桥梁板损伤的有限元分析

ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ ， ａ ｎ ｄ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ｊ ｕ ｒ ｙ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ｉ ｔ ｙ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｏ ｍｅ ｓ ｕ ｐ —
维 时差计 算如 下 ：
的作用下 ．发生塑性变形或有裂纹形成和扩展时 ．
并伴随能量迅速释放而产生的瞬态弹性波的现象称
三维立体定位至少需要布置４ 个传感器 首先
为声发射 声发射信号是由多模式波组成 ．根据波 的振动方式和传播方 向不同可分为纵波 、横波 、表 面波和板波等不 同模式 ．每种模式又包括宽带频率
Ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ＆ Ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ 桥隧工程
辑 槔擐 有曝
孙 德亮
（ 石家庄市公路桥梁建设 集团 ，河北 石 家庄 ０ ５ ０ ０ ９ １ ）
摘要 ：在分析桥 梁板的损伤原理的基础上 ，用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ建立模 型 ，并通过模型分析得到桥 梁板损伤程度 ，可为 以桥 梁板 损伤检 测提供一 定的支持 。
需要 外界 施加 激励 才 能产 生这 种 信号 ．当外部 条 件
向 其 中传统的检测方式不能实时检测现有运行桥 梁 的安 全状 况 ．声发 射检测 技 术具 有 此项 能力 ．全 波形采集更能实时记录下运行桥梁的受力信号 ．分 析全波形信号来掌握桥梁的破坏特性 声发射检测
技术是 一种 动态 无损 检测 方法 ．不 同的缺 陷将 产 生
Ｓ ＵＮ Ｄｅ － ｌ ｉ ａ ｎ ｇ
（ Ｓ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ Ｒ ｏ ａ ｄ ａ ｎ ｄ Ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ， Ｓ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ０ ５ ０ ０ ９ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
桥隧工程 Ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ＆ Ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
过空间的几何关系列方程得 出声源到各个传感器的
距 离差 ，从 而完成 三位 空 间声 源定 位 （ 如 图ｌ 所示） 。 和混凝 土之 间粘 结 良好 ．不存 在滑 移现 象 ．计算 实
ｐ ｏ ｒ ｔ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｄ ａ ｍａ ｇ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ； ｄ ａ ｍａ ｇ ｅ ； ＡＮＳ ＹＳ ； ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ ； ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
变化时 ，如温度 、应力和 电磁场等变化 。物体或结 构局 部或 某些 部分 就会 进 入失 稳状 态 ．继 而 释放 出 声发射信号 。大 多数情况下 ，声发射信 号十分微 弱 ．要接受到这种信号往往需要应用专门的声发射 仪器 才 能获得
在 对 有 怀 疑 的被 检 部 位 放 置 一 定 数 量 的 传 感 器 ．由于来 自被检部位 的一个声发射源信号可以被
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｍａ ｇ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ｍａ ｋ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗｉ ｔ ｈ
０ 引言
现今 声发射 检测 技术 应用 于 现行 桥梁 检测 得 到 广 泛 的关 注 ．是 今 后 桥 梁 检 测 方 法 的 主要 发 展 方
十兆赫兹的超声波 ．其 幅度从几微伏到几百伏 。声 发射信号表示一个或多个声发射事件经过传感器接 收与处理后形成的各种形式 的电信号 ．声发射是应 力波产生 、传播和接收的过程 ，是一种力学现象 。
关 键词 ：桥 梁板 ；损 伤 ；ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ ；残 差 收 敛 ；检 测
中图分类号：Ｕ ４ ４ ５ ． ７
文献标 识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ２ — ４ ７ ８ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ １ ０ ５ ～ ０ ３
Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎｔ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ Ｐｌ ａ ｔ ｅ Ｄａ ｍａ ｇ ｅ
不同的声发射信号 ．如果明确 了声发射信号特征与 桥梁缺 陷 问 的关 系 ．就可 以应 用声 发 射技 术对 运行 桥梁进行长期连续地监测 ．这是其他桥梁检测方法
所 没有 的功能 １ 桥 梁板 裂缝 损伤 原理
物 体或 结构 内部 局部 区域 在外 力 、内力或 温度
几个不同的声发射传感器接收到 ．因而可以根据传 感器 接收 信号 的 时差对 声发 射 源进 行定 位 计算 ．三
例为模拟完好 钢筋混凝土梁 ．Ｓ Ｏ Ｌ Ｉ Ｄ ６ ５ 单元用来模 拟模型 中的混凝土材料 ．Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ ８ 单元用来模拟模型 中的钢筋材料 ，Ｓ Ｏ Ｌ Ｉ Ｄ ４ ５ 单元用来模拟模型中约束
成分的波 。因此频率范围从次声 、可听声 、直至几
建立一个三维空间坐标 系。选择其 中 传感器为基
准Leabharlann Baidu ．通过测试其他三个传感器接收信号时间与基
准点的时差 由于声波在固体 中传播的复杂性 ，假
设声发射信号在三维空间的传播速度为恒定值 ．通
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