钢筋混凝土包护结构中的应力波及其应用-材料科学与工程专业论文.docxVIP

I万方数据 I 万方数据 摘 要 钢筋混凝土包护结构是混凝土砂浆包护钢筋的工程单元结构，因其坚固耐用，防火 抗压性好，成本低等优点，在土木工程领域应用广泛。钢筋混凝土包护结构注浆质量直 接影响该结构所在工程构件的安全性和耐久性，故其注浆质量的检测，是消除工程构件 安全隐患，确保工程构件使用寿命的必要步骤。应力波检测法是钢筋混凝土包护结构主 要无损检测方法，研究应力波在钢筋混凝土包护结构中的传播规律有助于合理设计检测 方案和分析检测数据。本文的主要研究内容及结果如下： (1) 注浆体类型和注浆体直径对应力波在钢筋混凝土包护结构中传播的影响。使用 ANSYS/LS-DYNA 有限元软件建立不同注浆体类型和不同注浆体直径的钢筋混凝土包 护结构有限元模型，求解并分析，结果表明：固结波速随着注浆混凝土型号的增加而增 加，随着注浆体直径的增加而减小；平均幅值比随着注浆混凝土型号的增加而增加，随 着注浆体直径的增加而减小。当注浆混凝土型号从 C20 增加到 C70 时，固结波速从 4200m/s 增加到 4750m/s，平均幅值比从 0.15 增加到 0.65。当注浆体直径从 100mm 增加 到 220mm 时，固结波速从 4650m/s 减小到 3950m/s 左右，平均幅值比从 0.9 左右减小到 0.13 左右。 (2) 注浆部分脱空和注浆完全脱空对应力波在钢筋混凝土包护结构中传播的影响。 使用 ANSYS/LS-DYNA 有限元软件，建立不同缺陷长度的钢筋混凝土包护结构有限元 模型，求解并分析，结果表明：在注浆部分脱空情况下固结波速处于 4220m/s 至 4750m/s 范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而增大，平均振幅比处于 0.52 至 0.75 范围内，并 随着注浆脱空尺寸的增加而减小；在注浆完全脱空情况下固结波速处于 4250m/s 至 4850m/s 范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而增大，平均振幅比处于 0.32 至 0.7 范围 内，并随着注浆脱空尺寸的增加而减小。 (3) 固结波速标定钢筋混凝土包护结构注浆密实度。将钢筋混凝土包护结构注浆密 实度划分四个等级（A 级、B 级、C 级、D 级），通过设计制作相应注浆质量等级的试验 模型测试得到固结波速，再通过对该结构进行数值模拟，发现实验结果与数值模拟结果 定性吻合。综合分析试验测试和数值计算结果，制定出固结波速标定钢筋混凝土包护结 构注浆质量定量范围：A 等级注浆质量固结波速小于 4400m/s，B 等级注浆质量固结波 速在 4400m/s 至 4500m/s 之间，C 等级注浆质量固结波速在 4500m/s 至 4600m/s 之间， D 等级注浆质量固结波速大于 4600m/s。 通过本文的研究，对于采用应力波法检测钢筋混凝土包护结构应力波传播特性和固 结波速标钢筋混凝土包护结构注浆质量具有一定的参考及指导意义。 关键词：钢筋混凝土包护结构；应力波；固结波速；平均幅值比 II万方数据 II 万方数据 Abstract Reinforced concrete structure by steel bar is the engineering unit structure of grouting, and widely used in civil engineering applications because its good durability and fire resistance, and low cost and so on. Reinforced concrete structure quality directly affects the security and durability of the construction. What is more, the grouting inspection of reinforced concrete is critical to eliminate hidden peril in quality and ensure life-span of the engineering structure. Stress wave detection is the main method for grouting quality nondestructive testing, and the stress wave propagation rules in the reinforced concrete is helpful to design the testing scheme and analysis detect date. The main contents and conclusions are as