><p>　　人們普遍意識到影響耐久性減少的原因，是鹽和其他化學物質的腐蝕，凍融，碳化以及疲勞?；炷恋钠茐牧σ呀浽诂F存的結構機械中通過壓縮試驗和反彈錘實驗測得。為有效保護混凝土結構，評估質量是有必要的，不僅要評估混凝土的強度還要檢測混凝土的損害程度。結構混凝土的定量損傷評估通過應用聲波發(fā)射(AE)技術和損傷力學來實現。因此,在現存的結構的核心進行。</p>&

3、lt;p>　　核心樣品從一個已經使用了87年的鋼筋混凝土公路橋的拱片段得到?？箟簭姸群蜅钍夏Ａ繙y定的壓縮試驗隨著汽車電子測量。動態(tài)楊氏模量還可以計算出縱波速度。因此，相對損害定量評價從靜態(tài)和動態(tài)楊氏模量和比較結果自動曝光率過程分析。</p><p>　　T. Suzuki學院生物資源科學，日本大學，日本</p><p>　　M. Ohtsu研究生院科學與技術，熊本大學，日本</

4、p><p>　　M. Shigeishi 工學部，熊本大學，日本</p><p><b>　　1.導言</b></p><p>　　損傷的具體形成原因由于收到環(huán)境的影響。近年來，從生活的角度和周期成本分析（每個地方選區(qū)） ，對損害的混凝土結構定量評價已十分需求。因此，有必要制定一項定量技術來評價具體的結構損失。 在對混凝土結構的具體診斷和檢查，通常

5、采取評價巖心樣本的機械性能和化學性能。 然而，通過壓縮測試得到的物理性能卻不直接反映損害評價。</p><p>　　聲波發(fā)射技術（ AE ）被公認為最有希望評估損害程度的技術。本文作者作者之一認為壓縮聲波發(fā)射技術是制定的比率過程分析[ 1 ] 。結果樣品經過凍融過程顯示其之間的密切關系比率工藝參數和孔容[ 2 ] 。 應用聲波發(fā)射進程分析和損傷力學，評價具體的樣品芯結構的損傷，從現有的已知要估算[ 3 ， 4 ]

6、 。從數據庫的基礎的分析，運用聲率發(fā)射之間的損害參數來確定一個完整的計算彈性模量公式，在埋地管道里的混凝土結構在一定程度的損害就可以被成功估計[ 5 ] 。因此，聲發(fā)射利率過程分析（ DeCAT ）和具體的數據庫的基礎上利用一個程序來估計相對損傷來實施混凝土損害評價。</p><p>　　在這項研究中，對從一個已經使用了87年的鋼筋混凝土公路橋的拱片段得到的核心樣品進行了抗壓強度和楊氏模量估計。DecAt系統(tǒng)進行

7、了比較靜態(tài)和動彈性模量來進行相對損失估計。</p><p><b>　　2.分析步驟</b></p><p>　　2.1聲率發(fā)射過程分析</p><p>　　樣品在壓縮情況下的微小裂紋與樣品上的AE過程相關聯。這些微裂紋在最后的失敗之前逐漸被積累。AE過程數量的增加與這些微小裂紋的積累是相關的。聲發(fā)射產生的過程是依賴于在一定應力水平下裂縫的數量

8、，而且是隨機過程[ 6 ] 。因此，比率過程理論引入量化壓縮下聲發(fā)射特性[ 1 ] 。下列方程代表AE命中dN的數量從V增加到V+dV，</p><p>　　f (V) dV = dN/N (1)</p><p>　　, 其中N是聲發(fā)射事件總數和F（V）是聲發(fā)射在應力水平V（ ％ ）的概率

9、函數 。在方程（ 1 ）F(V)外 ，下面的雙曲線功能假設，</p><p>　　f (V) = a/V+ b, (2)</p><p>　　其中a，b是常數，得到的‘a’含義是一個數率。</p><p>　　在方程（ 2 ） ，其中A的含義反映在指定的應力水平聲

10、發(fā)射活動，這樣的概率各不相同，這取決于是否率'a'是積極的或消極的，特別是在低應力水平。兩個可能的關系的概率函數f （V）在圖中說明。 1 。如果比率是積極的，在聲發(fā)射活動的可能性高的低應力水平， 建議具體損壞。如果是消極的比率，低的概率是在低應力一級的，因為仍然是在穩(wěn)定狀態(tài)。因而， 是有可能的定量評價中的混凝土結構損失在根據過程理論[ 1 ]使用壓縮下聲發(fā)射測量速率進行測得。</p><p>&

11、lt;b>　　圖1</b></p><p>　　將方程（2）代入方程（1），AE總數N和水平（V）的數目之間的關系被把描述為下列的等式</p><p>　　N = CVa exp(bV ). (3)</p><p><b>　　其中C是

12、常數。</b></p><p><b>　　2.2損傷力學參數</b></p><p>　　損傷損傷力學參數可從一個相對確定的比例在彈性模量[ 7 ]中得到，</p><p>　　Ω=1-E/E? (4)</p

13、><p>　　其中E是具體損壞的楊氏模量，E?是假設完整或損壞的具體楊式模量。</p><p>　　在壓縮試驗的起始Ω0到最初的損傷，E0和楊氏模量是相對應的，可從以下公式推出。</p><p>　　E0 = E?(1 ?Ω0). (5)</p><p&g

14、t;　　在單軸壓縮試驗的具體范例中，應變關系通常繪制圖所示。2 。根據方程（ 4 ） ， 最初的楊氏模量E0是與當前一定程度的損害Ω0行對應的。損害Ωc與最后的的靜止狀態(tài)Εc是相對應的。Ec被定義為一個很小的楊氏模量。在這項研究中，楊氏模量， E0 ，估計作為切線模量，后接近的應變關系的雙曲線。</p><p>　　2.3估計不變的楊氏模量E </p><p>　　給出的方程（ 5 ） ，

15、最初的損害Ω0是一個損失的指數。要從根本知道E ，但是從現有的模型中計算楊氏模E *量是很困難的，因此建議用AE過程方法進行測試。這與楊氏模量的減少是有關系的，ln(E0 ? Ec),從 AE過程分析顯示圖中可以得到‘a’。 假定的計算過程中是開集。ln(E0 ? Ec)和利率的A值是合理的假定[ 5 ] 是線性相關的。楊氏模量(E0 ? Ec)的減少表示為</p><p>　　E0 ? Ec = E(1 ?Ω0

16、) ? E(1 ?Ωc)</p><p>　　= E(Ωc ?Ω0). (6)</p><p>　　基于線性相關的數字，</p><p>　　ln(E0 ? Ec) = ln[E(_c ?Ω0)] = xa + c，

17、 (7)</p><p>　　這里E0= E，當a=0時，可以使我們從AE分析中得到具體的楊氏模量。</p><p>　　E= Ec + ec. (8) </p><p><b>　　圖2</b></p><p&

18、gt;<b>　　圖3</b></p><p><b>　　（圖3）</b></p><p>　　該程序的執(zhí)行，損害評價通過AE過程分析（ DeCAT ）得到 。</p><p><b>　　2.4實驗</b></p><p>　　2.4.1聲發(fā)射測量和標本</p>

19、<p>　　從塊（ 3.0米× 3.0米× 0.68米）標本的核心中取出一個直徑為10CM，高為20CM的圓柱體，試塊是從如圖4(a)的公路橋的拱形片段得到。這座橋建于1918年，在日本熊本市。聲發(fā)射測量中壓縮試驗是在圖4（ b ）所示。硅潤滑脂是貼在樣品的頂部和底以及在特氟隆表中插入的，以減少聲發(fā)射活動所產生的摩擦。系統(tǒng)（PAC制造）采用計數聲發(fā)射訪問次數的方法。聲發(fā)射檢測使用聲發(fā)射傳感器UT斯達康-

20、 1000 （共振頻率：約。 1兆赫） 。那個頻率范圍內達到60 kHz到1兆赫。為了實驗計數，誤差時間定為2毫秒。應該指出的是AE測量要在兩個渠道的軸向和側向進行，AE擊中次數作為壓力水平特征，并且二種渠道的張力平均。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　2.4.2動態(tài)楊氏模量</p><p>　　測量縱波的速度來估

21、算動態(tài)楊氏模量。由一個超音波測試設備SIT-021測量(東京Sanwa Shoukou有限公司制造) 在樣品的表面測量到二個末端之間的時間。從而確定動態(tài)楊氏模量， </p><p>　　Ed = (1 + ?aν)(1 ? 2?aν )ρ./(1 ? ?aν) (9)</p><p>　　在這里， ρ是混凝土試樣的密度，V是泊松比設置為0.

22、2 。 VP是縱向的衡量波速。</p><p><b>　　2.5結果和討論</b></p><p>　　2.5.1混凝土力學性能的</p><p>　　核心樣品抗壓強度的總結在表1 ，包含平均，最高，和最低值的所有標本。共收集了12個混凝土砌塊樣品?？箟簭姸戎衅骄凳?5.3MPa， 最高值是32.4MPa， 和最低值是20.1MPa。初步楊

23、氏模量（ E0 ）平均值為21.2 GPa，最大值是27.9 GPa。最小值是16.8 GPa。動態(tài)楊氏模量（Ed）的計算公式（ 11 ） 。 縱波平均速度是3207m/ s，最高速度是3770m/s，最低速度在 2,600米/秒。楊氏模量的平均值是22.1GPa，最高值在29.7 GPa，最低值是14.8GPa。</p><p>　　2.5.2聲發(fā)射新一代壓縮技術</p><p>　　聲

24、發(fā)射的過程顯示出每個標本的消極的A值在聲發(fā)射率過程分析。兩個概率函數的結果在圖 5和6中展示.展示了</p><p>　　((a=?0.0012)為正常混凝土和濕養(yǎng)28天的混凝土相比,在這研究</p><p>　　中體現的最大((圖5)標本和最低限度力量值分別為</p><p>　　?0.00012是?0.0008(圖6).這就是說a值隨破壞力的增加存在一個增加的傾

25、向。</p><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　2.5.3相對損害和抗壓強度之間的關系</p><p>　　由表1所示，利用DECAT系統(tǒng)可以測出楊氏模量由E0到E?的樣本相對損害，圖7顯示了相對損害與抗壓強度之間的比較。很清楚的可以看到

26、相對損害與抗壓強度是存在一定的關系的。因為大多數樣品的相對損害值都低于1.0.可以認為是比較受損害的</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　2.5.4相對損害和動態(tài)楊氏模量Ed/E之間的關系</p><p>　　在現有的準則和標準中，相對損害是由動態(tài)楊氏模量得出的。據報道，動態(tài)楊氏模量比靜態(tài)的要大出10%。這里，靜態(tài)楊氏

27、模量，由初始切線模量和動態(tài)楊氏模量測定的方程（ 9 ）得出 。因此，這些模數在圖8中進行比較。很明顯初始楊氏模量(E0)和動態(tài)楊氏模量基本是一致的，實驗證實，初始楊氏模量和動態(tài)楊氏模量之間的差距不是很大。在評估凍害時，相對損害通常也是根據動態(tài)楊氏模量測得的，而且實驗證明，動態(tài)模量和靜態(tài)模量是相同的。</p><p>　　圖8 圖9</p>

28、;<p>　　其中強度大于29 N/mm2見表1 。 在其他樣品，從整體的可以看出模數實在減少的。據圖7 ，只有第6號樣品的相對損失超過1.0 ，這表明這是一個完好的標本。在表1中，發(fā)現這個樣品的強度超過30MPa 。結論說明抽樣第6號核心是完好的，但其他部分相對損壞的相對損失估計的范圍從0.6至0.9 。因此，可以利用DeCAT系統(tǒng)得出混凝土的完好部分和其他相對損害的都比較值。</p><p>&

29、lt;b>　　3.結論</b></p><p>　　定量評價結構混凝土的損害已經被開發(fā)，人們應用聲發(fā)射過程分析和損傷力學。人們都清楚地證實，樣品核心的相對損害的定量評價可以利用DeCAT系統(tǒng)測得。結果：</p><p>　　聲率發(fā)射方法使得混凝土的相對損害可以測定，同時發(fā)展了DeCAT系統(tǒng)。采用DeCAT系統(tǒng)可以測量橋梁樣品內部的相對損害。</p><

30、p>　　相對損害與壓強之間是存在一定的關系的。因為試樣的相對損害小于1.0，認為他們是已損害的。</p><p>　　比較初始楊氏模量與動態(tài)楊氏模量證明動態(tài)楊氏模量與靜態(tài)模量是一致的。據證實，動態(tài)楊氏模量與相對損害之間基本沒什么區(qū)別。然后，混凝土的聲音部分</p><p>　　也被確定，其他部分的相對損害程度的定量測量就可以利用DeCAT系統(tǒng)來進行。</p><p

31、><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.Ohtsu M（ 1992年）核心測試混凝土聲發(fā)射測量分析。在： JSCE No.442/V-16 ， 211-217</p><p>　　2.Ishibashi A, Matsuyama K, Ohtsu M（ 1998 ）汽車電子應用港口混凝土結構的惡化診斷。 在： 145-152 頁</p>

32、;<p>　　3.Watanabe H, Ichinose M, Tomoda Y, Ohtsu M（ 2001年）定量估計損失在混凝土自動曝光?；炷翆W院（青年商會） 23 （ 1 ） :493 - 498 </p><p>　　4.Suzuki T,Watanabe H, OhtsuM（ 2002 ）損害評價混凝土用聲發(fā)射方法。第六屆遠東會議無損檢測， 111-116 頁</p>

33、<p>　　5.Suzuki T, Ikeda Y, Komeno G, OhtsuM（ 2004 ）在具體的基于聲發(fā)射過程數據庫損害評價，青年商會26 （ 1 ） :1791 - 1796年</p><p>　　6.Sato Y (1978) Elastodynamikcs.。巖波書店出版社</p><p>　　7.Loland KE（ 1980 ）估計混凝土連續(xù)損傷模型的負載