隱蔽裂縫對(duì)混凝土波動(dòng)傳播特性的影響規(guī)律研究.pdf

1、混凝土在使用過(guò)程中，由于長(zhǎng)期荷載、環(huán)境腐蝕、材料老化、構(gòu)件破損等因素作用，混凝土內(nèi)部逐漸產(chǎn)生損傷積累，使結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性能下降，減少了結(jié)構(gòu)的使用壽命。如何有效地預(yù)測(cè)在役混凝土的損傷演變情況是當(dāng)前混凝土工程亟待解決的關(guān)鍵性問(wèn)題之一。鑒于此，本文在線性及非線性聲學(xué)波動(dòng)理論基礎(chǔ)上，研究混凝土隱蔽裂縫形態(tài)參數(shù)與波動(dòng)傳播特性的相關(guān)性規(guī)律，為更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土材料探測(cè)提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用參考，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　1)對(duì)養(yǎng)護(hù)好的含

2、不同形態(tài)參數(shù)裂縫的混凝土試件進(jìn)行超聲波測(cè)試試驗(yàn)，采用快速傅立葉變換和小波分析等信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)聲波信號(hào)參數(shù)的提取，研究零應(yīng)力狀態(tài)下裂縫的存在對(duì)混凝土超聲參數(shù)的影響。試驗(yàn)表明:零應(yīng)力狀態(tài)下，混凝土試件內(nèi)有裂縫時(shí)的波速比試件內(nèi)無(wú)裂縫時(shí)小，但裂縫尺寸不大時(shí)變化幅度小，較難區(qū)分;裂縫寬度對(duì)波速影響明顯，深度其次，裂縫走向與聲波傳播方向夾角對(duì)波速無(wú)影響。
　　2)零應(yīng)力狀態(tài)下，采用快速傅立葉變換和頻譜分析的方法得到混凝土的聲學(xué)參數(shù)，與完

3、整試件相比，有裂縫的試件其裂縫形態(tài)參數(shù)對(duì)最大振幅影響明顯，且裂縫走向與聲波傳播方向重合時(shí)最大振幅的值最小，裂縫走向與聲波傳播方向垂直時(shí)時(shí)域最大振幅的值最大。除主頻外，各參數(shù)隨裂縫形態(tài)參數(shù)變化規(guī)律相似。裂縫對(duì)頻域最大振幅和譜面積影響規(guī)律基本相同，均隨裂縫尺寸的增加而下降。
　　3)開(kāi)展了單軸受載混凝土的超聲波測(cè)試試驗(yàn)，分析了裂縫不同形態(tài)參數(shù)混凝土超聲參數(shù)與應(yīng)力相關(guān)性的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明:受荷條件下試件內(nèi)有裂縫時(shí)，基本規(guī)律是裂縫尺寸越

4、大，隨應(yīng)力變化波速下降越快，且在試件破壞時(shí)其波速的最小值越小。相比于裂縫寬度，裂縫深度對(duì)試件波速與應(yīng)力敏感性的影響較弱。裂縫與超聲波傳播方向的夾角不同的幾種情況中，裂縫與超聲波傳播方向重合即夾角為0°時(shí)隨著應(yīng)力的增加波速下降速率最大。
　　4)通過(guò)小波變換得到的加權(quán)譜面積，在一定程度上濾除了高頻干擾并考慮了不同尺度間權(quán)重的差異，對(duì)應(yīng)力有較強(qiáng)的敏感性。含不同形態(tài)參數(shù)裂縫的試件，加載時(shí)加權(quán)譜面積變化規(guī)律基本相同，即隨應(yīng)力增加，裂縫尺寸

5、越大加權(quán)譜面積變化幅度越明顯。加權(quán)主頻幅值與加權(quán)譜面積隨應(yīng)力變化趨勢(shì)大致相同，均在超過(guò)試件極限應(yīng)力的70％后急劇下降，這可能是由于裂縫貫通所致，表明出現(xiàn)了不可逆的塑性變形，試件已接近破壞。
　　5)主頻與混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)和外部應(yīng)力狀態(tài)均無(wú)關(guān)。零應(yīng)力狀態(tài)下試件內(nèi)有無(wú)裂縫對(duì)主頻影響不大，受荷條件下，隨著應(yīng)力的增加，主頻也基本不改變6)通過(guò)分析零應(yīng)力狀態(tài)下缺陷尺度與超聲波波長(zhǎng)的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上利用含裂縫混凝土的等效彈性參數(shù)，建立了零應(yīng)