鋼筋混凝土粘結損傷主被動波導一體化監測及評價

《鋼筋混凝土粘結損傷主被動波導一體化監測及評價》是依託大連理工大學,由李冬生擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鋼筋混凝土粘結損傷主被動波導一體化監測及評價
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李冬生

項目摘要

粘結損傷是鋼筋混凝土結構最嚴重的破壞形式，它具有隱蔽性比較高、隨機性強、局部化突出等特徵，而目前針對這類典型的界面損傷監測還缺乏相應的手段。本項目結合主動波導能夠測試既有損傷及對小損傷較敏感和被動波導能夠監測損傷演化過程等優點，提出主被動波導集成技術監測其損傷。首先提出一種計算速度快、精度高的譜單元方法模擬粘結失效波導傳播，採用虛擬譜單元來模擬邊界反射，得到其傳播規律。其次，研製主被動波導共線一體化複合多模組感測器及智慧型感測網路系統、發展相應的監測方法和技術；最佳化激勵信號和主被動波導測試方法選擇；提出強噪聲環境中的多模態、強頻散和非線性波導信號去噪及分析方法，得到不同粘結損傷模式下波導特徵參數。再次，基於波導測試信號評價鋼筋與混凝土粘結失效損傷演化規律、探討損傷定位機率分析和融合方法； 實時修正鋼筋混凝土粘結損傷模型。最後，通過實驗驗證本項目提出的方法有效性和正確性。

結題摘要

本項目進行了鋼筋損傷及其鋼筋混凝土剝離損傷主被動譜單元方法模擬方法。基於Rayleigh - quotient方法討論了小波有限元的數值頻散誤差；提出了一種適合併行計算的基於FFT的小波有限元譜方法，克服了小波有限元時域積分法模擬高頻彈性波時嚴格的時間步長限制，採用單元層面的動力縮聚技術進一步縮減了系統總自由度數。並將該方法用於一維結構中裂縫、脫粘等損傷的導波檢測。研製主被動波導共線一體化複合多模組感測器及智慧型感測網路系統、發展相應的監測方法和技術。測試了不同剝離損傷程度鋼筋混凝土試件，得到了剝離長度比與時頻域信號幅值的相關關係，提出了能量衰減分析方法，發現超聲導波能量衰減曲線更能有效評價混凝土與鋼筋界面剝離程度。進行不同的鋼筋腐蝕損傷程度進行了超聲導波測試，通過腐蝕前後的信號對比，分析不同腐蝕情況下的信號變化，得到信號與腐蝕程度的一一對應關係。運用小波包分析得到了鋼筋混凝土腐蝕損傷超聲導波信號時頻曲線，給出了各個損傷階段的波形特徵、損傷類別和頻率分布。進行了CFRP/鋼管複合約束混凝土柱軸壓作用下的聲發射監測試驗，並對其損傷發展進行了分析。利用聲發射累積能量、RA和AF值分析、信號強度分析和b值分析分別對CFRP/鋼管複合約束混凝土柱在軸壓作用下的受力狀態、混凝土裂縫形式發展變化、損傷強弱程度和損傷裂縫的發展進行了分析和評估。分析結果表明，利用有效的聲發射參數能夠很好表征CFRP/鋼管複合約束混凝土損傷演化過程及其破壞形態。驗證了波束成形算法對板狀結構主被動探傷定位成像的有效性，利用信號Hilbert變換和機率診斷成像技術對損傷定位進行了最佳化改進，擺脫了定位算法對波速精確性的依賴。並對該定位成像算法的抗噪性和波速不敏感性進行了分析。