基于Lamb波时间反转法的灌浆套筒连接质量检测

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对装配式建筑结构而言,装配工艺及装配质量是其充分发挥承载力及抗震性能的关键。灌浆套筒连接作为装配式建筑构件的主要连接形式,在装配式建筑构件拼装施工中,施工工艺的差异以及复杂的现场施工环境,可能导致灌浆套筒内部出现不同程度的损伤,产生例如裂纹、脱空等质量缺陷,最终导致套筒连接效果不佳,威胁建筑主体安全。考虑到目前对于灌浆套筒连接质量尚无切实可行的无损检测方案,本文提出基于Lamb波时间反转法的灌浆套筒连接质量检测方案。论文主要研究工作包括以下几个方面:(1)应用ABAQUS有限元软件建立灌浆套筒结构有限元模型,对Lamb波在灌浆套筒结构中的传播规律进行分析,探究激励信号周期数和中心频率对检测结果的影响,确定有限元模拟最佳激励信号。(2)为了研究不同剪力肋数对时间反转聚焦峰值的影响,建立内含不同剪力肋数的灌浆套筒结构模型,结果表明:不同剪力肋数所对应聚焦峰值波动最大仅为4.0%,说明剪力肋对时间反转聚焦峰值的影响较小,因而在采用Lamb波时间反转法及检测过程可以忽略其影响;数值仿真中建立了5种不同缺陷程度的灌浆套筒结构模型,研究采用时间反转法时聚焦峰值是否可以正确反映缺陷程度的变化。结果表明:时间反转聚焦峰值随灌浆缺陷程度的增大而明显减小,证明Lamb波时间反转法可以很好的实现灌浆套筒结构内部灌浆缺陷的检测。(3)建立实际尺寸的灌浆套筒模型,通过改变套筒内部灌浆料缺陷的位置、缺陷深度与宽度、缺陷类型、钢筋偏位情况,研究Lamb波时间反转法对实际尺寸灌浆套筒内部缺陷的检测能力。研究结果表明:Lamb波时间反转法对于实际尺寸模型可准确通过聚焦峰值的变化识别其内部不同程度的损伤。(4)为了更加符合工程实际,建立预埋状态下灌浆套筒结构模型,将信号激励端与接收端设置于待连接钢筋两端和外部混凝土两端并进行对比研究。研究表明选择外部混凝土两端进行信号收发检测效果更佳,且更符合工程实际。为检测出灌浆料损伤缺陷位置,将外部混凝土表面分成多段等距测区,同时设置无损伤测区与有损伤测区,结果表明有损伤测区聚焦信号峰值明显低于周围无损伤测区,说明Lamb波时间反转法可实现预埋状态下灌浆套筒结构内部缺陷的检测及缺陷位置的判断。研究证明了Lamb波时间反转法对于灌浆套筒缺陷检测与缺陷定位是有效的,在结构无损检测领域体现出了良好的应用前景。
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