土木工程測試技術(shù)

土木工程測試技術(shù)第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日課程綜述一、課程相關(guān)的學(xué)科及前期知識(shí)學(xué)科的強(qiáng)交叉性

土木工程機(jī)械工程信息學(xué)科：自動(dòng)化、電子工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能、電路與系統(tǒng)（信號(hào)處理)。2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所數(shù)學(xué)與信息技術(shù)基礎(chǔ)

1、統(tǒng)計(jì)分析理論：回歸分析、關(guān)聯(lián)分析、支持向量機(jī)（SVM）

2、灰色系統(tǒng)理論

3、小波分析：故障診斷、圖像識(shí)別和重構(gòu)

4、模糊數(shù)學(xué)

5、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：BP、RBF、CMAC6、遺傳算法：免疫遺傳算法

7、軟測量技術(shù)

8、數(shù)據(jù)融合（信息融合）第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所二、課程主要內(nèi)容及核心知識(shí)點(diǎn)1、傳感器技術(shù)基礎(chǔ)及智能傳感器2、混凝土結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)3、測試儀器設(shè)備4、測試數(shù)據(jù)處理第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所三、課程知識(shí)應(yīng)用領(lǐng)域1、航空航天：飛機(jī)、航天器材的測試2、土木工程：測橋、測樁、混凝土測試、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)性能測試3、機(jī)械工程：漣鋼軋機(jī)振動(dòng)測試（四連錕軋機(jī)）三一重工混凝土泵輸送機(jī)械臂應(yīng)力應(yīng)變、加速度、位移等的測試4、工業(yè)自動(dòng)化測試：大型測試網(wǎng)絡(luò)，基于工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet先進(jìn)測試技術(shù)，DCS，F(xiàn)CS，測控一體化。第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所四、課程在土木工程中的地位1、土木工程防災(zāi)與安全學(xué)科群的概念以防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程學(xué)科為核心二級(jí)學(xué)科，此外還包括邊緣交叉學(xué)科消防工程二級(jí)學(xué)科以及橋梁與隧道工程、結(jié)構(gòu)工程和巖土工程等土木工程領(lǐng)域傳統(tǒng)的優(yōu)勢學(xué)科的安全與防災(zāi)研究方向。2、課程由來及發(fā)展結(jié)構(gòu)損傷測試技術(shù)（碩士）——結(jié)構(gòu)損傷測試與診斷（博士）——土木工程測試技術(shù)（大土木工程專業(yè)）。1998年防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程碩士點(diǎn)成立以來，一直是該專業(yè)的學(xué)位課程，包括其后設(shè)立的消防工程專業(yè)所有碩士、博士以及工程碩士的培養(yǎng)方案都列入了該課程。第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3、課程建設(shè)的目標(biāo)針對(duì)大土木工程專業(yè)，今年新修訂的研究生培養(yǎng)方案即是按此目標(biāo)實(shí)行。五、土木工程檢測中應(yīng)用的基本方法1、半破損檢測：撥出法、鉆芯法2、非破損檢測（無損檢測）：超聲法、聲表面波、射線法等。1934年，提出金屬脈沖聲波探傷；1949，英國的R.Jones,中國，楊叔子院士，鋼絲繩探傷，纜索探傷(《中國索道》）。電渦流檢測：大型發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的探傷：飛機(jī)、汽車、電站設(shè)備（株洲608所）非金屬探傷：混凝土、木材：NM系列超聲檢測分析儀——北京市政工程研究院——康科瑞公司（Koncrete)東方振動(dòng)噪聲研究所-應(yīng)懷僬（INV）英雄卡泰第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所六、課程相關(guān)的參考文獻(xiàn)資料教材：（1）吳慧敏編.《結(jié)構(gòu)混凝土現(xiàn)場檢測新技術(shù)-混凝土非破損檢測》第二版，湖南大學(xué)出版社，1998（2）新編混凝土無損檢測技術(shù)編寫組.《新編混凝土無損檢測技術(shù)》（應(yīng)用新規(guī)范），中國環(huán)境工業(yè)出版社，2002（3）姜紹飛.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與損傷檢測.科學(xué)出版社,2002雜志期刊：（1）《無損檢測》，中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)主辦，上海材料研究所;（2）《無損探傷》（3）《儀表技術(shù)與傳感器》第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所七、課程章節(jié)第一章綜述第二章測試技術(shù)傳感器基礎(chǔ)第三章結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的測試方法第四章結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)部缺陷的超聲脈沖探傷第五章混凝土損傷程度的聲發(fā)射診斷第六章混凝土的彈性和非彈性性質(zhì)參數(shù)測試第七章結(jié)構(gòu)損傷測試常用儀器設(shè)備規(guī)范第八章超聲波測試原理及智能超聲儀開發(fā)技術(shù)第九章結(jié)構(gòu)損傷測試的高級(jí)數(shù)據(jù)處理方法第十章結(jié)構(gòu)損傷測試實(shí)例第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日第一章綜述

1.1結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測技術(shù)的形成及發(fā)展

早在上世紀(jì)30年代，人們開始探索和研究混凝土無損檢測技術(shù)，英國R.Jones于1949年成功運(yùn)用超聲脈沖技術(shù)來檢測混凝土。

1.2結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測技術(shù)的工程應(yīng)用1.2.1測試體系：(1)宏觀力學(xué)性能及其他宏觀性能測試技術(shù);(2)細(xì)觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析技術(shù);(3)微觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析技術(shù)。2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日

1.2.2適用范圍：（1）結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的檢測；混凝土強(qiáng)度的檢測的基本定義：不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母拍?，設(shè)計(jì)規(guī)范（2）結(jié)構(gòu)混凝土缺陷的檢測；混凝土缺陷的檢測的基本定義：三個(gè)層次——微觀、細(xì)觀和宏觀（3）混凝土其他性能檢測。1.3結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測方法的分類和特點(diǎn)1.3.1強(qiáng)度的無損檢測方法半破損、非破損和綜合法2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日

1.3.2缺陷的無損檢測方法（1）超聲脈沖法（2）脈沖回波法（3）雷達(dá)掃描法（4）紅外熱譜法（5）聲發(fā)射技術(shù)1.3.3針對(duì)其他性能的無損檢測方法（1）共振法（2）敲擊法（3）磁測法（4）電測法（5）微波吸收法（6）中子散射法2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所1.4結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測的研究動(dòng)向1.4.1儀器：智能化1.4.2傳感器：多樣化1.4.3檢測系統(tǒng)：專用化、小型化、一體化、集約化1.4.4無損檢測結(jié)果評(píng)定：（1）按國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ107-87（試件、試塊）；（2）以統(tǒng)計(jì)方法為基礎(chǔ)的抽樣評(píng)定法則。1.4.5缺陷檢測判斷（1）概率法判據(jù)第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（2）PSD判據(jù)（斜率與差值乘積）湖南大學(xué)吳慧敏教授提出（3）NFP判據(jù)（多因素概率法）（4）多因素模糊綜合判據(jù)1.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在土木工程中應(yīng)用1.5.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在土木工程中應(yīng)用的可行性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：（1）分布式存儲(chǔ)信息：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和連接權(quán)（2）自適應(yīng)性：自學(xué)習(xí)、自組織、泛化和訓(xùn)練（3）并行性：每一神經(jīng)元獨(dú)立，各神經(jīng)元并行處理第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（4）聯(lián)想記憶功能（5）自動(dòng)提取特征參數(shù)（6）魯棒性（容錯(cuò)性）土木工程應(yīng)用可行性分析：（1）專家系統(tǒng)成為工程設(shè)計(jì)中必不可少的工具,但專系統(tǒng)存在一些缺陷,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的上述特點(diǎn)正好可階級(jí)解決這些問題;（2）在損傷診斷中通過損傷模式匹配和特征參數(shù)的自動(dòng)提取來成立復(fù)雜的非線性、不確定性問題。第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所1.5.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域（1）結(jié)構(gòu)分析與初步設(shè)計(jì)；（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；（3）結(jié)構(gòu)損傷檢測和診斷；（4）結(jié)構(gòu)控制；（5）科學(xué)決策；（6）結(jié)構(gòu)材料與本構(gòu)關(guān)系；（7）回歸分析。第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所

第二章測試技術(shù)傳感器基礎(chǔ)

第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第三章結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的測試方法3.1回彈法檢測混凝土強(qiáng)度3.1.1概述

（1）回彈法基本原理回彈值——推定混凝土強(qiáng)度回彈值Rm——

重錘沖擊過程中能量損失推定：采用回歸公式一元回歸二元回歸第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（2）回彈法應(yīng)用概況

1948年瑞士施米特（E.Schmidt)發(fā)明回彈儀。各國制定了回彈儀標(biāo)準(zhǔn)。我國標(biāo)準(zhǔn)：1950-1980年代初步制定階段

1985JGJ/23-85《回彈法評(píng)定混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》

1989修訂評(píng)定-檢測JGJ/23-922000JGJ/23-2001（3）回彈法檢測混凝土強(qiáng)度誤差范圍第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.1.2回彈儀（1）回彈儀分類

L(小)、N（中）、M（大）、NR、P型（2）影響回檢測性能的主要因素（3）回彈儀的操作、保養(yǎng)及校驗(yàn)（4）常見故障及排除方法

第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.1.3回彈儀檢測混凝土強(qiáng)度的影響因素（1）原材料影響1）水泥影響采用影響系數(shù)ky描述：普通水泥ky=1

礦渣水泥ky=0.9。炭化深度dm影響2）細(xì)骨料影響對(duì)回彈法測強(qiáng)沒有顯著影響3）粗骨料影響4）外加劑影響

第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（2）成型方法的影響振動(dòng)成型、手工插搗（3）養(yǎng)護(hù)方法及濕度的影響常用養(yǎng)護(hù)方法：室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、空氣自然養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)4種濕度養(yǎng)護(hù)方法：自然、泡水、淋水和潮濕（4）炭化及齡期的影響（5）模板的影響鋼模：1，木模：（6）其他泵送混凝土、鋼筋等第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.1.4回彈法測強(qiáng)曲線的建立 統(tǒng)一曲線：全國、大量試驗(yàn)、誤差《15%

地區(qū)曲線：地區(qū)、較多試驗(yàn)、誤差《14%

專用曲線：大集團(tuán)公司、一定數(shù)量、誤差《12%f=f(R)f=f(R,l)f=(R,l,d)f=(R,l,d,W)第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.1.5測強(qiáng)數(shù)據(jù)處理及計(jì)算（1）檢測準(zhǔn)備（2）檢測方法確定（3）數(shù)據(jù)處理每個(gè)測區(qū)取16個(gè)回彈值，去除3個(gè)最大和3個(gè)最小，其余10個(gè)數(shù)據(jù)按Rm=∑Ri/10（4）計(jì)算：平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.2超聲法檢測混凝土強(qiáng)度3.2.1概述（1）超聲法測檢混凝土強(qiáng)度的依據(jù)超聲聲速-混凝土彈性模量-力學(xué)強(qiáng)度數(shù)學(xué)關(guān)系，建立經(jīng)驗(yàn)公式:f=Av2+Bv+c（2）超聲法測檢混凝土強(qiáng)度的技術(shù)途徑（3）混凝土超聲法測強(qiáng)的特點(diǎn)（4）混凝土超聲法測強(qiáng)的技術(shù)穩(wěn)定性第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.2.2超聲儀檢測混凝土強(qiáng)度的主要影響因素（1）橫向尺寸效應(yīng)（2）溫度和濕度影響（3）混凝土中鋼筋的影響與修正（4）粗骨料品種、粒徑和含量的影響（5）水灰比及水泥用量的影響（6）混凝土齡期和養(yǎng)護(hù)方法的影響（7）混凝土缺陷與損傷對(duì)測強(qiáng)的影響 3.2.3各種影響因素的顯著性分析正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)結(jié)果的極差分析和方差分析第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.2.4超聲測強(qiáng)曲線的建立（1）曲線類型及適應(yīng)范圍1）校準(zhǔn)曲線2）地區(qū)曲線3）統(tǒng)一曲線（2）試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法（3）試塊的聲速試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理（4）擬合測強(qiáng)曲線與效果分析第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.2.5結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測與推定（1）測區(qū)選擇（2）結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度推定第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.3超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度3.3.1概述（1）采用超聲回彈綜合法原則1）單一法的儀器性能、測試技術(shù)和測試誤差應(yīng)符合規(guī)定要求；2）在已查明單一法測強(qiáng)影響因素的基礎(chǔ)上，應(yīng)采取對(duì)測強(qiáng)影響較大且相反的單一法進(jìn)行綜合，以便抵消或減少特定因素的影響；3）綜合法比單一法應(yīng)具有較小的測試誤差和較寬的適應(yīng)范圍；4）綜合法適應(yīng)于確定內(nèi)部無缺陷部位的混凝土強(qiáng)度。（2）綜合法的特點(diǎn)1）減少齡期和含水率的影響第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所2）彌補(bǔ)相互的不足3）提高測試精度3.3.2綜合法測強(qiáng)的影響因素（1）水泥品種及水泥用量的影響：不顯著、不修正（2）細(xì)骨料品種及砂率的影響：不顯著、不修正（3）粗骨料（石子）品、石子用量及粒徑的影響：顯著、修正（4）外加劑的影響：不顯著、不修正（5）炭化深度的影響：不顯著、不修正（6）混凝土含水率的影響：有影響、盡可能干燥狀態(tài)（7）測試面的影響：有影響、對(duì)V、R分別進(jìn)行修正第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.3.3綜合法測強(qiáng)曲線（1）測強(qiáng)曲線的分類1）統(tǒng)一測強(qiáng)曲線（全國曲線）2）地區(qū)（部門）測強(qiáng)曲線3）專用（率定）測強(qiáng)曲線（2）測強(qiáng)曲線的建立方法（3）地區(qū)（專用）測強(qiáng)曲線的制定方法（4）測強(qiáng)曲線的驗(yàn)證第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.3.4綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)（1）檢測準(zhǔn)備（2）測試技術(shù)回彈值測量與計(jì)算超聲聲速測量與計(jì)算3.3.5結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定3.3.6綜合法檢測混凝土強(qiáng)度實(shí)際應(yīng)用第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.5混凝土強(qiáng)度拔出法檢測技術(shù)3.3.1概述3.3.2預(yù)埋拔出法3.3.3后裝拔出法3.3.4測強(qiáng)曲線的建立3.3.5工程檢測要點(diǎn)3.3.6拉剝試驗(yàn)第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所3.4鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度3.3.1概述（1）鉆芯法的發(fā)展過程及現(xiàn)狀（2）鉆芯法的應(yīng)用特點(diǎn)（3）與其他無損檢測方法的比較3.3.2鉆芯機(jī)及配套設(shè)備3.3.3芯樣鉆取技術(shù)3.3.4芯樣加工及端面修整3.3.5芯樣含鋼筋對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響3.3.6芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及強(qiáng)度計(jì)算3.3.7鉆芯法實(shí)際應(yīng)用第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第四章結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)部缺陷的超聲脈沖探傷4.1概述4.1.1混凝土缺陷超聲檢測技術(shù)的發(fā)展 混凝土缺陷超聲檢測技術(shù)分2類：（1）機(jī)械波法：超聲脈沖、沖擊脈沖波和聲發(fā)射等；（2）穿透輻射法：X射線、γ射線和中子流等。中國科學(xué)院水電研究所用超聲脈沖檢測混凝土裂紋1990：《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》1998-1999：修訂CECS21：2000第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所4.1.2超聲波檢測混凝土缺陷的原理（1）檢測依據(jù)：利用超聲脈沖波在技術(shù)條件相同（原材料、配合比、齡期和測試距離一致）的混凝土中的傳播時(shí)間、接收波的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的變化來判定混凝土的缺陷?？炻c密實(shí)程度有關(guān)。（2）超聲脈沖波遇到蜂窩、空洞或裂縫等缺陷，在缺陷的界面反射和散射，聲能衰減，接收信號(hào)波幅降低，信號(hào)畸變。4.1.3超聲波檢測混凝土缺陷的方法（1）平面測試：對(duì)測、斜測和單面平面法第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（2）鉆孔或預(yù)埋管測試：孔中對(duì)測、孔中斜測、孔中平測（3）平面和鉆孔混合測試4.1.4超聲波檢測混凝土缺陷的主要影響因素（1）耦合狀態(tài)影響（2）鋼筋的影響（3）水分的影響4.2混凝土裂縫深度的檢測混凝土出現(xiàn)裂縫十分普遍,許多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都是從裂縫開始的。必須重視裂縫的檢查、分析和處理。裂縫產(chǎn)生的原因：荷載作用、混凝土收縮和溫度變形導(dǎo)致開裂以及地基不均勻沉降。根據(jù)性質(zhì)、原因、尺寸及對(duì)結(jié)構(gòu)危害做相應(yīng)處理。第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所4.3混凝土不密實(shí)區(qū)和空洞檢測4.3.1測試方法（1）平面對(duì)測（2）平面斜測（3）鉆孔測法4.3.2不密實(shí)區(qū)和空洞的判定（1）混凝土聲學(xué)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算基本思想：針對(duì)某一置信概率，確定一個(gè)相應(yīng)的置信范圍，凡超過此范圍的觀測值，認(rèn)為是異常值。（2）異常值判別：拉依達(dá)法、肖維勒法、格拉布斯法和迪克遜法。（3）不密實(shí)混凝土和空洞范圍的判定（4）混凝土內(nèi)部空洞尺寸的估算4.3.3測試實(shí)驗(yàn)第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所4.4兩次澆注的混凝土之間結(jié)合質(zhì)量的檢測4.4.1測試方法4.4.2數(shù)據(jù)處理及判定4.4.3實(shí)例4.5表面損傷層的檢測4.5.1測試方法4.5.2損傷層厚度判定4.5.3實(shí)例4.6鋼管混凝土缺陷的檢測4.7混凝土均勻性檢測4.7.1測試方法4.7.2計(jì)算和分析第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所4.8混凝土鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測4.8.1混凝土鉆孔灌注樁無損檢測技術(shù)概述高層建筑和橋梁常用基樁形式。常用檢測方法有：（1）鉆芯檢驗(yàn)法（2）振動(dòng)檢驗(yàn)法1）敲擊法和錘擊法2）穩(wěn)態(tài)激勵(lì)機(jī)械阻抗法3）態(tài)激勵(lì)機(jī)械阻抗法4）水電效應(yīng)法（3）超聲脈沖檢驗(yàn)法（4）射線法4.8.2鉆孔灌注樁超聲脈沖檢測的基本原理和檢測設(shè)備（1）檢測方式第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所1）雙孔檢測2）單孔檢測3）樁外孔檢測（2）判斷內(nèi)部缺陷的基本物理量1）聲時(shí)值2）波幅衰減3）接收信號(hào)頻率變化4）接收波形的畸變（3）檢測的主要設(shè)備4.8.3聲測管的預(yù)埋（1）聲測管的預(yù)置數(shù)量和布置方式第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（2）聲測管的預(yù)埋方法1）聲時(shí)值測2）波幅衰減3）接收信號(hào)頻率變化4）接收波形的畸變（3）檢測的主要設(shè)備4.8.3聲測管的預(yù)埋（1）聲測管的預(yù)置數(shù)量和布置方式（2）聲測管的預(yù)埋方法4.8.4檢測結(jié)果的分析和判斷方法（1）數(shù)值判據(jù)法:概率法:CECS21:2000；PSD判據(jù)（2）聲場陰影重疊法第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所4.8.5樁內(nèi)混凝土強(qiáng)度的測量（1）樁內(nèi)混凝土總體平均強(qiáng)度的推算；（2）缺陷區(qū)強(qiáng)度的估算及樁縱剖面逐點(diǎn)強(qiáng)度估算（3）鉆孔灌注樁混凝土質(zhì)量水平的評(píng)價(jià)第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第五章混凝土損傷程度的聲發(fā)射診斷5.1概述

1941-1942,Obert和Hodgson礦體巖石裂縫發(fā)展預(yù)測研究報(bào)告,提出了聲發(fā)射的概念。我國將聲發(fā)射技術(shù)用于海洋石油鉆井平臺(tái)安全監(jiān)測。5.2基本原理5.2.1聲發(fā)射源5.2.2聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)（1）聲發(fā)射事件、計(jì)數(shù)、計(jì)數(shù)率和總數(shù)（2）能量：聲發(fā)射信號(hào)能量的大小反映聲發(fā)射源釋放能量強(qiáng)烈的程度。第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（3）幅度和幅度分布（4）頻譜分析（5）聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)差5.2.3聲發(fā)射源的定位5.3聲發(fā)射儀簡介5.4混凝土的聲發(fā)射特征5.4.1普通混凝土軸向受壓時(shí)的聲發(fā)射的一般特征5.4.2混凝土受壓破壞過程的幾個(gè)聲發(fā)射特征值5.4.3混凝土聲發(fā)射的凱塞效應(yīng)5.4.4影響混凝土聲發(fā)射特性的其他因素5.4.5聲發(fā)射在混凝土中的應(yīng)用前景第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第六章混凝土的彈性和非彈性性質(zhì)參數(shù)測試第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第七章結(jié)構(gòu)損傷測試常用儀器設(shè)備規(guī)范7.1常用儀器設(shè)備（1）HT225W（MTC850日本）型回彈儀特性：配微電腦，可把彈擊次數(shù)、回彈值、修正值、彈擊角度、回彈平均值、異常值剔除以及混凝土強(qiáng)度推算等自動(dòng)記錄和顯示。（2）瑞士回彈儀系列型號(hào)（3）日本回彈儀系列型號(hào)第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所瑞士回彈儀系列型號(hào)型號(hào)沖擊能量/J彈擊方式適應(yīng)范圍N2.25直射式一般混凝土NR2.25直射式同N型，示值記錄L0.75直射式小型、低剛度和膠凝材料LR0.75直射式同L型，示值記錄LB0.75直射式燒土制品和陶管連續(xù)質(zhì)量控制M30直射式大體積、飛機(jī)跑道、高速路面P0.9擺式輕質(zhì)材料(5-25MPa混凝土)PT0.9擺式0.5-5MPa低強(qiáng)度膠凝制品第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所

日本回彈儀系列型號(hào)型號(hào)功能ND-740回彈值最小讀數(shù)0.1度,數(shù)顯式ND-750同ND-740,能對(duì)回彈值記錄和處理MTC-850能自動(dòng)記錄和按程序處理回彈值及其平均值、回彈修正值、彈擊角度及指示強(qiáng)度WS-200N數(shù)顯式,能將水平和角度測試的回彈值記錄和打印,測試和記錄部分分離,無線傳輸?shù)谒氖彭?，共七十一頁?022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（4）國產(chǎn)數(shù)字式非金屬超聲儀型號(hào)廠家SCY-2湘潭市無線電廠DS-1湘潭自動(dòng)化研究所SC-2天津建筑儀器廠HCS-4天津建筑儀器廠研究所CTS-25汕頭超聲電子儀器廠HQY-901北京計(jì)量科研所JC-2北京無線電三廠共同特點(diǎn)：數(shù)顯式，顯示波形、游標(biāo)手動(dòng)判讀聲時(shí)，部分帶單片機(jī)，以SCY-2和CTS-25市場占有率最大第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（5）國產(chǎn)數(shù)字式非金屬超聲儀型號(hào)廠家CTS-35汕頭超聲電子儀器廠CTS-45汕頭超聲電子儀器廠2000-A煤炭科學(xué)研究院XY-A揚(yáng)州專用超聲設(shè)備廠NM系列北京市政工程研究院（康科瑞）武漢巖海（6）國外廠家PUNDIT—英國；V-meter—美國JAMES；58-E46/C—意大利CONTROLS；TCP3—芬蘭FUGRO第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所7.2規(guī)程規(guī)范（1）回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程

JGJ/T23-2001或J115-2001（2）超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程

CECS02：88（3）鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程CECS03：88（4）后裝拔出法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程CECS69：94（5）針貫入法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程Q/JY23-2001（6）回彈法檢測高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程Q/JY17-2000（7）超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程CECS21：2000第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第八章超聲波測試原理及智能超聲儀開發(fā)技術(shù)8.1超聲波測試基本原理8.1.1概述8.1.2超聲波基本概念及聲學(xué)基礎(chǔ)（1）波的概念機(jī)械波：水波、聲波、機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的波動(dòng)。電磁波：電磁振蕩產(chǎn)生變化在空間傳播。無線電波、紅外線、紫外線和可見光等。（2）聲波測試頻率范圍第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所聲波頻率界限

人耳聽見的波稱聲波（機(jī)械波）頻率在16—2*104Hz；

次聲波———低于20Hz；超聲波———高于2*104Hz

。

聲波頻率界限第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（3）波的傳播形式1）橫波2）縱波3）表面波（4）波動(dòng)方程y0=Acosωty=Acosω(t-x/c)（5）超聲場特征參數(shù)聲壓、聲強(qiáng)和聲阻抗率第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)隨距離的增加能量逐漸衰減，衰減規(guī)律用兩個(gè)能量描述：聲壓

聲強(qiáng)

：聲波與聲源之間距離；

：衰減系數(shù)Np/m（奈培/米）；:為X=0處聲壓、聲強(qiáng)；

聲波隨X增加聲能由于擴(kuò)散吸收而減弱。第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所（6）超聲波在界面上的現(xiàn)象發(fā)射和折射（7）超聲波在傳播中的衰減1）吸收衰減2）散射衰減3）擴(kuò)散衰減8.2超聲換能器（1）何謂超聲換能器？發(fā)射、吸收（2）壓電效應(yīng)（3）超聲換能器的構(gòu)造和性能第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所ＴＸＲＸ專用型b)直射式ＴＸＲＸa）兼用型c)反射式ＲＸＴＸ第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所目前市場銷售的超聲波傳感器有兩種形式：專用型、兼用型通常標(biāo)有諧振中心頻率：

23KHz、40KHz、75KHz、200KHz、400KHz。超聲波傳感器有發(fā)射、接收兩部分發(fā)射元件；利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生超聲波；接收元件；利用壓電材料正壓電效應(yīng)，將超聲波振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。（4）超聲換能器的選配（5）超聲換能器與被測體的耦合第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所8.3超聲測試儀器8.4超聲儀檢測混凝土強(qiáng)度8.5超聲儀檢測混凝土缺陷8.6智能超聲檢測儀開發(fā)第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所第九章結(jié)構(gòu)損傷測試的高級(jí)數(shù)據(jù)處理方法9.1誤差及其分析和估計(jì)9.1.1誤差的來源與種類（1）什么是誤差？誤差=測量值-真實(shí)值相對(duì)誤差=誤差/真實(shí)值×100%

真實(shí)值=測量值+修正值（2）誤差的來源1）設(shè)備誤差：包括標(biāo)準(zhǔn)器誤差、儀表誤差和附件誤差；2）環(huán)境誤差：溫度、濕度、磁場、振動(dòng)等引起的誤差；3）人員誤差：觀測人員讀數(shù)引起的誤差；第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日2007.01CSU防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所4）方法誤差：如經(jīng)驗(yàn)公式的近似值等引起的誤差；5）動(dòng)態(tài)誤差：測量對(duì)象變化引起的誤差。（3）誤差分類1）隨機(jī)誤差