桥梁预应力混凝土梁纵向与横向应力波特征及其应用

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1、学校代码10530学号201230101180分类号TB52.9密级硕士学位论文桥梁预应力混凝土梁纵向与横向应力波特征及其应用学位申请人邓志举指导教师龙士国教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料科学与工程研究方向材料的无损检测技术二O一五年六月ThecharacteristicsandapplicationoflongitudinalandtransversestresswaveofprestressedconcretebeambridgeCandidateDengZhijuSupervisorProfessor

2、ShiguoLongCollegeMaterialsScienceandEngineeringProgramMaterialsScienceandEngineeringSpecializationNon-destructiveTestingTechnologyofMaterialsDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究

3、成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或。集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中ｙｘ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年日期：Ｖ値軒０曰文藻＾气学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检。索，可采用影印、缩

4、印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文莎密论文按学校规定处理。作者签名：寺文々日期：Ｗ辟相了＇导师签名：日期：女矿丰／歹日；＾＾ｙ月；＾＾摘要预应力混凝土结构有着刚度大、抗疲劳效果好、重量轻以及能有效控制结构挠度的优点而被广泛的应用于现代桥梁工程中。预应力管道注浆质量直接影响混凝土梁桥结构耐久性和承载能力，因此对预应力管道注浆质量进行检测是预防和消除结构安全隐患的重要步骤。应力波方法是预应力结构主要的无损检测方法，研究应力波在预应力管道结构中的传播特性、影响因素和应力波信号处理方法有助于优化检测方案和

5、修正检测结果。本文研究了桥梁预应力混凝土结构中纵向和横向应力波特性，首先利用有限元方法进行仿真模拟分析，然后进行实验测试分析，主要目的是通过应力波法识别预应力混凝土结构中的注浆缺陷，本文的主要研究内容及结果如下：(1)研究了预应力管道注浆结构纵向透射应力波特性和混凝土强度对应力波的影响。首先用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立无管道结构混凝土有限元模型和预应力管道结构有限元模型，然后求解并分析空浆长度和脱空度对固结波速的影响，以及混凝土强度对应力波首波时间和幅度的影响。结果表明，随着空浆长度从0m增加到0.2m

6、，固结波速从4037m/s增加到4914m/s；固结波速随着注浆脱空度的增大而增大；随着混凝土型号的增加，应力波首波到达时间从63.89µs减小到51.78µs；应力波信号幅度随混凝土强度的增加而减小。(2)研究预应力管道注浆结构检测的横向反射应力波特性，并通过分数阶傅立叶变换对预应力管道结构注浆缺陷进行识别分析。首先用ANSYS/LSDYNA有限元软件建立注浆密实度分别为0%、30%、50%、70%、100%的预应力管道结构有限元模型，求解并分析，利用分数阶傅立叶变换处理应力波数据，计算得到信号分数阶域幅值比。结果

7、表明，管道反射波随着注浆密实度增加而减小，有缺陷处的分数阶傅里叶域幅值比不相等，通过激发点两侧信号的分数阶域幅值比能够识别出注浆缺陷。(3)对分数阶傅立叶域幅值比识别预应力管道结构注浆缺陷的方法进行了实验模型上的验证分析。通过建立实际模型，利用TH402型桥梁注浆密实度检测仪进行数据采集，实验模型中注浆脱空度为80%，缺陷长度分为四组，分别是5cm、10cm、15cm、20cm，对采集数据进行分数阶傅里叶变换，计算出分数阶域幅值比，实验测试结果为，在注浆不密实处的激发点两侧信号分数阶傅里叶域幅值比不相等，这与模拟结果

8、相吻合。关键词：预应力混凝土梁桥；预应力孔道；应力波；有限元法；分数阶傅里叶变换IAbstractPrestressedconcretestructurehasbigstiffness,goodanti-fatigueeffect,theadvantagesoflightweight,andcaneffectivelycontrolstruct