超聲導(dǎo)波在鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前土木工程領(lǐng)域重要的結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于房屋、水利、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施中。然而，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往處于惡劣的環(huán)境中，耐久性成為影響結(jié)構(gòu)使用壽命的重要因素。因此，鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)成為近些年來(lái)土木工程健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。如今，研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)方法，但這些方法通常存在滯后性、不準(zhǔn)確、靈敏度低等缺陷。超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，因此可以對(duì)鋼筋銹蝕情況進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線、連續(xù)地監(jiān)測(cè)，可用來(lái)判斷鋼筋銹蝕發(fā)展

2、的不同階段，實(shí)現(xiàn)真正意義的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。
　　本論文詳細(xì)研究了超聲導(dǎo)波監(jiān)測(cè)鋼筋銹蝕損傷的有關(guān)技術(shù)，具體研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面：
　　（1）根據(jù)超聲導(dǎo)波監(jiān)測(cè)技術(shù)的要求，設(shè)計(jì)制備了適合超聲導(dǎo)波監(jiān)測(cè)鋼筋銹蝕的壓電陶瓷傳感器。研究超聲導(dǎo)波在鋼筋內(nèi)的傳播規(guī)律，特別是混凝土包裹長(zhǎng)度以及超聲導(dǎo)波頻率對(duì)鋼筋中超聲導(dǎo)波能量損失的影響。研究結(jié)果表明：同一混凝土包裹長(zhǎng)度，測(cè)得隨著頻率增加，超聲導(dǎo)波的幅值有明顯減小趨勢(shì)。同一激勵(lì)頻率，不同混凝土包裹

3、長(zhǎng)度下，隨著混凝土包裹長(zhǎng)度的增加，超聲導(dǎo)波幅值衰減增強(qiáng)。
　?。?）利用超聲導(dǎo)波監(jiān)測(cè)鋼筋銹蝕的不同階段，并通過(guò)超聲導(dǎo)波信號(hào)的幅值變化判斷鋼筋銹蝕程度。研究結(jié)果表明：超聲導(dǎo)波信號(hào)的幅值變化趨勢(shì)分為下降和上升兩個(gè)階段。在超聲導(dǎo)波幅值的下降階段，鋼筋銹蝕產(chǎn)物填充鋼筋與混凝土界面區(qū)域。當(dāng)超聲導(dǎo)波幅值到達(dá)最小值時(shí)，混凝土內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)裂縫。超聲導(dǎo)波幅值的上升階段是裂縫在混凝土內(nèi)的開(kāi)展階段，直到裂縫延伸到混凝土試件表面，超聲導(dǎo)波幅值趨于穩(wěn)定。

4、r>　?。?）采用小波包信號(hào)處理方法對(duì)鋼筋銹蝕不同階段的掃頻信號(hào)進(jìn)行小波包能量值計(jì)算。通過(guò)小波包信號(hào)處理方法分析超聲導(dǎo)波掃頻信號(hào)的總能量以及各頻帶能量分布的變化情況。隨著鋼筋不斷銹蝕，超聲導(dǎo)波信號(hào)的總能量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。并且超聲導(dǎo)波信號(hào)的能量在各頻帶上分布越來(lái)越分散，造成接收信號(hào)的能量譜發(fā)生改變。
　?。?）利用掃描電子顯微鏡對(duì)不同銹蝕階段鋼筋與混凝土交界處銹蝕層的形貌進(jìn)行觀察可知：鋼筋未發(fā)生銹蝕時(shí)，鋼筋與混凝土的界面處為