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重复荷载作用下混凝土梁弹性波速与强度关系研究

作　者: 吴金玲
导　师: 孙进忠; 王宗纲
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地质工程
关键词: 混凝土梁超声波检测重复荷载健康诊断寿命评估
分类号: TU375.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

承受频繁重复荷载混凝土梁的疲劳和健康诊断是当今工程中亟待解决的一个问题，对于工程安全运营具有重要意义。混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体，对于正常的混凝土，声波在其中传播的速度是有一定范围的，当波在传播路径上遇到混凝土缺陷时，如断裂、裂缝、夹泥和离析等，声波会发生绕射，穿过缺陷介质中的波速也会减慢，从而造成测点波动到达延迟、振幅减小、波形畸变等现象。可以利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化，来分析判断混凝土的内部情况。本文采用不同强度重复加载混凝土构件疲劳实验方法，展开重复荷载作用下的构件混凝土弹性波速与强度退化相关关系的研究。本文对6根材料、配筋率、砂率、含水率、养护环境均相同的混凝土梁进行不同荷载水平下的疲劳强度实验。根据试验需要在重复加载5万次、10万次、l5万次、20万次、30万次、40万次、60万次、80万次、100万次、150万次、200万次及有破坏预兆时，分别停止施加循环荷载，停顿30min，待疲劳试验机稳定在某一级荷载时，采集此状态下的裂缝宽度、挠度及构件弹性波波速等值。在上述实验的基础上，本文展开了不同强度重复加载条件下混凝土梁构件变形和损伤累进荷载重复次数的对应规律、不同强度重复加载条件下混凝土梁构件弹性波速分布和波速变化与加载重复次数的对应关系，以及不同强度重复加载条件下荷载重复次数、构件混凝土疲劳状态以及弹性波速变化之间的实验关系的研究。在此基础上初步建立了以强度退化规律为依据的混凝土梁耐久性弹性波速监测评估方法——按照构件混凝土在重复荷载作用下的损伤程度，将混凝土构件的健康状态分为完好、基本完好、轻微损伤和严重损伤四个状态——并证明了检测方法的可靠性和诊断结果的一致性，为混凝土构件的健康诊断及寿命预测奠定了基础。这套监测评估方法和研究思路可以为混凝土桥梁结构的健康诊断及寿命评估提供借鉴和参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章引言  10-17
  1.1 混凝土无损检测国内外发展概况  10-13
  1.2 混凝土无损检测中存在的问题  13
  1.3 本文的研究目的与研究意义  13-14
  1.4 本文的研究内容和技术路线  14-17
    1.4.1 研究内容  14-16
    1.4.2 技术路线  16-17
第2章混凝土构件的设计制作与试验方案  17-35
  2.1 混凝土梁的相似构件设计  17-22
    2.1.1 模型试验概述  17
    2.1.2 模型试验的相似理论  17-18
    2.1.3 静力模型及动力模型的相似性  18-19
    2.1.4 本文研究问题的动力模型相似关系  19-22
  2.2 混凝土梁构件模型设计制作  22-27
    2.2.1 混凝土梁构件模型设计依据  22-25
    2.2.2 混凝土梁构件模型设计方案  25-26
    2.2.3 试验所用材料  26-27
      2.2.3.1 混凝土  26
      2.2.3.2 钢筋  26-27
  2.3 测点布置  27-29
    2.3.1 应变测点布置  27
    2.3.2 位移测点布置  27-28
    2.3.3 弹性波探测点布置  28-29
  2.4 试验所用仪器和设备  29-32
    2.4.1 试验加载装置  29
    2.4.2 应变采集装置  29-30
      2.4.2.1 应变片粘贴  29-30
      2.4.2.2 应变采集  30
    2.4.3 力的测量装置  30
    2.4.4 位移测量装置  30
    2.4.5 弹性波速采集装置  30-32
  2.5 试验加载方式及试验内容  32-35
    2.5.1 试验加载方式  32-33
    2.5.2 试验内容  33-35
      2.5.2.1 静力加载试验  33
      2.5.2.2 疲劳加载试验  33-35
第3章重复荷载作用下的混凝土梁弹性波检测  35-49
  3.1 概述  35
  3.2 重复荷载作用下的混凝土梁超声波 CT 检测  35-45
    3.2.1 超声波 CT 检测基本原理  35-37
    3.2.2 试验过程及数据处理  37-45
      3.2.2.1 试验过程  38-39
      3.2.2.2 数据处理  39-45
  3.3 重复荷载作用下的混凝土梁超声瑞雷波检测  45-49
    3.3.1 瑞雷波检测基本原理  45-46
    3.3.2 试验过程及数据处理  46-49
      3.3.2.1 试验过程  46-47
      3.3.2.2 数据处理  47-49
第4章重复加载条件下混凝土梁变形、弹性波速与加载重复次数的对应关系研究  49-68
  4.1 重复加载条件下混凝土梁变形和荷载重复次数对应规律研究  50-53
    4.1.1 重复加载条件下混凝土应变和荷载重复次数对应规律研究  51
    4.1.2 重复加载条件下钢筋应变和荷载重复次数对应规律研究  51-52
    4.1.3 重复加载条件下跨中位移和荷载重复次数对应规律研究  52-53
  4.2 重复加载条件下混凝土梁弹性波速分布和波速变化与加载重复次数对应关系研究  53-68
    4.2.1 重复加载条件下混凝土梁超声纵波波速分布和波速变化与加载重复次数对应关系研究  53-62
    4.2.2 重复加载条件下混凝土梁瑞雷波波速分布和波速变化与加载重复次数对应关系研究  62-68
第5章混凝土构件健康诊断和寿命评估  68-79
  5.1 弹性波速测试混凝土构件健康诊断和寿命评估基本原理  68-69
  5.2 弹性波速测试混凝土构件的健康诊断  69-74
  5.3 弹性波速测试混凝土构件的寿命评估  74-79
第6章结论和展望  79-82
  6.1 结论  79-80
  6.2 展望  80-82
致谢  82-83
参考文献  83-86
附录  86

重复荷载作用下混凝土梁弹性波速与强度关系研究

内容摘要

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