应力波在水工混凝土结构检测中的应用

资料大小：830KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-03

资料介绍

应力波在水工混凝土结构检测中的应用
张挺
(福建省水利水电科学研究院，福建福州I 350001)
摘要：该文介绍水利部948项目“水工混凝土结构无损检测平台” 的模块组成、应用情况和技
术特点，阐述分析该系统的测试功能在各种类型水工混凝土结构检测中的应用。砌石拱坝、溢
洪道、水闸等水工构筑物检测应用表明，该平台探测效率和精度高，数据后处理简便，交互性
强。引进该平台对推动我省水工混凝土结构的无损检测技术发展具有重要意义。
关键词：应力波；水工混凝土结构；无损检测
中图分类号：：TV544 文献标识码：B 文章编号：1002—3011(2015)03—0007—03
引言
受濒水特性、检测面制约等不利因素影响，传
统的无损检测手段如超声法等无法对水利工程进行
有效测试。大坝等大体积水工结构检测常见的钻探
作业费工费时，且对结构造成局部损伤，不适合大
量使用。既有的技术手段难以对水工构筑物的质量
状况进行准确、全面的检测评估。
主动式应力波作为一种新型混凝土无损检测技
术，对大中型混凝土构件的形体尺寸、内部缺陷等
具有良好的检测效果。依托水利部948项目(编号
201317)，我院2014年引进一套美国OLSON公司的
“水工混凝土结构无损检测平台”。系统针对水工闸
坝及其枢纽工程等不同构筑物特点，采用一种或多
种综合的检测手段，实现在役工程运行期问的安全
检测和新建工程的质量控制；采用模块化设计，通
过功能单元切换，不同的混凝土结构可以选择适用
的检测方法；针对水工大坝特点，集成了利用声波
脉冲原理开发的坝体层析成像测试系统，可在水库
不降低库水的条件下实现水库大坝坝体内部薄弱区
域的隐患探测，为水库大坝除险加固和安全鉴定提
供了全新的、先进的检测和评估手段。
1 应力波技术
应力波法通过敲击混凝土表面，在其内部产生
三种形式应力波，即P波(纵波)、S波(横波)
和R波(瑞利波)，详见图1；应力波在混凝土中传
播过程中，于不同声阻抗介质面上会产生多次反射
收稿日期：2015—09—24
图1 应力波的三种形式
幅值
Displacement
l P—wave
m。＼- ／ fR一、v 。
“ “ Imp act n／iq
．
i er Time
| I＼
l
图2 应力波时域与频域的互换
并产生共振，利用速度(或加速度)传感器接收其
波形信号；通过快速傅立叶变换(FFrI1)，在频谱图
中拾取目标结构的特征主频(见图2)，对混凝土内
部状况进行评估。
本次引进的水工混凝土结构无损检测平台由信
号采集处理系统(主机)与扫描式冲击回波、表面
波、薄板冲击瞬态响应和大坝声波成像系统组成，
见图3。
7