隱蔽裂縫對混凝土波動傳播特性的影響規(guī)律研究.pdf

1、混凝土在使用過程中，由于長期荷載、環(huán)境腐蝕、材料老化、構件破損等因素作用，混凝土內(nèi)部逐漸產(chǎn)生損傷積累，使結構的承載能力和耐久性能下降，減少了結構的使用壽命。如何有效地預測在役混凝土的損傷演變情況是當前混凝土工程亟待解決的關鍵性問題之一。鑒于此，本文在線性及非線性聲學波動理論基礎上，研究混凝土隱蔽裂縫形態(tài)參數(shù)與波動傳播特性的相關性規(guī)律，為更好的實現(xiàn)對混凝土材料探測提供理論基礎和應用參考，主要研究內(nèi)容及結論如下:
　　1)對養(yǎng)護好的含

2、不同形態(tài)參數(shù)裂縫的混凝土試件進行超聲波測試試驗，采用快速傅立葉變換和小波分析等信號處理技術實現(xiàn)了對聲波信號參數(shù)的提取，研究零應力狀態(tài)下裂縫的存在對混凝土超聲參數(shù)的影響。試驗表明:零應力狀態(tài)下，混凝土試件內(nèi)有裂縫時的波速比試件內(nèi)無裂縫時小，但裂縫尺寸不大時變化幅度小，較難區(qū)分;裂縫寬度對波速影響明顯，深度其次，裂縫走向與聲波傳播方向夾角對波速無影響。
　　2)零應力狀態(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)對最大振幅影響明顯，且裂縫走向與聲波傳播方向重合時最大振幅的值最小，裂縫走向與聲波傳播方向垂直時時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)開展了單軸受載混凝土的超聲波測試試驗，分析了裂縫不同形態(tài)參數(shù)混凝土超聲參數(shù)與應力相關性的影響，試驗結果表明:受荷條件下試件內(nèi)有裂縫時，基本規(guī)律是裂縫尺寸越

4、大，隨應力變化波速下降越快，且在試件破壞時其波速的最小值越小。相比于裂縫寬度，裂縫深度對試件波速與應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°時隨著應力的增加波速下降速率最大。
　　4)通過小波變換得到的加權譜面積，在一定程度上濾除了高頻干擾并考慮了不同尺度間權重的差異，對應力有較強的敏感性。含不同形態(tài)參數(shù)裂縫的試件，加載時加權譜面積變化規(guī)律基本相同，即隨應力增加，裂縫尺寸

5、越大加權譜面積變化幅度越明顯。加權主頻幅值與加權譜面積隨應力變化趨勢大致相同，均在超過試件極限應力的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)部結構狀態(tài)和外部應力狀態(tài)均無關。零應力狀態(tài)下試件內(nèi)有無裂縫對主頻影響不大，受荷條件下，隨著應力的增加，主頻也基本不改變6)通過分析零應力狀態(tài)下缺陷尺度與超聲波波長的關系，在此基礎上利用含裂縫混凝土的等效彈性參數(shù)，建立了零應