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(xué)物質(zhì)的腐蝕，凍融，碳化以及疲勞。混凝土的破壞力已經(jīng)在現(xiàn)存的結(jié)構(gòu)機(jī)械中通過壓縮試驗和反彈錘實驗測得。為有效保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)，評估質(zhì)量是有必要的，不僅要評估混凝土的強(qiáng)度還要檢測混凝土的損害程度。結(jié)構(gòu)混凝土的定量損傷評估通過應(yīng)用聲波發(fā)射(AE)技術(shù)和損傷力學(xué)來實現(xiàn)。因此,在現(xiàn)存的結(jié)構(gòu)的核心進(jìn)行。</p>&

3、lt;p>　　核心樣品從一個已經(jīng)使用了87年的鋼筋混凝土公路橋的拱片段得到。抗壓強(qiáng)度和楊氏模量測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(jié)果自動曝光率過程分析。</p><p>　　T. Suzuki學(xué)院生物資源科學(xué)，日本大學(xué)，日本</p><p>　　M. Ohtsu研究生院科學(xué)與技術(shù)，熊本大學(xué)，日本</

4、p><p>　　M. Shigeishi 工學(xué)部，熊本大學(xué)，日本</p><p><b>　　1.導(dǎo)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(jié)構(gòu)定量評價已十分需求。因此，有必要制定一項定量技術(shù)來評價具體的結(jié)構(gòu)損失。 在對混凝土結(jié)構(gòu)的具體診斷和檢查，通常

5、采取評價巖心樣本的機(jī)械性能和化學(xué)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(shù)（ AE ）被公認(rèn)為最有希望評估損害程度的技術(shù)。本文作者作者之一認(rèn)為壓縮聲波發(fā)射技術(shù)是制定的比率過程分析[ 1 ] 。結(jié)果樣品經(jīng)過凍融過程顯示其之間的密切關(guān)系比率工藝參數(shù)和孔容[ 2 ] 。 應(yīng)用聲波發(fā)射進(jìn)程分析和損傷力學(xué)，評價具體的樣品芯結(jié)構(gòu)的損傷，從現(xiàn)有的已知要估算[ 3 ， 4 ]

6、 。從數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)的分析，運(yùn)用聲率發(fā)射之間的損害參數(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)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(jīng)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(jìn)行了抗壓強(qiáng)度和楊氏模量估計。DecAt系統(tǒng)進(jìn)行

7、了比較靜態(tài)和動彈性模量來進(jìn)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(guān)聯(lián)。這些微裂紋在最后的失敗之前逐漸被積累。AE過程數(shù)量的增加與這些微小裂紋的積累是相關(guān)的。聲發(fā)射產(chǎn)生的過程是依賴于在一定應(yīng)力水平下裂縫的數(shù)量

8、，而且是隨機(jī)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(shù)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(shù)和F（V）是聲發(fā)射在應(yīng)力水平V（ ％ ）的概率

9、函數(shù) 。在方程（ 1 ）F(V)外 ，下面的雙曲線功能假設(shè)，</p><p>　　f (V) = a/V+ b, (2)</p><p>　　其中a，b是常數(shù)，得到的‘a(chǎn)’含義是一個數(shù)率。</p><p>　　在方程（ 2 ） ，其中A的含義反映在指定的應(yīng)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(yīng)力水平。兩個可能的關(guān)系的概率函數(shù)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(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)損失在根據(jù)過程理論[ 1 ]使用壓縮下聲發(fā)射測量速率進(jìn)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(shù)N和水平（V）的數(shù)目之間的關(guān)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(shù)。</b></p><p><b>　　2.2損傷力學(xué)參數(shù)</b></p><p>　　損傷損傷力學(xué)參數(shù)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(shè)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(yīng)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(yīng)變關(guān)系通常繪制圖所示。2 。根據(jù)方程（ 4 ） ， 最初的楊氏模量E0是與當(dāng)前一定程度的損害Ω0行對應(yīng)的。損害Ωc與最后的的靜止?fàn)顟B(tài)Εc是相對應(yīng)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(yīng)變關(guān)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(shù)。要從根本知道E ，但是從現(xiàn)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(jìn)行測試。這與楊氏模量的減少是有關(guān)系的，ln(E0 ? Ec),從 AE過程分析顯示圖中可以得到‘a(chǎn)’。 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(guān)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(guān)的數(shù)字，</p><p>　　ln(E0 ? Ec) = ln[E(_c ?Ω0)] = xa + c，

17、 (7)</p><p>　　這里E0= E，當(dāng)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>　?。▓D3）</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(biāo)本</p>

19、<p>　　從塊（ 3.0米× 3.0米× 0.68米）標(biāo)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(chǎn)生的摩擦。系統(tǒng)（PAC制造）采用計數(shù)聲發(fā)射訪問次數(shù)的方法。聲發(fā)射檢測使用聲發(fā)射傳感器UT斯達(dá)康-

20、 1000 （共振頻率：約。 1兆赫） 。那個頻率范圍內(nèi)達(dá)到60 kHz到1兆赫。為了實驗計數(shù)，誤差時間定為2毫秒。應(yīng)該指出的是AE測量要在兩個渠道的軸向和側(cè)向進(jìn)行，AE擊中次數(shù)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(shè)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(shè)置為0.

22、2 。 VP是縱向的衡量波速。</p><p><b>　　2.5結(jié)果和討論</b></p><p>　　2.5.1混凝土力學(xué)性能的</p><p>　　核心樣品抗壓強(qiáng)度的總結(jié)在表1 ，包含平均，最高，和最低值的所有標(biāo)本。共收集了12個混凝土砌塊樣品?？箟簭?qiáng)度中平均值是25.3MPa， 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(shù)</p><p>　　聲

24、發(fā)射的過程顯示出每個標(biāo)本的消極的A值在聲發(fā)射率過程分析。兩個概率函數(shù)的結(jié)果在圖 5和6中展示.展示了</p><p>　　((a=?0.0012)為正?；炷梁蜐耩B(yǎng)28天的混凝土相比,在這研究</p><p>　　中體現(xiàn)的最大((圖5)標(biāo)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(qiáng)度之間的關(guān)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(qiáng)度之間的比較。很清楚的可以看到

26、相對損害與抗壓強(qiáng)度是存在一定的關(guān)系的。因為大多數(shù)樣品的相對損害值都低于1.0.可以認(rèn)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(guān)系</p><p>　　在現(xiàn)有的準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)中，相對損害是由動態(tài)楊氏模量得出的。據(jù)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(shù)在圖8中進(jìn)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(jù)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(qiáng)度大于29 N/mm2見表1 。 在其他樣品，從整體的可以看出模數(shù)實在減少的。據(jù)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(biāo)本。在表1中，發(fā)現(xiàn)這個樣品的強(qiáng)度超過30MPa 。結(jié)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(jié)論</b></p><p>　　定量評價結(jié)構(gòu)混凝土的損害已經(jīng)被開發(fā)，人們應(yīng)用聲發(fā)射過程分析和損傷力學(xué)。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(jié)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(nèi)部的相對損害。</p><

30、p>　　相對損害與壓強(qiáng)之間是存在一定的關(guān)系的。因為試樣的相對損害小于1.0，認(rèn)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(jù)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(jìn)行。</p><p

31、><b>　　參考文獻(xiàn)</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(yīng)用港口混凝土結(jié)構(gòu)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(xué)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(yuǎn)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(shù)據(jù)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(fù)載