冲击回波法在水利水电钢管压力隧洞脱空检测中的应用研究

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1、第!"卷第#期四川理工学院学报!自然科学版"?).@!"A=)@#$"%&年'月()*+,-.)/0123*-,4,156+7189)/0216,26:;,<1,66+1,181),"B*<@$"%&文章编号!!"#$%!&'(")*!##*'%**&$%*&+,-!!*.!!/"$01.2324.)*!#.*'.!*冲击回波法在水利水电钢管压力隧洞脱空检测中的应用研究%%$唐如华#高远贵#黄伯太!%I四川省水利科学研究院"成都D%""&$+$I四川升拓检测技术股份有

2、限公司"成都D%""#J#55摘5要!冲击回波法是主要的无损检测手段之一$目前对于水利水电钢管压力隧洞的脱空检测研究不多$文章应用现有技术和设备对钢管压力隧洞脱空检测进行应用研究#通过预制与被检对象结构相似!钢板厚度%混凝土强度等"的结构#并对该结构进行脱空测试#确定模型脱空阈值#并利用确定的阈值对结构进行脱空检测#测试结果表明#冲击回波法能够有效的对钢管压力隧洞的脱空进行检测$最后综合分析水工相关规程中的测试方法及流程#进行汇总整理并结合对钢管压力隧洞脱空检测技术#形成了一整套针对钢管压力隧洞钢衬脱空

3、的检测方案#为有效检测钢管压力隧洞脱空提供了重要的技术支撑$关键词!冲击回波法&脱空检测&阈值&钢管压力隧洞中图分类号!K4%!$文献标志码!B此"应用现有的科学技术和先进设备开展水利水电钢管引言压力隧洞脱空检测的应用研究意义重大'冲击回波测试方法是目前主要的无损检测手段%脱空检测原理和方法之一"主要用于测试混凝土结构的厚度"并能定位缺陷!包括孔洞$裂缝$蜂窝#位置'但应用于水利水电!6!检测原理钢管压力隧洞的脱空检测却研究不多"最新发布的锤击结构物表面时会诱发振动"可以用传感器直接-水工混凝土结构缺陷

4、检测技术规程.0X&%!及-水拾取结构物表面的振动信号!如卓越周期$重心周期$持%J&利工程质量检测技术规程.!0X&!##中也没有提续时间#并对信号进行处理和分析!称为(振动法)#'%%C$&及"这与无损检测技术应用在水利水电行业相对通常"在产生脱空的部位振动特性会发生变化*弯曲刚落后有关'度显著降低使卓越周期增长"弹性波能量的逸散变缓使%&&由于压力管道在设计时"压力由钢管和周围的混凝振动持续时间变长'土衬砌联合承担"如钢管与混凝土衬砌产生较大面积的由于振动法测试脱空涉及到多个参数"而且缺乏绝脱空"

5、使得钢管单独承压"进而造成钢管的应力恶化以对性阈值'为了归一化相关参数"引入脱空指数"某点1%!CD&及不均匀变形"严重时还可能造成钢管的破损'因的脱空指数01的定义*收稿日期!$"%&C"DC"&作者简介!唐如华!%ED#C"#男#湖北天门人#高级工程师#主要从事水利水电工程质量检测和相关技术方面的研究#!;CF-1.".*)G97+1,

6、FJ#四川理工学院学报!自然科学版"AAAAAAAAAAAA$"%&年'月KKK%&$&'&9"/%%%!%#&KKK%$'其中"KL即为第L个参数"在脱空测试的过程中"涉及到的参数包括卓越周期$重心周期$持续时间"上划线表示均值'当然"脱空指数越大"表明分析区域范围内相对脱空的可能性越大'!6)脱空的判定在脱空检测中"是否存在脱空的阈值是关键问题之一'在大多数情况下"难以给出阈值的理论计算方法"%'&因此采用统计的方法确定'假设健全部位的脱空指数符合正态分布"其期望值!平均值#和标准偏差分别为9&和"

7、M"则对于某一测试图!模型的脱空指数9&"其与期望值之间的距离:&*动"在测试时也不需要对信号进行放大'9-9!$#传感器固定方式*既要考虑操作性和效率"又要&:"&"M考虑对频响曲线的影响'设备配套的磁性卡座操作性根据:&和分位点#"即可判定脱空与否"常用分位和效率都很好"特别是其通过磁性自动附着在钢管上"点及:值见表%'减少了人为因素的影响%E&'表!常用分位点及:!!#采样频率!采样间隔#*采样频率越高!采样间#"@""J"@"%"@"$J"@"J"@%"隔越短#"对模拟信号的重构效果越好'另外"

8、采样频率:$@J&D$@!$&%@ED"%@D#J%@$'$必须满足奈奎斯特采样定理"即采样频率必须大于采样AA本文设备系统建议将"@"J分位值作为疑似脱空阈信号频率的$倍以上"才能保证采样后的信号不会产生%#&值""@"%分位值作为明显脱空阈值'明显失真'一般实际应用中"保证采样频率为信号最高%%"&$模型试验频率的J至%"倍'经测试"最高采样信号频率为!!@!f^"故采样频率采用%DD@&f^"对应的采样间隔kk)6!模型制作为D&7'