钢筋混凝土梁受载过程的声发射特性试验研究

论文摘要

结构的安全性一直是人们关注的首要问题,而对结构破坏的有效预警则是保障人们生命财产安全的最有效措施。随着声发射技术在混凝土领域研究和应用的深入,人们逐渐认识到了声发射在无损检测和破坏预警方面的无可比拟的优越性。声发射也正在以其方便、直观、实时、动态、精确等诸多优点,逐渐取代传统的检测方法。本文对钢筋混凝土梁在不同受载过程中的声发射特征进行了深入研究,并且对钢筋混凝土梁中Felicity效应与荷载及钢筋应变的相关性进行了深入研究,得到的主要研究成果如下:一、通过在试验环境条件下的断铅试验,确定了符合试验材料及试验条件的声发射检测参数,比如,监测门槛、时间参数(PDT、HDT、HLT)、波速、衰减等,为正式试验时参数的设置及获得最佳的试验结果提供了可靠的保障。二、通过对预制钢筋混凝土梁受力全过程声发射特征的分析研究,得出了各声发射参数与梁破坏过程之间的相关关系,从而可以在较低的荷载水平下,准确预测梁的极限承载力,作为结构破坏预警的有效依据。三、论文通过试验对钢筋混凝土梁中存在Kaiser效应的条件进行了研究,同时对梁中的Felicity效应进行了研究。通过对试验过程中声发射特征参数的分析比较,改进了现有的凯塞点的确定准则,并且用改进后的凯塞点准则确定出试验中各级荷载下的的凯塞点,从而建立起了Felicity比与荷载以及钢筋应变之间的相关关系,并以此作为对钢筋混凝土梁的受载历史进行推断的重要参数。四、通过声发射3D定位技术,对钢筋混凝土梁加载过程中的裂纹进行定位,确定了试件在受载过程中的内部缺陷位置及发展趋势,与试验中的裂纹照片进行比较分析,定位效果比较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢筋混凝土梁无损检测常用方法及应用分析
• 1.2 声发射技术在钢筋混凝土领域的研究与应用
• 1.2.1 对混凝土材料声发射基本属性的研究
• 1.2.2 声发射在混凝土力学性能中的应用研究
• 1.2.3 声发射在断裂力学研究中的应用
• 1.2.4 声发射在混凝土裂缝种类和破坏机理研究中的应用
• 1.2.5 裂纹缺陷定位技术
• 1.2.6 凯塞效应的机理及其在混凝土中应用的研究
• 1.2.7 声发射在混凝土其他研究中的应用
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 声发射检测技术概述
• 2.1 声发射与声发射技术
• 2.2 声发射信号分析
• 2.2.1 声发射检测仪器的工作原理
• 2.2.2 声发射信号参数
• 2.3 混凝土声发射技术的发展和应用
• 2.4 混凝土声发射的研究动态
• 2.5 当前混凝土声发射研究的热点
• 2.6 本章小结
• 第三章 试验设备及其参数设置
• 3.1 声发射检测系统
• 3.1.1 声发射检测仪器
• 3.1.2 声发射检测门槛设置
• 3.1.3 钢筋混凝土梁声发射检测时间参数的确定
• 3.2 静态应变测试系统
• 3.2.1 检测仪器
• 3.2.2 应变片
• 3.3 油压千斤顶
• 3.3.1 仪器说明
• 3.3.2 仪器标定
• 3.4 本章小结
• 第四章 钢筋混凝土梁破坏过程中声发射特征研究
• 4.1 试验准备
• 4.1.1 试件设计
• 4.1.2 试件制作
• 4.2 试验过程及声发射特征
• 4.2.1 试验装置
• 4.2.2 加载方式
• 4.2.3 试验现象
• 4.3 试验结果及分析
• 4.3.1 加载过程中声发射信号分析
• 4.3.2 试验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 荷载水平对FELICITY效应的影响研究
• 5.1 试验准备
• 5.2 试验过程
• 5.3 凯塞点的确定
• 5.3.1 声发射Kaiser效应产生机理的两种解释
• 5.3.2 凯塞点确定方法概述
• 5.3.3 凯赛点的确定
• 5.4 试验过程及声发射信号分析
• 5.4.1 通道9的声发射信号分析
• 5.4.2 通道12的声发射信号分析
• 5.4.3 通道9和通道12的比较分析
• 5.4.4 事件数与荷载的关系
• 5.5 本章小结
• 第六章 钢筋混凝土梁中裂纹源的3D定位
• 6.1 概述
• 6.2 钢筋混凝土梁中裂纹源3D定位的基本方法
• 6.3 钢筋混凝土梁中波速的测定
• 6.4 钢筋混凝土中声发射波的衰减
• 6.5 定位试验及结果分析
• 6.5.1 定位设置
• 6.5.2 定位结果分析
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 附录一: 试验所用试件一览表
• 附录二: 试件二破坏过程试验结果及简要分析
• 附录三: 试件三破坏过程试验结果及简要分析
• 附录四: 试件五Felicity试验结果及简要分析
• 附录五: 试件六Felicity试验结果及简要分析
• 附录六: 试件五裂纹源的3D定位
• 附录七: 试件六裂纹源的3D定位
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文