冲击弹性波在交通工程检测中的应用(新)

立柱埋深检测 （2）现场验证及应用案例（浙江沪昆高速）
现场测试验证结果
立柱埋深检测 （2）现场验证及应用案例
测试误差数值分布图
基桩完整性检测 完整性检测
基桩完整性检测 基桩长度检测
现场波速标定
在役基桩完整性检测
其基本原理与新设基桩的完整性检测相同，所不同的是： 传感器安装在桩身的侧壁； 解析信号为多频道信号； 激振在桩身侧壁或承台上面桩头投影位置
基于冲击弹性波无损检测技术的主要检测项目
混凝土结构
1
Baidu Nhomakorabea
岩土材料
2
预应力结构
3
5
其它结构
4
桩、柱、杆
冲击弹性波的基本原理及方法 冲击弹性波的定义
粒子
波頭
当结构发生应变时，质点在弹性力（弹性介质特性）的作用下进 行往复运动，从而形成波。
Impact Elastic Wave
冲击弹性波的基本原理及方法 冲击弹性波的产生
在役基桩完整性检测
传感器起震 时刻
传感器起震 时刻
锚杆（索）检测 （1）测试方法和原理
锚杆测试原理 激振信号
锚杆长度=波速*反射时间/2
杆底反射信号
锚杆（索）检测 （1）测试方法和原理
根据实践经验和理论分析，可以得到： • 较大的锤适合于较长的锚杆，较小的锤则相反 • 锥形激振体适合于较长的锚杆，但对短锚杆的测试结果容易比实际偏长 • 自动激振装置（包括电磁式、超磁式）的激振力度稳定，重复性好。但 其适用的锚杆长度也有范围限制，超出该范围的反而测试结果偏差较大
EDMA：基本原理
发射信号及反射信号
立柱埋深检测 （1）测试方法和原理
EDMA：关键技术
残留振动抑制技术 反射信号增强及识别技术 高精度频谱分析技术 智能化判别技术
立柱埋深检测 （2）现场验证及应用案例
在数十个工程进行了试验验证： • 约85%的检测误差在±4%之内 • 约94%的检测误差在±8cm之内
第一阶段：无损探伤阶段（ND Inspection）， 探测试件是否存在缺陷；
第二阶段：无损检测阶段（ND Test），探测试 件是否存在缺陷及其结构、性质、位置等；
第三阶段：无损评价阶段（ND Evaluate），不
仅要掌握缺陷的有无、属性、位置、大小等信息 ，还要评估分析其对被检构件的影响程度。
受钢筋等的影响小、测试结果稳定性好
测试方法多样、频域/时域
VS
超声法
采用压电式晶体激振和接收， 激发的信号频率超过20KHz， 一般在数百KHz及以上
能量小，一般适用于小型构件
对缺陷敏感，受钢筋、骨料等的影响大
测试方法较为单一、不适合频域分析
在交通工程中，除了钢结构缺陷检测外，冲击弹性波法均具有优势
无损检测技术的发展历程
无损检测技术方法
21世纪以后，由于计算机技术、数字化与图像识别技术、人工神 经网络技术和机电一体化技术的快速发展，无损检测的方法和种类日益 繁多，射线、激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损检测。
CT
无损检测技术的发展历程
声呐/超声波
无损检测的主要方法概述
工程无损检测主要方法分类情况
冲击弹性波在交通工程检测中的应用
朱纪刚
Contents
目录
1 无损检测技术概述 2 基于冲击弹性波的无损检测技术 3 冲击弹性波在交通工程中的应用
一、无损检测技术概述
无损检测技术的发展历程 无损检测的主要方法概述
无损检测技术的发展历程——无损检测技术的发展阶段
1
无损探伤
2
无损检测
3
检测评价
早在20世纪30年代，人们就开始无损检测技术的研究，大体 来讲，分为以下3个阶段：
利用机械式或者压电式在测试对象内部或表面产生一个微小扰动， 再利用接收装置接收该微小扰动，从而检测对象内部状态的方法。
核心在于物体粒子本身在运动（振动）
冲击弹性波检测仪
超声检测仪
无损检测的主要方法概述
冲击弹性波法
采用机械式激振，振动传感器 接收信号，频率通常在数KHz ～50KHz
能量较大，可适用于大型构件
立柱埋深检测 （1）测试方法和原理
与基桩低应变检测方法比较具有的主要特点
传感器采用2个 传感器均固定在立柱侧壁 采用特制的激振装置以抑制柱内共鸣和减 少激振信号的持续时间 在分析中需要利用相关信号分析手段提取 底部反射信号 在分析中需要时域方法和频域方法相结合
立柱长度检测概念图
立柱埋深检测 （1）测试方法和原理
无损检测的主要方法概述
✓ 以上各种方法均具各自的优点 同时也存在局限性
✓ 检测人员的主观意识、现场操 作环境差异等均会对检测结果带 来影响。
✓ 在检测时可选用多种方法以相 互印证
✓ 必要时还可采用取芯等微破坏 的方式加以验证
二、基于冲击弹性波的无损检测技术
主要检测项目 基本原理及方法 行业规程颁布情况
分类 波动振动类
电磁波类 其它类
代表检测方法
检测量
冲击弹性波、超声波、AE 振幅、频率、相位、时间、
（声发射）、打声法
速度
电磁诱导、微波（探地雷 振幅、频率、相位、时间、
达）
速度
红外线、可见光（激光）、 X、Y射线法 回弹法等
颜色、灰度、相干性等 射线的衰减 回弹值
无损检测的主要方法概述
冲击弹性波法、超声法
无损检测的主要方法概述
原理：通过发射的电磁微波 在对象物体的反射来判别。 特点：只需一个测试面 缺点：对材料力学特性钝感
雷达法 红外热像法
X射线
原理：物体向外进行热辐射，并 通过采集热辐射信号检测表面温 度，然后以图像方式表现 特点：无接触、遥感测试面积大 缺点：检测范围浅，受天气影响
原理：利用射线穿过物质，并被其衰减 特点：穿透力强、结果直观、分辨率高 劣势：放射性强、设备庞大、检测费用高
激振频率 ✓ 激振锤越小、产生的频率越高； ✓ 测试对象越硬、产生的频率也越高
冲击弹性波的基本原理及方法 冲击弹性波与超声波的比较
✓ 基本原理相同，均为弹性波范畴； ✓ 激发、接收装置及频率不同； ✓ 冲击弹性波能量大、测试范围广； ✓ 冲击弹性波频响特性好，适用于IE法 ✓ 冲击弹性波扩展领域广。
三、冲击弹性波在交通工程中的应用
桩柱杆检测 混凝土结构检测 预应力结构检测
桥梁承载力检测 岩土材料检测
立柱埋深检测 （1）测试方法和原理
难点：中空薄壁结构 比表面积大，能量衰减快 内部空腔，易产生共鸣 残留激振信号的影响
反射信号
反射信号
因此，在立柱埋深检测中，如何识别柱底反射是非常重要的课题。 为此，开发了专门的检测技术（EDMA技术）和设备。