GBT 43144-2023 無損檢測 聲發(fā)射檢測 鋼筋混凝土梁損傷評定的檢測方法（正式版）

無損檢測聲發(fā)射檢測鋼筋混凝土梁損傷評定的檢測方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T43144—2023前言 Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14檢測系統(tǒng) 15環(huán)境噪聲 26檢測程序 27檢測報告 3附錄A(資料性)聲發(fā)射傳感器布置方法 5附錄B(資料性)L。的確定方法 6參考文獻 8Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件修改采用ISO16837:2019《無損檢測聲發(fā)射檢測鋼筋混凝土梁損傷評定的檢測方法》。本文件與ISO16837:2019的技術(shù)性差異及其原因如下：a)用規(guī)范性引用的GB/T12604.4替換了ISO12716(見第3章),以適應(yīng)我國的技術(shù)水平，增加b)將“確定傳感器的安裝位置應(yīng)考慮衰減特性”更改為“確定傳感器的安裝位置及數(shù)量應(yīng)考慮衰減特性”(見第4章),增加可操作性，便于標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行；c)將A:的說明更改為“最后一個最大載荷循環(huán)累計聲發(fā)射活動數(shù)量”[見公式(2)],以明確其含d)增加了傳感器試驗數(shù)據(jù)使用的建議(見第6章),提高操作性。本文件做了下列編輯性改動：——將橫坐標(biāo)軸標(biāo)題“LR”與縱坐標(biāo)軸標(biāo)題“CR”分別更改為“L”和“C”(見圖1),使“加載比”與——增加了附錄A(資料性)“聲發(fā)射傳感器布置方法”;請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國無損檢測標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC56)提出并歸口。本文件起草單位：長沙理工大學(xué)、上海材料研究所有限公司、長沙鵬翔電子科技有限公司、深圳大1無損檢測聲發(fā)射檢測鋼筋混凝土梁損傷評定的檢測方法本文件規(guī)定了鋼筋混凝土梁損傷評定的聲發(fā)射檢測方法。本文件適用于橋梁、碼頭和建筑用在役鋼筋混凝土梁損傷評定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T12604.4無損檢測術(shù)語聲發(fā)射檢測(GB/T12604.4—2005,ISO12716:2001,IDT)。3術(shù)語和定義GB/T12604.4界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。聲發(fā)射活動AEactivity在應(yīng)力條件下混凝土發(fā)生聲發(fā)射撞擊或計數(shù)。對材料或結(jié)構(gòu)施加應(yīng)力、移除應(yīng)力、再施加應(yīng)力時，在超過先前最大載荷之前幾乎不出現(xiàn)聲發(fā)射活動(3.1)的現(xiàn)象。對材料或結(jié)構(gòu)施加應(yīng)力、移除應(yīng)力、再施加應(yīng)力時，出現(xiàn)聲發(fā)射活動時的載荷與先前最大載荷的注：費利西蒂比顯示了與凱塞效應(yīng)(3.2)的一致性程度。4檢測系統(tǒng)考慮聲耦合，檢測混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號的聲發(fā)射傳感器應(yīng)有足夠的靈敏度。聲發(fā)射傳感器還應(yīng)具有足夠的魯棒性，以抵抗溫度變化、潮濕環(huán)境和機械振動的影響。聲發(fā)射傳感器應(yīng)放置在適當(dāng)?shù)奈恢?，以覆蓋目標(biāo)區(qū)域。聲發(fā)射傳感器布置方法見附錄A。在檢測之前，應(yīng)通過使用標(biāo)準(zhǔn)聲源來估計目標(biāo)結(jié)構(gòu)的衰減特性。確定傳感器的安裝位置及數(shù)量應(yīng)考慮衰減特性。放大器的內(nèi)部噪聲應(yīng)較低，并且輸人電壓的峰值應(yīng)小于20μV(26大器還應(yīng)具有足夠的魯棒性以抵抗環(huán)境影響，并有適當(dāng)?shù)姆雷o。dBg,當(dāng)0dBg=1μV時)。放2基于AE傳感器和放大器的性能，應(yīng)在檢測前確定頻率范圍?；炷林?MHz以上的高頻信號易信號分析時，應(yīng)檢測和處理聲發(fā)射計數(shù)或聲發(fā)射撞擊參數(shù)。檢測系統(tǒng)應(yīng)獲得與聲發(fā)射數(shù)據(jù)同步的時間信息，宜記錄負(fù)載、應(yīng)變等外部參數(shù)，應(yīng)配備足夠容量的存錄數(shù)據(jù)。5環(huán)境噪聲在進行聲發(fā)射檢測之前，應(yīng)評估噪聲水平。應(yīng)降低風(fēng)、雨、陽光等外部噪聲。如果噪聲與聲發(fā)射信號的頻率相近，或者噪聲源未知，則應(yīng)在測試前評估噪聲特性。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)分離聲發(fā)射信號與噪聲。在確定合適的頻率范圍后，使用合適的濾波器。通常使用幾千赫茲以上的高通濾波器，消除振動、車流等引起的機械噪聲。使用100kHz以上的低通濾波器消除電噪聲。6檢測程序檢測周期應(yīng)根據(jù)被測結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的狀態(tài)(可能處于在役)來制定。AE通道的靈敏度應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)聲源進行定期核查。通道間的靈敏度變化應(yīng)小于士3dBAE。應(yīng)根據(jù)噪聲水平設(shè)置低的門檻值。聲發(fā)射活動根據(jù)聲發(fā)射計數(shù)或撞擊數(shù)進行評價。加載條件下，聲發(fā)射撞擊幅度連續(xù)超過門檻值6.2鋼筋混凝土梁的失效模式和聲發(fā)射活動鋼筋混凝土梁存在兩種失效模式。一是彎曲失效，加載彎矩作用下受彎段底部出現(xiàn)受拉裂縫，梁抗曲失效的梁中聲發(fā)射計數(shù)或撞擊數(shù)加速增加。二是剪切失效，梁抗彎配筋過度或抗斜剪配筋不足時，最終失效是剪跨段在鋼筋不屈服條件下突然產(chǎn)生斜剪切裂縫。由于失效前鋼筋一直承受載荷，聲發(fā)射計數(shù)或撞擊發(fā)生速率保持恒定。在即將失效時，會沒有任何先兆地出現(xiàn)斜向剪切裂縫，聲發(fā)射計數(shù)或撞擊數(shù)會快速增加。在實際聲發(fā)射檢測中，主要關(guān)注損傷梁中的聲發(fā)射活動，聲發(fā)射檢測宜考慮這兩種失效模式。鋼筋混凝土梁中的聲發(fā)射活動，裂縫口張開位移(CMOD)與凱塞效應(yīng)間的關(guān)系是可知的。當(dāng)彎曲失效下裂縫口張開位移大于0.1mm～0.2mm,或剪切失效時，凱塞效應(yīng)消失。裂縫口張開位移大于0.1mm時，鋼筋混凝土梁達到正常使用極限。6.3加載比和卸載比費利西蒂比量化聲發(fā)射檢測中的凱塞效應(yīng)。如有凱塞效應(yīng)，費利西蒂比等于1.0。鋼筋混凝土梁存在反復(fù)損傷，費利西蒂比低于1.0。未損壞的混凝土結(jié)構(gòu)是靜態(tài)穩(wěn)定的，具有高冗余度。凱塞效應(yīng)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性密切相關(guān)，完好結(jié)構(gòu)的費利西蒂比可能大于1.0。損傷累積使費利西蒂比低于1.0,在比先前更低載荷下也會出現(xiàn)聲發(fā)射活動。因此，費利西蒂比能很好地判定損傷積累和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性。卸載過程中的聲發(fā)射活動也可判定結(jié)構(gòu)完整性。結(jié)構(gòu)靜態(tài)穩(wěn)定下，卸載過程中很少出現(xiàn)聲發(fā)射活動；結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定評估凱塞效應(yīng)的比值定義如下：a)聲發(fā)射活動開始時的載荷與先前載荷的比值，加載比計算見公式(1):3GB/T43144—2023式中：L?！S后加載中聲發(fā)射活動開始時的載荷；L,——先前的載荷。L。的確定方法見附錄B。b)卸載過程中與最后一個最大加載循環(huán)累計聲發(fā)射活動數(shù)量之比，卸載比計算見公式(2):式中：C——卸載比；A。——卸載時聲發(fā)射活動累計數(shù)量；A:——最后一個最大載荷循環(huán)累計聲發(fā)射活動數(shù)量。實際使用的損傷程度分類的評估方法見圖1。CL標(biāo)引說明：C——卸載比；L——加載比；HD——嚴(yán)重?fù)p傷；ID——中度損傷；MD——輕微損傷。圖1根據(jù)兩個比值對損傷進行評定該分類方法適用于遞增、循環(huán)和疲勞等載荷下的聲發(fā)射活動。在建立分類準(zhǔn)則之前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場或?qū)嶒炇耀@得的試驗數(shù)據(jù)，合理地確定用于損傷分類的卸載比和加載比的特定值。宜利用最靠近最大裂縫的傳感器數(shù)據(jù)進行損傷評定。檢測報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：4GB/T43144—2023c)檢測儀器；d)檢測地點；e)設(shè)置前后的系統(tǒng)檢查結(jié)果；f)設(shè)置前后的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。5(資料性)聲發(fā)射傳感器布置方法聲發(fā)射傳感器布置宜覆蓋鋼筋混凝土梁的純彎段和彎剪段，聲發(fā)射傳感器數(shù)量根據(jù)鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)及聲發(fā)射信號衰減特性確定。傳感器的安裝部位宜遠離孔洞、裂縫、起砂、起皮、蜂窩麻面等部為0.5mm、硬度為2H鉛芯斷鉛模擬聲發(fā)射信號，鉛芯伸長量為2.5mm,與梁的表面成30°夾角進行折有效采集到開裂信號，距離源信號最遠的聲發(fā)射傳感器所能采集到的信號幅值不低于70dBE,以此確標(biāo)引說明：w——純彎段；1——聲發(fā)射傳感器；2——聲發(fā)射傳感器；3——聲發(fā)射傳感器。圖A.1鋼筋混凝土梁聲發(fā)射傳感器布置示意圖6(資料性)確定L。值(即對應(yīng)的Kaiser點)是求取加載比繼而評定鋼筋混凝土梁損傷的前提條件，6.1規(guī)定的“加載條件下，聲發(fā)射撞擊幅度連續(xù)超過門檻值5dB時，可判定聲發(fā)射活動開始”,對于觸發(fā)采樣的聲發(fā)射采集系統(tǒng)來說，“連續(xù)超過門檻值5dB”難以準(zhǔn)確界定。宜采用以下方法之一獲得L。值，以界定聲發(fā)射活動開始。a)方法一，在滿足6.1“超過門檻值5dB”條件的同時，利用以下兩個特征作為有效聲發(fā)射活動開始的判別條件：1)當(dāng)載荷連續(xù)增加時聲發(fā)射信號是連續(xù)的，即連續(xù)性準(zhǔn)則；2)在載荷增加10%的過程中，聲發(fā)射撞擊數(shù)多于10個，即計數(shù)增加準(zhǔn)則。b)方法二，獲得聲發(fā)射累計計數(shù)對數(shù)值與載荷或加載時間的關(guān)系，通過三次多項式擬合獲得擬合c)方法三，繪制聲發(fā)射累計計數(shù)與載荷或加載時間的關(guān)系曲線，觀察尋找曲線斜率的突變點作為聲發(fā)射活動開始點，從而確定L。值。d)方法四，繪制聲發(fā)射撞擊數(shù)與載荷或加載時間的關(guān)系曲線，觀察尋找曲線斜率的突變點作為聲利用以上4種方法確定L。值的示意圖見圖B.1。經(jīng)試驗驗證，通過4種方法確定的L。值均可用于鋼筋混凝土梁損傷評定。其中方法一通過使用連續(xù)性準(zhǔn)則和計數(shù)增加準(zhǔn)則確定L。值；方法二通過函數(shù)擬合求拐點確定聲發(fā)射活動開始時的載荷；方法三和方法四均通過觀察尋找斜率變化判斷L。開始開始否載荷連續(xù)增加時聲發(fā)射信號連續(xù)?是否射撞擊數(shù)多于10個2是Kaiser點結(jié)束a)方法一7In(累計計數(shù))撞擊數(shù)In(累計計數(shù))撞擊數(shù)b)方法二c)方法三圖B.1L。的確定方法(續(xù))d)方法四8[1]ISO/TR13115Non-destructivetesting—Methodsforabsolutecalibrationofacoustice-missiontransducersbythereciprocitytechnique[2]EN1330-9Non-destructivetesting—Terminology—Part9:Termsusedinacousticemissiontes-ting[3]EN13554Non-destructivetesting—Acousticemissiontesting—Generalp[7]ASNTDGZfP-SE1Nondestructivetesting:Acousticemissionter[8]ASNTDGZfP-SE3Guidelineforacousticermissioncharacterizationduringacousticemissiontest[9]EWGAECodesforAEExamination:Code1-Locationofdiscreteacousticevents[10]EWGAECodesforAEExamination;CodeIV-DefinitionofTermsinAE[11]ISNDINDIS2110CalibrationofAEsensors[12]JSNDINDIS2421RecommendationpracticeforinsitumonitoringofconcretestructuresbyAE[13]GROSSECUOHTSUM,eds.Acousticemissiontesting.Springer,2008[14]OHTSUM,UCHIDAM,OKAMOTOT,YUYAMAS.DamageAssessmentofReinforcedConcreteBeamsqualifiedbyAE.ACIStruct.J,99(4):411-417[15]HongweiHu,DayuLi,LeiWang,RuiChen,XiaoqiangXu.Animprovedultrasoniccodawavemethodforconcretebehaviormonitoringundervariousloadingconditions.Ultrasonics,2021,[16]LeiWang,XuhuiZhang,JianrenZhang,YafeiMa,YongmingLiu.Effectsofstirrupandin-clinedbarcorrosiononshearbehaviorofRCbeams