锤击瞬间反应技术在混凝土结构检测中的应用

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发布时间：2022-06-21

资料介绍

[提要] 通过实际工程应用介绍一种混凝土无损检测技术——锤击瞬态反应技术的原理、分析方法以及应
用。该项技术可用于非桩混凝土结构的无损检测,特别是对大面积结构构件进行快速内部探伤。实践证明该
检测方法操作简单,数据容易获取,检测速度快。
[关键词] 锤击瞬态反应技术无损检测
1 导纳刚度
Application of Impube Response Technique in Conditional Evaluation of Concrete Structure/Cao Honggang',Zheng
Yonghad(1 Construction Technology Laboratories,Inc.,USA:2 SETSCO Services Pte Ltd.,Singapore）
Abstract:The principle and analysis method of a non-destructive testing technique-the Impulse Response(IR)test a
desccribed, with emphasis on its application through case studies. Simple operation and rapid acquisition of test result
are some of its advantages.In the past decade in the USA and Europe, this technique has been more widely used as a
non-destructive testing tool to evaluate concrete upper structures especially concrete elements with large surfaces.
Keywords:impulse response testinon-destructive testing(NDT):mobility:stiffness
从 20 世纪 80 年代到 90 年代，在欧美国家，锤击
坚实的板-好的支承
A
分层板
瞬态反应（Impulse Response）技术开始被用来进行混凝
导
土上部结构的无损检测[3]。90 年代中期后，锤击瞬态
纳
反应技术作为一种快速无损检测技术的可靠性和可行
颜率（Hz）
性已经得到相当的认可[4.5],特别是对大体积混凝土
结构构件的内部无损探伤，优势非常明显。下面重点
介绍这项技术的原理及分析方法及其在板状结构构件
快递☆拐接收
高速数据接收器
无损检测中的应用。
奖
一、锤击瞬态反应技术原理与分析方法
[1,4,6]
一冲击锤抗动探测器
冲击毛摄功探测器
锤击瞬态反应技术是通过分析应力波反应获取结
图1 锤击瞬态反应技术原理示意图
构构件内部信息，是对构件完全无损伤的检测方法。
对不同的敲击方式,产生的应力波频率范围也不同。
理，首先得到两条曲线：力时间曲线；表面速度-时间
锤击瞬态反应的冲击能量巨大,测试构件在强大的冲
曲线，然后通过快速傅氏换算将信号从时域转换至频
击力下会呈现弯曲振动模式。对于板状结构构件来
域进行分析,得到速度和力的频谱曲线,用力谱除速度
说,这种弯曲模式的振动频率范围大约为0～1kHz。
谱，得到导纳-频率曲线。所谓导纳是指在同一时刻测
通过对这一范围的频率进行分析,可以获取结构构件
试点振动速度与冲击力的比值，单位是 m/（s*N）。计
内部的情况，例如：构件相对厚度，内部蜂窝或混凝土
算用笔记本电脑中的专用程序现场进行，结果可以立
振捣不实，相对低密度，内部分层等。
即展示在电脑屏幕上。从导纳-频率曲线上得到两个
锤击瞬态反应技术原理如图1所示。仪器由装有
参数，即平均导纳和动态刚度。
力传感器、重约 1kg的冲击锤、振动探测器、信号放大
被测结构构件受到锤击时，冲击振动产生的弹性
处理器及安装有专用程序的笔记本电脑组成。
应力波会因其本身的固有阻尼而衰减。在0～1kHz频
在测试时，构件内部由于锤击产生应力波,应力大
率范围内，导纳的平均值反映了结构的厚度和密度；厚
小取决于锤尖的弹性性能。通常使用的硬塑锤尖和铝
度越小,密度越小,内部存在缺陷(例如裂缝、蜂窝等),
制锤尖可分别产生大约5MPa和50MPa的应力。锤尖
导纳值就越高,有时这一增幅会达几倍或几十倍;相
的选择由不同的测试对象决定。构件对锤击的反应，
反，板厚大，密度质量好的构件拥有较大的固有阻尼，
即表面振动速度，由振动探测器接收。冲击力信号和
其导纳值会降低。在这个频率范围内的导纳平均值称
表面速度信号分别传至数据接收器进行放大及计算处
作平均导纳。