工程檢測與測試全套課件完整版電子教案最新板

1、工程檢測與測試 緒論1無損檢測的理論基礎2信號采集、分析和數(shù)字成像3樁、柱、桿檢測技術4目錄Contents第一章 緒論概述意義與發(fā)展歷程發(fā)展趨勢課程學習1.1 工程檢測與測試的意義及發(fā)展歷程工程檢測的意義檢測與測試的概念工程無損檢測技術的發(fā)展歷程重點工作落實情況0102031.1.1 工程檢測的意義材料工藝評價技術進步造價控制質(zhì)量控制在役結構確定材料、工藝是否滿足工程需求推動技術進步 降低工程造價合理地控制并科學地評價施工質(zhì)量對在役結構進行合理的評估，保障安全，并為養(yǎng)護加固提供依據(jù)1.1.2 檢測與測試的概念試驗檢測測試試驗是指在一定條件下，通過實驗數(shù)據(jù)來探討被研究對象性能的過程。檢測是檢驗

2、與測試的結合。測試是指具有實驗性質(zhì)的測量，可以理解為測量和試驗的綜合1.1.3 工程無損檢測技術的發(fā)展歷程隨著電子、信息技術的發(fā)展而發(fā)展1920起步1950 超聲波1980探地雷達沖擊彈性波2000IE、CT巖錨、跨孔預應力20101960 基樁低應變鋼筋計回彈儀1.2 工程檢測技術概述 檢測媒介 檢測對象 檢測原理重點工作落實情況0102031.2.0 檢測媒介 彈性波（含超聲波、振動）與材料的力學特性、結構形狀、邊界條件相關 電磁波包括紅外線、光波、紫外線、微波、X光等 其它電磁誘導、回彈儀等1.2.1 檢測對象：樁、柱、桿共性特點二共性特點三共性特點一 均為細長結構僅有單端露出（測試面）

3、主要問題長細比均在數(shù)十以上 長度不足（巖錨、立柱等） 有斷裂等缺陷（基樁） 灌漿不密實（錨桿、索） 基樁檢測 低應變（PIT） 檢測基樁完整性（有無斷裂） 測試方便 高應變 檢測基樁完整性 推算基樁承載力 跨孔聲波（超聲波） 檢測基樁完整性 測試結果相對可靠 需預留聲波管基樁 巖錨（桿、索）檢測 巖錨桿 錨桿長度 灌漿密實度 巖錨索 錨索長度錨桿、錨索 立柱檢測 公路護欄立柱等 埋入長度立柱測試特點基樁低應變巖體錨桿立柱長細比比表面積巖體錨索檢測難度增加1.2.2 檢測對象：混凝土材料及結構特點共性特點二共性特點三共性特點一 結構形狀多樣尺寸差異大檢測作業(yè)面塊、柱、板、異形 2個及以上 僅1個

4、 無共性特點四 最小0.1m左右 最大數(shù)百米材質(zhì)差異大 瀝青混凝土 普通混凝土 高強混凝土1.2.2 混凝土材料及結構主要問題 材質(zhì) 剛性（彈性模量） 強度（抗壓、拉強度） 缺陷 裂縫、脫空 內(nèi)部缺陷（不密實、空洞等） 尺寸、位置、其他 厚度、埋深 鋼筋位置、直徑 鋼筋銹蝕大壩1.2.2 混凝土材料及結構主要檢測方法 彈性波（包括超聲波） 剛性（彈性模量）、強度 裂縫深度、脫空 內(nèi)部缺陷（不密實、空洞等） 厚度、埋深 電磁波 鋼筋位置 內(nèi)部缺陷、厚度、脫空 其他 鋼筋位置、直徑（電磁誘導） 鋼筋銹蝕（半電位） 強度（回彈儀）混凝土結構檢測1.2.3 檢測對象：巖土工程及材料共性特點二共性特點三

5、共性特點一 種類多樣、性質(zhì)復雜受外界影響大 面積、體積大粒徑、成分、含水狀態(tài)共性特點四 水分 施工（碾壓） 分填方、挖方 力學特性不同1.2.3 巖土材料及結構主要問題 變形問題 不均勻沉降 過大沉降 強度問題 承載力不足 邊坡滑坡、失穩(wěn) 滲透問題 過大滲透 滲透破壞（管涌、流土等）道路路基1.2.3 巖土材料及結構主要檢測方法 物理檢測方法 挖坑灌砂法 RI法（核子密度水分儀） 靜力檢測方法 K30 貝克曼彎沉（公路） Ev2（鐵路） 動力檢測方法 FWD、PFWD Evd 落球檢測鐵路路基1.2.4 檢測對象：預應力結構共性特點二共性特點三共性特點一 結構復雜 材料受力大 耐久性較差 混凝

6、土 鋼絞線 灌漿保護共性特點四 混凝土強度高 C50以上 鋼絞線強度高（1860MPa以上） 預應力體系本身 預應力損失 鋼絞線容易銹蝕1.2.4 預應力結構主要問題 預應力松弛問題 施工時 應用時 鋼絞線銹蝕問題 后張法施工時的灌漿缺陷 鋼筋混凝土結構相關問題 混凝土老化 其他預應力混凝土橋梁1.2.5 現(xiàn)場試驗與測試 材料試驗 結構試驗 其他橋梁靜載試驗1.2.6 遠程監(jiān)控 監(jiān)測對象 結構本身：變形、應變、振動、傾斜等 環(huán)境：溫度、風力、交通等 數(shù)據(jù)采集及實時傳送 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)傳輸（有線、無線） 數(shù)據(jù)分析及儲存 混凝土老化 其他斜拉橋梁1.3 工程檢測與測試技術的發(fā)展趨勢 不同技術間的融

7、合 信號處理技術的進步 智能化水平的不斷提高重點工作落實情況0102031.3.1 不同技術間的融合超聲波沖擊彈性波GPS/3/4G數(shù)據(jù)庫BIMSWOT電子、計算機及機械水平的進步IT、通信技術的進步精細化施工的需求大量在役結構的維護、管理1.3.2 信號處理技術的進步 信號的降噪、抽取、分析 硬件處理 軟件分析 信號來源的多樣化 彈性波中不同成分 可視化技術 2維3維4維（動態(tài)）聲吶成像B超成像CT成像1.4 本課程的學習比較了解本課程是一門理論性及實踐性均很強的課程，為了更好地學習、掌握相關知識，應當注意：（1）正確認識各種檢測手段的優(yōu)缺點（2）加強理論聯(lián)系實踐理論動手工程檢測與測試 第二

8、章 無損檢測的理論基礎主要方法振動理論波動理論沖擊彈性波其他測試媒介2.1 無損檢測的主要方法 無損檢測概念 主要技術分類 主要技術簡介0102032.1.1 無損檢測的概念及應用無損檢測的概念 無損檢測，又稱非破壞檢查技術，就是在不破壞待測物質(zhì)原來的狀態(tài)、化學性質(zhì)等前提下，利用物質(zhì)中因有缺陷或組織結構上的差異存在而會使其某些物理性質(zhì)的物理量發(fā)生變化的現(xiàn)象，以不使被檢查物使用性能和形態(tài)受到損傷為前提，通過一定的檢測手段來測試、顯示和評估這些變化，從而了解和評價材料、產(chǎn)品、設備構件等被測物的性質(zhì)、狀態(tài)或內(nèi)部結構等所采用的檢查方法。無損檢測的應用領域 無損檢測技術在國內(nèi)許多行業(yè)和部門得到廣泛應用，

9、例如機械、粉末冶金、建筑、公路、鐵道、隧道、橋梁、石油天然氣、石化、化工、航空航天、船舶、電力、核工業(yè)、兵器、煤炭、有色金屬、醫(yī)療機構、核工業(yè)、海關等。2.1.2 無損檢測技術分類 工程無損檢測技術大體可分為波動振動類(包括沖擊彈性波、超聲波、AE、打聲法等)、電磁波類(包括雷達、電磁誘導、紅外線、可視光、射線等)以及其它類(機電等)等幾大類。分類代表檢測方法檢測量波動振動類沖擊彈性波、超聲波、AE、打聲法振幅、頻率、相位、時間、速度電磁波類電磁誘導、微波（探地雷達）振幅、頻率、相位、時間、速度紅外線、可見光（激光）顏色、灰度、相干等X射線法射線的衰減其它類回彈法等回彈值2.1.3 無損檢測的

10、主要方法沖擊彈性波法、超聲法 利用機械式或者壓電式在測試對象內(nèi)部或表面產(chǎn)生一個微小擾動，再利用接收裝置接收該微小擾動，從而檢測對象內(nèi)部狀態(tài)的方法。 沖擊彈性波檢測儀 超聲波檢測儀2.1.3 無損檢測的主要方法沖擊彈性波法超聲法采用機械式激振，振動傳感器接收信號采用壓電式晶體激振和接收，激發(fā)的信號頻率超過20KHz能量較大測試距離遠適用于頻譜分析波長短分辨率高小型構件及金屬構件缺陷檢測應用廣泛VS2.1.3 無損檢測的主要方法紅外熱像法X射線雷達法最早用于防空探測，近二三十年來在地質(zhì)預報、路面檢測、結構檢測等方面獲得了廣泛的應用特點：只需一個測試面產(chǎn)品：天線陣列地質(zhì)雷達儀原理：物體向外進行熱輻射

11、，并通過采集熱輻射信號檢測表面溫度，然后以圖像方式表現(xiàn)特點：無接觸、遙感測試面積大優(yōu)點：結果直觀、檢測快速原理：利用射線穿過物質(zhì)，并被其衰減特點：穿透力強、結果直觀、分辨率高劣勢：放射性強、設備龐大、檢測費用高2.2 振動理論 振動概念 簡諧振動 振動頻譜0102032.2.1 振動概念 無損檢測需要依存相應的媒介，如光、電磁波、彈性波等，這些媒介大多具有波動性和振動性。同時，直接誘發(fā)測試對象的振動，通過分析其時域和頻域動力響應，也是一種診斷和分析結構系統(tǒng)特性的方法。 振動概念物體在一定位置附近來回往復運動，稱為振動。簡諧振動是最基本的振動。振動是物質(zhì)的一種運動形式，波動是振動的傳播過程。振動

12、VS波動對于連續(xù)介質(zhì)，當某一質(zhì)點振動時，該質(zhì)點的振動能量就會傳遞到周圍質(zhì)點上，從而引起周圍質(zhì)點的振動。這種振動能量在介質(zhì)內(nèi)部的傳播過程稱為波動。2.2.2 簡諧振動a：單擺振動系統(tǒng) b：質(zhì)量-彈簧振動系統(tǒng)簡諧振動是最簡單和最基本的振動。任何復雜的運動都可以看作若干簡諧振動的合成。1.在平衡位置附近來回振動2.受回復力作用簡諧振動的條件2.2.2 簡諧振動簡諧振動方程設簡諧振動微分方程A為振幅：初始條件（振動能量）決定；為圓頻率：彈性、慣性決定；定義：凡是決定其位置的坐標按余弦或正弦函數(shù)規(guī)律隨時間變化的振動都是簡諧振動。解上式得為初相位：t=0時的物體位相(t)=t+ 位相T：周期,單位：Hz2

13、.2.2 簡諧振動簡諧振動特征/判定依據(jù)受力分析簡諧振動的速度、加速度加速度與位移成正比而反向物體在簡諧振動時，其位移、速度、加速度都是周期性變化的；簡諧振動不僅是周期性的，而且存在界限。簡諧振動曲線加速度位移2.2.3 振動頻譜 頻譜 按頻率由低到高排列成譜狀的各次諧波的集合 頻譜通常指振幅頻譜。 振幅頻譜 各次諧波振幅的集合 相位頻譜 各次諧波相位的全體振動特性表示方法：時間坐標（時間域）、頻率坐標（頻率域） 能量頻譜（功率譜） 各次諧波能量的全體 周期振動的頻譜（線譜） 可看做許多頻率組成諧波關系的正弦或余弦波的疊加結果。周期性方波，有許多不同振幅譜線組成2.2.3 振動頻譜非周期振動的

14、頻譜（連續(xù)譜） 連續(xù)相位譜：縱坐標由相位表示，相位處于-到之間。連續(xù)譜相位譜 連續(xù)振幅譜：縱坐標由振幅譜密度表示2.3 波動理論 波動概念 波的要素、分類01022.3.1 波的概念 振動的傳播就是波。在彈性介質(zhì)中產(chǎn)生的波動，依靠彈性介質(zhì)介點的機械振動產(chǎn)生和產(chǎn)波，因而稱為機械波或彈性波 ，如聲波、地震波等。變化的電磁場在空間的傳播稱為電磁波，如無線電波、X射線等。 振動表示局部粒子的運動，波動則是全體粒子運動的合成。波動是波源的振動狀態(tài)或波動能量在介質(zhì)中的傳播。波動VS振動彈性波的概念振動狀態(tài)波源機械振動彈性介質(zhì)產(chǎn)生傳播2.3.2 波的基本要素、分類波的傳播速度：V，即波動在媒介中傳播的速度波

15、的要素波的分類 物質(zhì)性質(zhì) 機械波 聲波 光波、紅外波、電磁波 波源形狀 連續(xù)波、脈沖波相位：，與振動相似，描述波的起始位置。波長： ，一個周期內(nèi)波動傳播的距離波數(shù)：k2.4 彈性波 彈性波的分類 彈性波的產(chǎn)生 彈性波的特性020304 彈性波的方程 彈性波的傳播01052.4.1 波的分類 P波（縱波/壓縮波/疏密波） 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行 波速最快 S波（橫波/剪切波） 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直 波峰波形凸起部分 波谷波形凹下部分分類標準：介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波動的傳播方向的關系P波、S波也稱為體波，可傳播到物體內(nèi)部和深處。2.4.1 波的分類 瑞利波（表面波） 沿半無限

16、彈性介質(zhì)自由表面?zhèn)鞑?用符號“R”表示根據(jù)激振方式分類 穩(wěn)態(tài)瑞利波激振器 瞬態(tài)瑞利波錘擊 穩(wěn)態(tài)2.4.1 波的分類 板波（Lame波） 在板狀介質(zhì)中傳播 對稱型（S型） 非對稱型（A型） 其他波 彎曲波 爬波 楔波分類P波S波R波L波速度最快約為P波波速的60%左右約為P波波速的55%左右隨頻率而變化對材料力學特性的依存性主要依存于彈性模量E主要依存于剪切模量G主要依存于剪切模量G依存于E、G彈性波主要成分特點2.4.2 彈性波基本方程波的基本方程直角坐標系的x,y,z方向的慣性力分別表示為：其中為彈性體的密度。2.4.3 沖擊彈性波的產(chǎn)生發(fā)振頻率激振錘越小、產(chǎn)生的頻率越高打擊對象越硬、激振錘

17、與被測體間的接觸時間越短，產(chǎn)生的頻率也越高2.4.3 沖擊彈性波的產(chǎn)生激振信號和引起的自由振動頻率的關系式?jīng)_擊過程沖擊過程的頻率特性2.4.4 彈性波的傳播速度P波E為彈性模量，u為泊松比，為密度。S波 G為材料的切變模量R波L波Lame波的速度，不僅取決于材料特性，還與波長L及厚度H相關，其理論解非常復雜。2.4.5 彈性波的特性 彈性波的衰減 幾何衰減 透過衰減 黏滯性衰減 彈性波的反射 在兩種媒介垂直入射的情況彈性波的傳播及衰減 彈性波的其他特性 折射、疊加與干涉 衍射和惠更斯原理 中間有不同夾層的情況 2.5 其他測試媒介 超聲波 X射線、紅外線0203 電磁波012.5.1 超聲波

18、利用晶體或多晶陶瓷的聲電、電聲轉換效應壓電效應來獲得超聲波，這種獲得的超聲波具有較高頻率，一般為數(shù)百千赫茲。在混凝土中，其波長只有數(shù)厘米。 頻率：高于20kHz的聲波稱為超聲波。 工作頻率：0.2520MHz 超聲波探頭2.5.1 超聲波 項目超聲波沖擊彈性波激振方法電氣振動打擊等能量小大頻率短（頻率高）長（頻率低）受信傳感器類型探頭AE傳感器加速度傳感器受信靈敏度高高低頻譜特性差差好超聲波和沖擊彈性波的主要異同2.5.2 電磁波 微波 頻率為300MHz300GHz 具有直線傳播、反射折射性 依據(jù)電磁特性，穿透能力強 相對介電常數(shù)越小，則微波越容易滲透 雷達法 以微波作為檢測媒介的一種無損檢

19、測技術 定義 由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發(fā)射的震蕩粒子波，速度為光速。雷達2.5.3 X射線、紅外線 紅外線 介于可見紅光和微波之間 波長范圍0.76100m 頻率4x10143x1011Hz X射線 波長為10-1110-8 波長愈短、密度愈低、厚度愈薄，愈易穿透X射線第三章 信號采集、分析和數(shù)字成像基礎信號采集基礎信號分析基礎數(shù)字成像技術基礎3.1 信號采集基礎 傳感器 數(shù)據(jù)通信 降噪技術0102033.1.1 傳感器信號采集設備 主要由傳感器、信號調(diào)理模塊、A/D轉換模塊構成。 能感受規(guī)定的被測量元件并按照一定規(guī)律（數(shù)學函數(shù)法則）轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和

20、轉換元件組成。傳感器3.1.1 傳感器物理量加速度、位移、溫（濕）度、壓力、流量、液位、轉矩、力等傳感器工作原理振動、濕（磁、氣）敏、電（光）學式、電荷、半導體、諧振式等傳感器傳感器的分類3.1.1 傳感器傳感器的靜態(tài)特性傳感器的動態(tài)特性對靜態(tài)的輸入信號，傳感器輸出量與輸入量之間的相互關系傳感器在輸入變化時，它的輸出特性 標準輸入信號：階躍信號 階躍響應 標準輸入信號：正弦信號 頻率響應傳感器的性能線性度靈敏度分辨率重復性閾值飄移遲滯3.1.1 傳感器 信號調(diào)理對輸入信號放大、濾波等將輸入信號轉換成處理模塊能夠識別的信號 濾波是抑制、消除噪聲的主要手段：盡可能使有用信號通過，衰減無用信號低通L

21、PF 高通HPF帶通帶阻基本形式主要分類高通濾波器（HPF）3.1.1 傳感器 A/D轉換（模數(shù)轉換） 把模擬信號轉換成數(shù)字信號 把連續(xù)信號轉換成離散信號（采樣）轉換速率完成一次從模擬量轉換到數(shù)字量所需時間的倒數(shù)。單位：Ksps 、Msps采樣頻率（采樣間隔） 即在時間軸上對信號進行量化的頻率；采樣頻率越高（采樣間隔越短），對模擬信號的再現(xiàn)性越好。采樣精度（分辨率）數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化。用輸出二進制數(shù)碼的位數(shù)表示，位數(shù)越多，分辨力越高。線性度實際轉換器的轉移函數(shù)與理想直線的最大偏移。A/D轉換過程3.1.2 數(shù)據(jù)通信 總線 是采集模塊和處理模塊的紐帶，是系統(tǒng)的重要組成。 根據(jù)并

22、行通信和串行通信，分為并行總線和串行總線。定義：數(shù)據(jù)通信是一種數(shù)據(jù)傳輸過程。 USB總線：傳播快速，可達12Mbps；支持多媒體 CAN總線：一種多主總線，各節(jié)點之間自由通信，數(shù)據(jù)通信實時性強信號經(jīng)采集、調(diào)理模塊、A/D轉換后，經(jīng)總線傳輸?shù)接嬎銠C或儀器儀表中進行處理，形成一個簡單的信號采集系統(tǒng)。虛擬信號采集示意圖3.1.2 數(shù)據(jù)通信 無線傳輸 利用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊將采集設備輸出的數(shù)據(jù)或物理量進行遠程傳輸，進行無線數(shù)據(jù)采集，無線開關量控制（遠程設備遙測遙控）。 CDMA GPRS：基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換，永遠在線和按流量計費 3G 4G 公眾移動網(wǎng)絡 數(shù)傳電臺 寬帶WIFI無線數(shù)據(jù)傳輸示意

23、圖3.1.3 降噪技術元器件噪聲干擾噪聲電路設計噪聲 空氣輻射干擾 線路串擾噪聲 傳輸噪聲噪聲隱藏有用信號，或者使得有用信號失真，影響測試精度，制約采集系統(tǒng)、檢測設備的性能。在實際應用中，采集到的信號，夾雜著許多噪聲。3.1.3 降噪技術 硬件降噪 對信號進行前端增幅 改良配線方式和輸入方式 增加地線 設置濾波裝置 將信號看作模擬信號，通過選擇不同的頻率成分實現(xiàn)信號濾波。帶通濾波：高低頻段之間的信號通過帶阻濾波：高低頻段之外的信號通過 帶通濾波“尖角”信號處理：設置緩沖區(qū)Df3.1.3 降噪技術 軟件降噪移動平滑法：相鄰數(shù)據(jù)取加權平均對測試信號高頻噪聲予以削減移動平滑法的去噪效果取決于：噪聲的

24、特性，如果噪聲相互間沒有相關性，去噪效果最好；具有信號耦合的效果，相鄰信號影響信號的銳度。3.1.3 降噪技術 軟件降噪經(jīng)驗模態(tài)分解法（EMD）：N.E.Huang等人于1998年提出的適合于非線性、非平穩(wěn)信號的頻譜分析方法原理：從分解的IMF（本態(tài)模征函數(shù)）分量中去除噪聲引起的IMF分量后，將剩余IMF和趨勢分量重構信號。去掉低階IMF 低通濾波去掉高階IMF 高通濾波EMD去噪效果圖3.2 信號分析基礎 信號的頻譜分析 信號的相關分析01023.2.1 信號的頻譜分析 FFT（高速傅里葉變換）將波分解為正弦波或余弦波，分解出的各種波的頻率、振幅和相位即為波的頻譜。波的頻譜分析，即將合成波分

25、解為具有單獨頻率和初始相位的單純波。Ak,Bk，稱為有限傅里葉系數(shù)。頻譜分辨率：由采樣間隔和采樣數(shù)決定。采樣間隔越小，分辨率越高。但采樣個數(shù)越多，分辨率反而降低。3.2.1 信號的頻譜分析 MEM（最大熵法）在不增加熵的條件下推定信號的自相關系數(shù)，繼而推算頻譜。熵，表示無序的程度。頻譜分辨率非常高。適用于非正弦/余弦類信號，后者更適用于正弦信號。分辨率與序列長度N2成反比，序列長度越長，分辨率越高。后者分辨率與觀測試間（序列長度N）成反比。解決了旁瓣泄露問題。MEM與FFT相比的特征FFT分析結果MEM分析結果3.2.2 信號的相關分析 相關系數(shù) 互相關函數(shù) 線性相關 非線性相關。 自相關函數(shù)

26、信號的相關分析用于回波測距、通信、測速、信號識別、故障診斷等工程應用中。3.3 數(shù)字成像技術 掃描技術 CT成像技術01023.3.1 掃描技術 時域分析 對接收的信號進行適當濾波、增幅處理后，根據(jù)信號的強弱、相位，用彩色或濃淡（灰度）進行表示。微波、彈性波、超聲波均適用。原理：沿測試對象表面連續(xù)激發(fā)信號，信號遇到空洞等疏松介質(zhì)時產(chǎn)生反射。抽取該反射信號并進行相應圖像處理，即可識別結構物內(nèi)部缺陷。彈性波雷達（EWR）三維圖像切片技術3DS：EWR的延伸3.3.1 掃描技術 彈性波雷達3.3.1 掃描技術 三維切片技術 3DS是彈性波雷達（EWR）的一個延伸，即在反射信號中，通過對各時間斷面信號

27、的提取和合成，從而可獲取某一區(qū)域內(nèi)各深度的缺陷信息。3.3.1 掃描技術 頻域分析 將接收到的信號利用FFT或MEM等頻譜分析工具進行頻譜分析后，以時間軸為橫坐標，幅值或功率為縱坐標再進行描畫。適用于信號衰減小、結構較薄的情形。適用于沖擊彈性波，微波、超聲波檢測應用較少。某橋梁腹板EWR成像圖（頻域，MEM分析）3.3.2 彈性波CT CT 利用X射線旋轉照射，用三維技術反演并重建斷層面影像，將斷層影像層層堆棧形成立體影像。計算：投影法要求測試信號具有直進性，需要360全面觀測。3.3.2 彈性波CT 彈性波CT原理與醫(yī)療CT基本相同，所不同的是所用的媒介是彈性波而不是X光，采用的參數(shù)是波速，

28、而不是衰減。計算：擬投影法（BPT）第四章 樁柱桿檢測技術理論基礎基樁完整性檢測立柱的長度檢測錨（索）桿檢測4.1 理論基礎 基本方程 波長與檢測分辨力的關系 波長與有效檢測深度的關系0102034.1 .1 基本方程一維桿的波速與無限體波速間的關系 非自由狀態(tài)下的波動方程檢測所采用媒介均為沖擊彈性波 ，所采用方法為反射法。相關原理參見2.4.1。4.1 .2 波長與檢測分辨力的關系夾層型缺陷反射率與彈性波頻率間的關系波長越短 ，頻率越高，對缺陷分辨率越高。高頻信號對大缺陷存在不確定因素，難以把握。因此，在實際檢測中，有必要采用不同波長，以增強不同缺陷的識別能力。 對于長度檢測，振幅、反射率等

29、均與彈性波的頻率（波長）無關；反射法對缺陷的檢測能力與頻率相關。不同頻率在不同夾層缺陷反射率不同，首次達到最大反射率由夾層厚度（缺陷大?。㈩l率高低決定。4.1 .2 波長與有效檢測深度的關系降低噪聲增強反射信號增加激振力度提高信噪比阻抗變化越大，反射率越高激振波長增大，反射率越低影響檢測深度的關鍵提高信噪比 彈性波波長越短，其黏性衰減越大，檢測深度越淺，且與波長、距離呈指數(shù)關系。 短波可以提高缺陷反射率，長波則相反。 4.2 基樁完整性檢測 基樁檢測現(xiàn)狀 低應變反射法0203 聲波透射法 檢測方法對比01044.2.1 基樁檢測現(xiàn)狀 基樁承載力檢測 單樁豎向抗壓拔靜載試驗 單樁水平靜載試驗

30、高應變動測法 基樁完整性檢測 低應變反射法 聲波透射法 開挖目視法 孔內(nèi)成像法 取芯法4.2.1 基樁檢測現(xiàn)狀名稱測試內(nèi)容優(yōu)點缺點開挖目視基樁完整性結果直觀工作量大、對結構破壞較大、成本較高取芯法基樁完整性、混凝土強度結果直觀需樁頭露出、受鉆心質(zhì)量影響、成本較高孔內(nèi)成像法基樁完整性結果比較直觀，精度高需要樁頭露出，并且進行鉆孔聲波透射法基樁完整性精度較高需樁頭露出且需要預留檢測孔。低應變反射波法基樁完整性操作簡便、結果較為直觀需樁頭露出、信號需人工判斷基樁完整性檢測方法對比 4.2.1 基樁檢測現(xiàn)狀 已頒布行業(yè)規(guī)程1 中華人民共和國行業(yè)標準：建筑基樁檢測技術規(guī)范（JGJ 1062003，J 2

31、562003）S. 中華人民共和國建設部，2003.07.01 實施.2 中華人民共和國行業(yè)標準： 鐵路工程基樁檢測技術規(guī)程（TB10218-2008，J808-2008）S. 中華人民共和國鐵道部，2008.07.01 實施. 3 中華人民共和國行業(yè)標準：鐵路工程基樁無損檢測規(guī)程（TB10218-99）S. 中華人民共和國鐵道部，1999.06.01 實施.4 中華人民共和國行業(yè)標準：基樁動測儀（JG/T3055-1999）S. 中華人民共和國建設部，1999.09.01 實施.4.2.1 基樁檢測現(xiàn)狀問題一：適用范圍局限由于技術原因，各檢測方法有一定的適用范圍。若將檢測能力和適用范圍不適宜

32、地擴大，容易引起誤判。問題二：方法選用局限問題三：現(xiàn)役基樁檢測技術欠缺現(xiàn)役基樁存在巨大檢測需求，而目前檢測技術針對新樁檢測，現(xiàn)役基樁檢測問題亟待解決。基樁檢測通常是直接法與半直接法配合，多種方法并用。單獨的方法無法評定，各個標準并用時又出現(xiàn)主次不分或不一致的情況。4.2.2 低應變反射法 定義 通過分析實測樁頂速度響應信號特征檢測樁身完整性（依據(jù)波的反射和衰減特性）低應變法檢測系統(tǒng)示意圖4.2.2 低應變反射法 反射波性質(zhì) 在均質(zhì)樁身中，若機械阻抗相同（ Z1=Z2 ），不產(chǎn)生反射。 對于摩擦樁，樁底一般位于土質(zhì)材料中。由于土體材料的阻抗較低，及機械阻抗減少（ Z1Z2 ），反射信號的相位與入

33、射信號相同。 當有縮徑或擴徑時刻，機械阻抗分別減少或增加，產(chǎn)生同相或反相的反射波。 當出現(xiàn)斷樁、薄弱層等 ，一般均會造成機械阻抗減少，從而產(chǎn)生同相反射。變截面樁反射示意圖缺陷樁反射示意圖4.2.2 低應變反射法 測試儀器和激振設備的選擇 優(yōu)選壓電式加速度傳感器：體積小、頻率響應范圍寬，能夠將加速度計的實測信號積分成速度曲線， 并據(jù)此進行判讀。 10%幅頻誤差內(nèi)，加速度計幅頻線性段的高限不宜小于510KHz，同時也應避免在樁頂敲擊處表面凹凸不平時用硬質(zhì)材料錘（或不加錘墊）直接敲擊。 激振：瞬態(tài)激振、穩(wěn)態(tài)激振升拓基樁動測儀4.2.2 低應變反射法 現(xiàn)場檢測工作 樁頭部位處理 ：由于樁頭部位的阻抗，

34、要求受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應與樁身設計條件基本等同。 測試參數(shù)設定采樣時間間隔t采樣數(shù)據(jù)點數(shù)N，宜取2n 傳感器安裝實心樁安裝點空心樁安裝點傳感器安裝點、錘擊點布置4.2.2 低應變反射法 檢測數(shù)據(jù)分析與評定 樁身波速平均值的確定：至少選取5根I類樁的樁身波速按下式計算： 樁身缺陷位置時域頻域樁身完整性判定4.2.2 低應變反射法 斷樁的反射 樁身較長、上部斷裂、波阻抗界面明顯、反射系數(shù)大會產(chǎn)生多次反射。 多次反射波的波幅按指數(shù)衰減；反射的時間間隔基本相同。 斷樁多次反射的次數(shù)，與斷裂部位長度、斷裂部位樁身的聲波衰減系數(shù)的大小、斷裂處的反射系數(shù)相關。 斷樁難以得到樁實際底部反射信號。

35、斷樁反射特征4.2.2 低應變反射法 擴頸的多次反射 激勵的首波D在擴徑處多次反射 一次反射波R1的相位與D相反（奇數(shù)反射相反） 擴頸二次反射波R2的相位與D相同（偶數(shù)反射相同） 擴頸樁能得到樁實際底部反射信號，但比完整樁底部反射明顯較弱。擴頸樁反射特征4.2.2 低應變反射法 縮頸的多次反射用振速反射系數(shù)判斷縮頸部位多次反射的相位 。 多次反射波R1， R2， R3的波幅按指數(shù)規(guī)律衰減 ；反射的時間間隔基本相同。 反射特性、反射次數(shù)相關性與斷樁類似 縮頸樁能得到樁實際底部反射信號，但比完整樁底部反射明顯較弱?？s頸樁反射特征4.2.2 低應變反射法 其他反射類型 擴底樁的反射 嵌巖樁的樁底反射

36、 樁頭附近缺陷的反射 注意事項 激振波長選?。翰ㄩL越長，對缺陷的分辨力越低，有必要提高激振頻率。 速度與加速度信號選取：結合使用缺陷反射樁底反射樁底反射缺陷反射測試的加速度信號?？梢钥闯鰳兜追瓷浔容^明顯。缺陷反射明顯。 測試的加速度信號?？梢钥闯鰳兜追瓷浔容^明顯。缺陷反射明顯。 4.2.3 聲波透射法 聲波透射法(跨孔聲波、跨孔超聲波) 通過預埋在樁身的聲測管，用聲測換能器的發(fā)射和接收，測出被測混凝土介質(zhì)的聲學參數(shù)，分析聲測管之間混凝土的缺陷位置及影響程度來判定樁身完整性類別。 利用聲波的透射原理檢測概念及檢測面積4.2.3 聲波透射法 聲學參數(shù) 聲速：變化規(guī)律性較強，一定程度上反映樁身混凝土

37、的均勻性 聲速異常臨界值vc 去掉并記錄樣本中的最小數(shù)據(jù)，計算剩余數(shù)據(jù)的平均值、標準差；由教材表4-3中查得對應值，由式計算v0將樣本中最小值與之比較，若最小值仍小于v0，繼續(xù)去掉并記錄該值； 重復計算和比較，直至不存在異常值，v0=vc 。 樁身混凝土的均勻性：采用離差系數(shù) sx：n個測點的聲速標準差 vm ：n個測點的聲速平均值 樁身混凝土質(zhì)量普遍較差出現(xiàn)時的情況：vm 偏低sx 很小4.2.3 聲波透射法 波幅臨界值 波幅臨界值判據(jù)式為： 選擇當信號首波幅值衰減量為其平均值的一半時的波幅分貝數(shù)為臨界值，應注意：因波幅的衰減受樁材不均勻性、聲波傳播路徑和點源距離的影響，考慮聲測管間距較大時

38、波幅分散性而適當調(diào)整。因波幅的分貝數(shù)受儀器 、傳感器靈敏度及發(fā)射能量影響，考慮以波幅臨界值作為判據(jù)。波幅差異較大時，應與聲速變化及主頻變化結合分析。波幅平均值dB檢測剖面點數(shù)4.2.3 聲波透射法 輔助異常點 PSD判據(jù)式為： PSD判據(jù)對缺陷十分敏感，且基本不受聲測管不平行或混凝土強度不均勻等因素影響。這是由于非缺陷所引起的聲時變化都是漸變過程，雖然總的聲時變化量可能很大，但相鄰測點間的聲時差卻很小，因而S值變化很小。測點位置/序號第i-1至i測點之間的斜率相鄰兩測點的傳播時間值相鄰兩測點的深度i點的PSD判據(jù)值4.2.3 聲波透射法 可結合鉆芯法將其結果進行對比，從而得出更符合實際情況的分

39、類。 結合實測時程曲線的畸變及振幅、PSD值的變化，綜合判定與分類。 可結合施工工藝和施工記錄等有關資料具體分析。 對聲測管連線以外部分的缺陷，往往無法檢測，有必要增加聲測管數(shù)目。樁身完整性判定注意事項低應變法聲波透射法采用波的反射和衰減特性采用聲波的透射原理適用于預制樁對斷樁非常敏感可測試縮頸、擴頸等現(xiàn)象一般不適用有可能測漏一般不適用VS4.2.4 低應變法與聲波透射法的比較適用于聲波管堵塞或復測及在役基樁不適用在役基樁檢測成本低成本高4.3 立柱的長度檢測 檢測方法及原理 現(xiàn)場檢測流程0203 提高測試精度的方法 測試案例01044.3.1 檢測方法及原理 背景及意義 公路護欄立柱起到固定

40、波紋板并起阻擋汽車沖出路堤的作用，其長度直接關系到阻擋力的大小和防護作用。但是，由于施工單位偷工減料等原因，設置的護欄立柱長度不達標的現(xiàn)象十分普遍，從而帶來很大的安全隱患。而且，在山區(qū)土石路基上，立柱由于打入困難，長度不足的現(xiàn)象則更加多見。設計為1.97m的立柱，實際長度僅為1.19m4.3.1檢測方法及原理 立柱長度檢測的基本原理與基樁的低應變檢測相同，均采用彈性波的反射特性，在柱頭截面上發(fā)出一個脈沖信號，該脈沖信號在立柱的底部端面發(fā)生反射，通過對發(fā)射信號及反射信號的抽出，根據(jù)標定所得的彈性波波速，即可推算立柱的長度。 檢測方法及原理 已頒布規(guī)程1 中華人民共和國國家標準：鋼質(zhì)護欄立柱埋深沖

41、擊彈性波檢測儀（GB/T 24967-2010 ）S. 中國國家標準化管理委員會，2010.12.01實施. 比表面積大，能量衰減快 內(nèi)部空腔，易產(chǎn)生共鳴 殘留激振信號的影響反射信號反射信號4.3.1檢測方法及原理 因此，在立柱埋深檢測中，如何識別柱底反射是非常重要的課題。為此，開發(fā)了專門的檢測技術（EDMA技術）和設備。 測試難點：中空薄壁結構4.3.1檢測方法及原理 與基樁低應變檢測法比較的主要特點傳感器采用2個傳感器均固定在立柱側壁采用特制的激振裝置以抑制柱內(nèi)共鳴和減少激振信號的持續(xù)時間在分析中需要利用相關信號分析手段提取底部反射信號在分析中需要時域方法和頻域方法相結合立柱長度檢測概念圖

42、4.3.1檢測方法及原理 EDMA技術基本原理時域分析法頻域分析法 發(fā)射信號及反射信號4.3.2 現(xiàn)場檢測流程 檢測前準備工作檢測設備常用護欄立柱埋深沖擊彈性波檢測儀 EDMA-I已安裝立帽，需摘下立帽，將立柱激振面打磨平滑 傳感器及自動激振裝置安裝選擇合適的測線用磁性卡座安裝傳感器激振裝置：激發(fā)彈性波信號，抑制內(nèi)部空腔共鳴和激振后的殘留振動。由自動激振控制器和激振器組成。激振控制器激振器4.3.2 現(xiàn)場檢測流程 激振信號的選取盡可能選取激發(fā)持續(xù)時間短、脈沖性能好的彈性波信號。序號內(nèi)容要點描述1信噪比判斷依據(jù)：測試波形的電壓要求為零點標定電壓10倍以上。若測試信號能量小，外界噪聲較大，使信噪比

43、降低，影響信號品質(zhì)?？赡茉颍杭ふ耦^中心軸與立柱中心沒有對正；或沖程太小導致沖擊力度減小。2時間預留區(qū)在信號處理時，需關注沖擊起始信號的信息。要求激振信號波形前有一定比例的時間預留區(qū)內(nèi)無雜波信號。3抑制自由振動沖擊起始波形和反射波形之間段內(nèi)殘留信號被抑制或消減。從波形上看，之間向上的信號幅度不能太大?？刹捎蒙舷挛⒄{(diào)自動激振裝置的沖程來控制。4立柱底部反射信號根據(jù)反射特性，立柱底部的反射信號與沖擊波形同相（反射信號越強，信號品質(zhì)越高）5包絡線一般立柱埋設越深，信號衰減越大；空管，幾乎不衰減。當然，衰減與柱的埋置方式的基礎有關。測試信號判斷依據(jù)4.3.3 提高測試精度的方法隨機誤差過失誤差系統(tǒng)誤差

44、 對每根立柱，在兩個或兩個以上位置（測點）進行測試，并取其平均， 可以有效降低系統(tǒng)誤差。 根據(jù)誤差理論，對于隨機誤差，增加測試次數(shù)并對測試結果取平均，可以有效削減隨機誤差。 采用概率論與數(shù)理統(tǒng)計方法對數(shù)據(jù)進行分析和處理，對異常數(shù)據(jù)可以自動篩除。 加強對現(xiàn)場測試人員進行專業(yè)的培訓，進一步提高測試的自動化程度。4.3.4 測試案例打入或埋入土中的立柱反射信號打入較堅硬巖體或混凝土立柱反射信號4.4 錨桿檢測 錨桿長度檢測0102 錨桿灌漿密實度檢測4.4.1 錨桿長度檢測 背景及意義 錨桿是邊坡、隧道等巖土、地下工程支護最常用的支護方式之一，也是典型的隱蔽工程。錨桿工程中常出現(xiàn)的問題有長度不足和灌

45、漿不密實等，均可通過無損檢測的方法加以檢查。4.4.1錨桿長度檢測 檢測方法及原理 錨桿長度檢測設備的主要組成與基樁低應變檢測設備、立柱長度檢測設備基本一致。 但是，由于錨桿的長細比很大（長可達15m以上，而直徑一般不超過0.025m），激發(fā)的彈性波信號的衰減也非常顯著。另一方面，錨桿的實際長度的范圍很寬，可從0.3m到15m。因此，選用合適的激振方式對保證測試精度起關鍵作用。4.4.1錨桿長度檢測 檢測方法及原理錨桿長度=波速*反射時間/2激振信號桿底反射信號 4.4.1錨桿長度檢測 檢測方法及原理 根據(jù)實踐經(jīng)驗和理論分析，可以得到：較大的錘適合于較長的錨桿，較小的錘則相反錐形激振體適合于較

46、長的錨桿，但對短錨桿的測試結果容易比實際偏長自動激振裝置（包括電磁式、超磁式）的激振力度穩(wěn)定，重復性好。但其適用的錨桿長度也有范圍限制，超出該范圍的反而測試結果偏差較大。錨桿檢測概念圖空置錨桿信號衰減小，測試容易4.4.1錨桿長度檢測空置錨桿、打入土體錨桿驗證現(xiàn)場錨桿信號衰減大、噪聲多、測試困難4.4.1錨桿長度檢測 現(xiàn)場巖錨桿驗證4.4.1 基樁檢測現(xiàn)狀 已頒布行業(yè)規(guī)程1 中華人民共和國行業(yè)標準：錨桿錨固質(zhì)量無損檢測技術規(guī)程（JGJ/T182-2009）S.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，2009.11.09 發(fā)布，2010.07.01 實施.2 中華人民共和國電力行業(yè)標準：水利水電工程錨桿

47、無損檢測規(guī)程（DL/T5424-2009）S. 中華人民共和國國家能源局，2009.07.22 發(fā)布，2009.12.01 實施.4.4.2錨桿灌漿密實度檢測 檢測方法及原理 由于錨桿灌漿密實度的檢測設備與檢測工作與長度檢測完全相同，因此長度和灌漿密實度的檢測可以一并進行。 錨桿灌漿密實度檢測是基于波的反射（包括反射能量衰減）特性和振動衰減特性對錨桿的灌漿質(zhì)量進行檢測和評估的一種無損檢測方法。4.4.2錨桿灌漿密實度檢測 基于波的反射特性 根據(jù)桿底反射信號的強弱，可以判斷錨桿灌漿質(zhì)量的好壞。在錨桿長度相同的條件下，桿底反射信號越弱，表明灌漿密實度越好。 此外，如果能夠辨別缺陷處的反射信號，據(jù)此

48、也可以推斷灌漿缺陷。4.4.2錨桿灌漿密實度檢測 基于振動的衰減特性 在錨桿頂端激振后，會在錨桿上誘發(fā)振動。 灌漿質(zhì)量越好，激振信號收斂也就越快。錨桿灌漿質(zhì)量無損檢測示意圖錨桿灌漿不密實示意圖4.4.2錨桿灌漿密實度檢測 灌漿密實度波形特征判斷 級圍巖中灌漿較好錨桿測試波形級圍巖中灌漿缺陷錨桿測試波形4.4.2錨桿灌漿密實度檢測 錨桿灌漿后測試波形圖根據(jù)現(xiàn)場驗證，可以得到以下結論：當錨桿存在灌漿缺陷時，將出現(xiàn)明顯反射，但桿系底部的反射依然存在，當缺陷較深時，測試波形仍然呈現(xiàn)良好的收斂性。當錨桿灌漿質(zhì)量較好時，桿系底部的反射之前沒有額外的明顯反射，測試波形振動持續(xù)時間持續(xù)較短，波形具有良好的收斂

49、性。4.4.2錨桿灌漿密實度檢測 現(xiàn)場驗證結論4.5 錨索檢測 檢測方法及原理014.5 錨索檢測 檢測方法及原理 錨索與錨桿一樣，是邊坡、隧道等巖土、地下工程支護常用的支護方式之一。與錨桿不同的是，錨索由鋼絲（鋼絞線）擰成。其長度也遠較錨桿長，可達100m以上。 對于錨索而言，其質(zhì)量問題也是在長度和灌漿密實度方面。其測試原理與錨桿完全相同，但由于錨索的長度更長、比表面積更大，因此對索底反射信號的識別也更加困難。 4. 5 錨索檢測 檢測方法及原理 從目前技術水平和實踐經(jīng)驗來看，若采用能夠激發(fā)長波長、高能量的信號，并輔以相應的信號分析手段，對錨索長度的檢測還是完全可能的。其中，計算波速在絕大多

50、數(shù)條件下可取鋼絞線的理論值（5.01km/s）。但是，錨索的灌漿密實度檢測的誤差較大，可信性較低。 38m錨索的解析圖形22m錨索的解析圖形第五章 混凝土材料及結構混凝土抗壓強度檢測混凝土結構厚度檢測混凝土缺陷檢測混凝土裂縫深度檢測混凝土的變形特性鋼筋布置及銹蝕檢測5.1 混凝土抗壓強度檢測 回彈法 超聲波法 超聲回彈綜合法01020304 沖擊彈性波法05 各方法比較5.1.1 回彈法 回彈儀分類標準：回彈沖擊能量大小 小型：用于非混凝土材料 中型：混凝土抗壓強度C50 大型：混凝土抗壓強度C60 指針直讀的直射錘擊式儀器應用最廣5.1.1 回彈法 工作原理 對回彈儀施壓，彈擊桿向機殼內(nèi)推進

51、，彈擊拉簧被拉伸，使聯(lián)結彈擊拉簧的彈擊錘獲得恒定的沖擊能量E。當儀器水平狀態(tài)工作時，其沖擊能量E為：式中，K為彈擊拉簧的剛度785.0 N/m； L為彈擊拉簧工作時拉伸長度0.075m?；貜椫凳疽鈭D式中，R為回彈值； L 為彈擊錘向后彈回的距離； L為沖擊前彈擊錘距彈擊桿的距離。5.1.1 回彈法 回彈值的測定 至少取10個測區(qū) 回彈儀始終與測試面相垂直，并不得在氣孔和石子上彈擊。 測區(qū)的兩個測面用回彈儀各彈擊8點；只有一個測面，需測16點。 同一測點只允許彈擊1次，測點均勻分布，回彈值讀數(shù)精確至1。 碳化深度修正：取檢測值的平均值作為測區(qū)的碳化深度，精確至0.5mm。規(guī)程：住房和城鄉(xiāng)建設部，

52、回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2011)技術手冊：文恒武，回彈法檢測混凝土抗壓強度應用技術手冊，中國建筑工業(yè)出版社，20115.1.1 回彈法 測試數(shù)據(jù)處理（修正） 水平測試 沖擊方向修正 為回彈儀與水平方向呈 時，測區(qū)的平均回彈值，計算精確至0.1； 為據(jù)相關規(guī)程或儀器附表中查出的不同測試角度 的回彈值修正值。 沖擊面修正 ， 分別為水平方向檢測混凝土澆筑頂面或底面時測區(qū)的平均回彈值； ， 為按教材表5-2查出的不同澆筑面的回彈值修正值，計算精確至0.1。5.1.1 回彈法 混凝土抗壓強度的推定 測強曲線：用混凝土試塊的抗壓強度與無損檢測的參數(shù)（超聲聲速值、回彈值等）之

53、間建立的關系曲線。 一般情況下，推定混凝土強度的回彈值應是水平方向測試的回彈值 推定混凝土強度時，優(yōu)先采用專用混凝土強度公式。 無專用混凝土強度公式時，根據(jù)回彈儀型號按公式推定混凝土強度 （MPa）5.1.1 回彈法 混凝土抗壓強度推定 中型回彈儀 重型回彈儀當混凝土結構或構件碳化至一定深度時，結合碳化深度修正值C推定混凝土強度。測區(qū)強度（MPa）碳化深度（mm）1.02.03.04.05.06.010.019.50.950.900.850.800.750.7020.029.50.940.880.820.750.730.6530.039.50.930.860.800.730.680.6040.

54、050.00.920.840.780.710.650.5850.060.00.920.820.760.710.650.58碳化深度修正值5.1.1 回彈法 回彈法的特點 回彈法使用方便，儀器價格低廉并積累了大量經(jīng)驗，但影響因素眾多，無法檢測混凝土內(nèi)部強度。 基本只適用于普通混凝土，對于高強混凝土、緩凝混凝土需要進一步研究。 影響因素包括：儀器本身，原材料，成型方法，養(yǎng)護方法及濕度，碳化及齡期等，分析影響因素的作用及影響程度，有利于正確制訂及選擇測強曲線，提高測試精度。5.1.2 超聲波法 技術原理 檢測原理：根據(jù)超聲波傳播速度與混凝土抗壓強度之間的相關關系。 適用范圍：適用于抗壓強度在45MP

55、a以下且在超聲傳播方向上鋼筋布置不緊密的混凝土檢測。 超聲測強以混凝土立方試塊28d齡期抗壓強度為基準。而原材料品種規(guī)格、配合比、施工工藝等影響著超聲檢測參數(shù)，所以采用預先校正的方法建立超聲測強的經(jīng)驗公式。這類公式一般可以用冪函數(shù)或指數(shù)函數(shù)表達。5.1.2 超聲波法 技術原理 聲時測量采用對測法，在一個相對測試面上測三點，發(fā)射和接收換能器應在一條直線上。 聲速值計算： 測區(qū)聲速代表值修正：聲時測量測點布置示意5.1.2 超聲波法 超聲波法的特點 優(yōu)點一：對材料、結構無損傷，可重復檢測，并能測試混凝土的內(nèi)部性能； 優(yōu)點二：能夠檢測混凝土質(zhì)地的均勻性、混凝土的內(nèi)部缺陷，有利于測強和測缺的結合。 缺

56、點：由于超聲波波長、骨料、鋼筋等對測試波速的影響較大，難以建立統(tǒng)一的測強曲線，從而限制其應用。 超聲波法的影響因素測 距鋼 筋換能器頻率測試面位置5.1.3 超聲回彈綜合法 概念 即采用低頻超聲波檢測儀和標準動能為2.207J的回彈儀，在結構或構件混凝土同一測區(qū)分別測量超聲聲速值（ ）及回彈值（ ），然后利用已建立的測強公式，推算該測區(qū)混凝土強度值（ ）的一種方法。 超聲回彈綜合法測強曲線 以混凝土試塊的抗壓強度 ，超聲聲速 ，回彈值 ，選擇相應的數(shù)學模型來擬合他們之間的相關關系。5.1.3 超聲回彈綜合法 統(tǒng)一測強曲線（全國曲線） 以全國一般常用的有代表性的混凝土原材料、成型養(yǎng)護工藝和齡期為

57、基本條件。 適應于無地區(qū)測強曲線和無專用測強曲線的地區(qū)，該曲線對全國大多數(shù)地區(qū)來說，具有一定的適應性，因此使用范圍廣，但精度不是很高。：第i 測區(qū)混凝土抗壓強度換算值（MPa）；：第I 測區(qū)混凝土聲速代表值（km/s）；：第i測區(qū)混凝土回彈代表值。 粗骨料為卵石時， 粗骨料為碎石時，5.1.3 超聲回彈綜合法 地區(qū)（部門）測強曲線 采用本地區(qū)或本部門常用的具有代表性的混凝土原材料、成型養(yǎng)護工藝和齡期為基本條件，在本地區(qū)或本部門制作一定數(shù)量的試塊，進行非破損測試后，再進行破損試驗建立的測強曲線。 這類曲線適應于無專用測強曲線的工程測試，對本地區(qū)或本部門來說，其現(xiàn)場適應性和強度測試精度均優(yōu)于統(tǒng)一測

58、強曲線。 這種曲線是針對我國地區(qū)遼闊和各地材料差別較大的特點而建立起來的。5.1.3 超聲回彈綜合法 專用（率定）測強曲線 以某一工程為對象，采用與被測工程相同的混凝土原材料、成型養(yǎng)護工藝和齡期，制作一定數(shù)量的試塊，進行非破損測試后，再進行破損試驗建立的測強曲線。 制定的這類曲線因針對性較強，故專用（率定）測強曲線精度較地區(qū)（部門）曲線高。 在一些現(xiàn)行的檢測規(guī)程中明確指出，對有條件的地區(qū)和部門，應制定本地區(qū)的測強曲線或專用測強曲線。 各檢測單位應按專用測強曲線、地區(qū)測強曲線、統(tǒng)一測強曲線的次序選用測強曲線。5.1.3 超聲回彈綜合法 地區(qū)、專用測強曲線的建立 測試儀器采用中型回彈儀、低頻超聲儀

59、（換能器頻率在50100KHz），并應符合有關標準對儀器的技術要求。 按相關標準，對使用的混凝土原材料的種類、規(guī)格、產(chǎn)地及質(zhì)量情況進行全面調(diào)查。 選用本地區(qū)（本工程）常用混凝土強度等級、施工工藝、養(yǎng)護條件及最佳配合比，采用壓力機進行抗壓強度試驗。 按規(guī)格和相關要求進行混凝土試塊制作和養(yǎng)護。 回歸分析： 誤差計算： 誤差范圍：專用測強曲線：地區(qū)測強曲線：5.1.4 沖擊彈性波法 技術原理 檢測原理同超聲波法相同，即根據(jù)彈性波傳播速度與混凝土抗壓強度之間的相關關系建立測強曲線，通過測強曲線推定抗壓強度。檢測示意圖5.1.4 沖擊彈性波法 超聲波法的局限測試混凝土材料的速度值與理論值不符，偏高20-

60、60% 測試強度依靠回歸； 無法測試彈性模量； 不同儀器測試結果不同；無法進行頻譜分析能量低，測試范圍窄受骨料、鋼筋影響大 沖擊彈性波法的優(yōu)越性波長一般均大于骨料的直徑，受骨料散射的影響小，測試波速較為穩(wěn)定；同時，測強曲線的差異也較??；頻譜響應特性好，可利用頻域分析反射信號，從而提高分析精度；通過改變激振錘的大小，很容易改變激發(fā)信號的頻率；沖擊彈性波能量大，使得其測試距離可達100米以上；波長較長，受鋼筋的影響小并容易修正。VS5.1.4 沖擊彈性波法 測試對象試件構件單面測試條件：厚度已知（如梁、板、柱） 單面測試條件：厚度未知（如隧道襯砌） 單面測試條件：厚度很大（如大壩、擋土墻） 雙面測