超声波CT在钢筋混凝土梁检测中的应用研究

论文摘要

钢筋混凝土结构因其优良的力学性能在各种土木工程中被广泛应用,但由于施工质量问题和长期载荷作用等原因,将导致钢筋混凝土结构建筑在建造和使用的过程中出现许多难以避免的裂纹、空洞等损伤,而这些损伤将对整个建筑的安全与稳定性造成巨大的威胁。通过对钢筋混凝土建筑的定期检测,可及早发现问题,避免事故的发生。传统检测技术操作繁琐、耗时耗力,会损伤结构本身或者只能实现大致的判断。超声波检测技术具有无损、快速等优点,可实现准确的检测。同时CT技术可对物体内部进行检测。超声波检测结合CT技术,可实现钢筋混凝土内部可视化检测,实现损伤的定量分析。针对目前国内混凝土超声波CT技术仍处在实验室阶段,混凝土异常区域的定位和采用混凝土衰减进行成像相关理论尚未成熟,本人进行了相关的应用研究。本文主要研究内容如下:(1)建立相应的混凝土模型,分析不同频率超声波的检测效果。对混凝土中的常见异常进行超声波速度成像和衰减成像。探究钢筋粗细对超声波CT的影响,并探究了缺陷尺寸大小与成像质量的关系。(2)使用波形异常缩小检测区域,并将适用于速度成像的Snell定律路径修正应用于衰减成像,成像效果较好,结合多种参数对异常区域更为有效可靠;(3)对实际混凝土试件进行实验,验证了相关方法的可靠性,对实际工程中的超声波CT有着一定的参考价值。

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第一章绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章基本原理和方法

2.1 超声波在混凝土传播

2.1.1 声波理论

2.1.2 超声波在弹性固体中传播

2.1.3 粘弹性材料中的传播

2.1.4 混凝土中的传播

2.1.5 混凝土中超声波的衰减及其分类

2.1.6 超声波扩散衰减分析

2.2 成像依据

2.2.1 传播特点

2.2.2 成像参数

2.2.3 Radon变换

2.2.4 速度成像和衰减成像问题

2.3 射线追踪

2.3.1 惠更斯原理与Snell定律

2.3.2 Snell定律射线追踪

2.3.3 最短路径射线追踪

2.3.4 线性走时插值射线追踪

2.4 反演算法

2.4.1 图像离散化

2.4.2 逆投影重建法（BPT）

2.4.3 代数重建法（ART）

2.4.4 联合迭代重建技术（SIRT）

第三章模型验证

3.1 混凝土模型

3.2 钢筋混凝土模型

3.3 检测精度

第四章实验结果

4.1 实验平台介绍

4.1.1 仪器设备

4.1.2 超声波检测仪的标定

4.1.3 检测方法

4.1.4 试件介绍

4.2 采集和处理软件

4.2.1 数据采集软件

4.2.2 数据处理软件

4.3 数据处理

4.4 实际检验

第五章总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周亚乔

导师: 曾春平

关键词: 混凝土,超声波,速度成像,衰减成像,定律

来源: 昆明理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,工业通用技术及设备,建筑科学与工程

单位: 昆明理工大学

分类号: TU375.1;TB559

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.000717

总页数: 76

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