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超聲法探測結構物水下裂縫

發布時間:2017-06-07 10:01:29 分類:新聞動态 來源: 點擊:次

超聲法探測結構物水下裂縫 超聲法探測結構物水下裂縫 摘要】研究開發了用超聲法探測結構物水下裂縫的方法。該法測試簡便,清水渾水中1樣使用,可用于各種類型的結構,已在1座水閘底闆裂縫探測中成功地利用。【關鍵詞】裂縫,結構物,超聲法,探測1、前言工程混凝土結構物常因各種緣由産生裂縫。裂縫的存在危害結構的安全和耐久性。為此,對已出現的裂縫應進行調查檢測,以根據裂縫的部位、狀态對結構的安全性進行評估并制定對裂縫的處理方案。對結構水上部份存在的裂縫,通經常使用肉眼外觀檢查便可發現。裂縫的寬度可用讀數顯微鏡或裂縫寬度卡丈量。裂縫的深度可采取超聲法或鑽孔壓水法進行探測。對結構水下部份存在的裂縫,通常的外觀檢查沒法進行。潛水檢查或水下電視發現細微裂縫較困難,特别是水渾時更是不可能。筆者采取超聲法進行探測實驗取得成功并已在工程上實測應用。2、測試原理及方法根據聲學原理[1]可知,聲
摘要】研究開發了用超聲法探測結構物水下裂縫的方法。該法測試簡便,清水渾水中1樣使用,可用于各種類型的結構,已在1座水閘底闆裂縫探測中成功地利用。【關鍵詞】裂縫,結構物,超聲法,探測1、前言
工程混凝土結構物材料疲勞實驗機常因各種緣由産生裂縫。裂縫的存在危害結構的安全和耐久性。為此,對已出現的裂縫應進行調查檢測,以根據裂縫的部位、狀态對結構的安全性進行評估并制插頭引線彎折實驗機定對裂縫輪胎實驗機的處理方案。對結構水上部份存在的裂縫,通經常使用肉眼外觀檢查便可發現。裂縫的寬度可用讀數顯微鏡或裂縫寬度卡丈量。裂縫的深度可采取超聲法或鑽孔壓水法進行探測。對結構水下部份存在的裂縫,通常的外觀檢查沒法進行。潛水檢查或水下電視發現細微裂縫較困難,特别是水渾時更是不可能。筆者采取超聲法進行探測實驗取得成功并已在工程上實測應用。2膠合闆拉力實驗機、測試原理及方法
根據聲學原理[1]可知,聲波在傳播進程中如遇到不同介質的界面将産生反射和透射。垂直入射到界面的聲波聲壓反射量的大小可以用反射率R表示。
對兩個半無窮大介質構成的界面,反射率R由下式計算: 超聲法探測結構物水下裂縫 超聲法探測結構物水下裂縫
R= (1)
這裡,z1、z2--第1、2種介質的的聲阻抗或稱特性阻抗。Z=r.c,r,介質的密度,c,介質的波速。
至于裂縫,它屬于夾層對聲波的反射。聲波在夾層中往複反射(如圖1)。
這類情況下聲波聲壓的反射率R 由下式計算: 超聲法探測結構物水下裂縫這裡,d--夾層的厚度;
   l--聲波在夾層中的波長;
   m--兩種介質聲阻抗之比,m=dye300電液式壓力實驗機 ,z1為夾層兩側介質的聲阻抗,z2為夾層中介質的聲阻抗。
  從(2)式中可看到,聲波反射率的大小取決于裂縫寬度、裂縫中充填物(空氣或水)的聲阻抗和聲波波長3輥疲勞實驗機(頻率)的大小。

  圖2表示反射與這些參數的關系。圖中橫坐标是夾層厚度與聲波頻率的乘積。
由于裂縫對聲波的反射,當超聲發、收換能器之間存在裂縫時,接收換能器所接收到的聲信号将大大減小。通過與結構正常部位接收信号幅度的比較可以發現裂縫的存在。固然,如果裂縫中被水充填,則發現裂縫就困難1些

  為了探測水下裂縫,筆者們采取泡棉緊縮實驗機了1發雙收的探測方法。如圖3所示,将1隻發射換能器F與2隻接收換能器R1、R2組成換能器組。換能器組平行于結構表 超聲法探測結構物水下裂縫



定距離。當發射換能器F以分散角q發出超聲波時,其中有1束超聲波以水與混凝土的第1臨界角入射到混凝土表面并沿混凝土表面滑行傳播。滑行波傳播1定距離後為接收換能器R1、R2所接收。用超聲儀丈量接收信号參數(聲時t、振幅A、頻率f)。這些參數反應了滑行波傳播路徑上混凝土的情況。将這1組換能器沿結構表面平行移動,當換能器跨過裂縫時,接收信号将産生變化。

  為研究這類方法的可行性,進行了摹拟實驗。如圖4所示,在1混凝土底闆上有1條裂縫,在地闆上砌1水池,池中灌滿水。選擇2條測線(1、2),将恒應力抗折抗壓實驗機換能器組沿測線移動丈量。每條測線丈量11個測點(圖4a)。測點位置以2接收換能器R1、R2間的中心點為準。測讀每一個換能器所接收到的信号參數,包括聲時t(ms)、振幅A(dB)、頻率f(kHz)。實驗中發現,對裂縫,聲時測值沒有明顯的規律性變化,故隻将參數A和f為縱坐标,以測距為橫坐标繪制參數變化圖。另外,還增加(A1-A2)、(f1-f2)2條線。這些參數變化曲線如圖4b、c。

超聲法探測結構物水下裂縫

(a) 摹拟實驗位置  超聲法探測結構物水下裂縫(b)測線1結果


超聲法探測結構物水下裂縫圖4 超聲測裂縫摹拟實驗 從這些參數的變化可看出:
  (1)當接收換能器1跨過裂縫,該換能器所接收的上述參數就有變化,這和料想的情況1緻。
  (2)頻率測值的變化較混亂,這多是對接收波取樣長度太長(1024點),經FFT分析得到的主頻率已不能敏感地反應裂縫的存在。根據以往的研究[2],接收波前1、2周期的頻率是可以反應混凝土中缺點的存在的。
  (3)振幅的變化能反應裂縫的存在。A1在6點,A2在5點都明顯減小。但僅以單個接收換能器接收的振幅來判斷裂縫的存在有2個問題:
a)由于發射換能器與接收換能器間有1定距離,當接收換能器1跨過裂縫,接收波振幅即減小,但隻要發射換能器還沒有跨過裂縫,這類減小就将繼續下去。本次丈量中5、62個測點的A1、A2值均低就是這類情況造成。這類情況給裂縫的準肯定位帶來1定困難;
b)由于發射換能器與接收換能器之間有1定距離,在接收換能器跨縫後,接收信号的振幅除反應裂縫的存在外,也受發射與接收換能器之間混凝土表面狀态的影響。如果以單個R1或R2的振幅測值作為判碳鋼拉伸實驗機斷裂縫的根據而結構表面各處混凝土質量又不1緻,乃至有局部破損,那末,不跨裂縫的測值彼其間會有1些波動,這對判斷裂縫帶來幹擾。
(4)為此,筆者們選擇兩隻接收換能器接收信号振幅測值之差,即A1-A2作為判斷的根據(圖4b、c中的加粗折線)。采取A1-A2測值判斷具有以下兩個優點:
a)除裂縫所在測點外,其它測點測值基本不變,曲線接近1條水平線變化。這是由于A1-atlas紫外老化實驗機A2值使表面狀态的影響相互抵消的緣由;
b)僅僅在裂縫所在測點
(5)1處測值産生明顯變化,有益于肯定裂縫的準确位置。
  從實驗結果看到,在1、2兩條測線上,A1-A2測值都是在裂縫位置産生尖峰1樣的明顯變化,說明上述的探測方法及判斷方法對發現水下裂縫是有效的。3、工程實測利用
上海中港水閘是東海邊上1座擋潮兼運輸的水閘。在對該水閘進行檢測評估中懷疑閘底底闆是不是存在裂縫。由于閘門下遊為杭州灣,底闆上終年水位在1.5m以上,用常規的方法沒法檢測。
筆者們采取超聲法對水下底闆裂縫進行了探測。
  圖5是該水閘左側孔結構平面位置圖。在閘室底闆上布置1、2、33條測線。1、2号測線神州抗磨實驗機沿水流方向布置,用于探測垂直于水流方向的裂縫。3号測線垂直于水流方向布置,用于探測平行于水流方向的裂縫。将換能器組放入水下沿測線水平拖動,逐段進行丈量。每次丈量的間距為40cm,可以覆蓋測線上每段混凝土表面。3條測線丈量結果示于圖6。
從圖6看到,3号測線測值(A1-A2)無明顯變化,表明在該條測線上不存在裂縫。在1、2号測線上則有3處明顯的測值峰出現。其中距底闆3輪彎扭實驗機4.8m處是底闆的分縫,而在距底闆1.1 m和3.0 m處突出的峰則表示該處存在裂縫。這在2号、3号測線上2條測線結果是1緻的。根據測試結果判斷,左側孔閘室底闆存在兩條垂直于水智能電子拉力實驗機流方向的裂縫:1條距閘門1.1m;1條距閘門3.0m。
  從測試結果圖看,裂縫處測值(皮革拉力實驗機A1-A2)變化不如摹拟實驗明顯。估計是由于閘底闆表面長時間遭受沖洗,構成坑塘1類的破損,這類破損不1定在底闆各處均勻散布,而表面破損又将影響測值的大小。另外,表面的不平整也使換能器與底闆磨擦磨損性能實驗機表面的距離難以始終保持1緻,這也使得測試結果出現1些波動。相信如果結構表面基本平整,測試結果應當更加明顯。超聲法探測結構物水下裂縫
4、結論
1.用超聲波1發雙收的丈量方法可以探測水下結構表面的裂縫托輥防塵實驗機。可以沿水平方向探測水下底闆、護坦1類結構的裂縫,也可沿垂直方向探測水下牆體、壩面及樁等結構的裂縫。
2.在處理分析數據時,以兩隻換能器接收信号的振幅之差作為判斷裂縫的根據具有判斷準确、明顯的優點。
3.超聲法探測水下裂縫2000蜂窩紙闆抗壓實驗機kn萬能實驗機不受清水渾水影響,1樣使用。 超聲法探測結構物水下裂縫