带阻尼多层杆构件超声导波传播特性分析

应用半解析有限元法求解导波在带阻尼多层杆构件中的相速度、群速度、衰减情况和波结构等频散特性。采用有限元数值模拟的方法对带有包覆层(芯层采用直径φ=28mm的28#热轧带肋钢筋,包覆层为φ_(inner)=28mm,φ_(outer)=160mm标号为C50的混凝土)和不带有包覆层(芯层采用φ=28mm的28#热轧带肋钢筋)的两类锚杆进行三维建模,并分析了不同加载方式下导波的激励特性。结果表明:锚杆中低频频段的导波模态数量较少,衰减较小,但频散较强,信噪比较低;高频频段中存在的导波模态众多,且衰减较快。与无包覆层锚杆相比,灌浆锚杆在同样的频带范围内导波的模态数量更多更复杂,衰减明显增大。在低频时灌浆锚杆的纵向模态位移分布在全截面,高频时集中在锚杆中心部位。采用导波对杆构件进行长度检测时,对于无包覆层锚杆优选端面与侧面组合加载方式下64kHz时的L(0,1)模态,而对于灌浆锚杆优选端面梳状阵列加载方式下2250kHz时的L(0,22)模态。     

高频纵向导波在钢杆中传播特性的研究

计算了钢杆中纵向轴对称导波模态的衰减频散曲线和群 速度频散曲线. 分析了1~3MHz范围内高频纵向轴对称超声导波在钢杆中的传播特 性. 理论分析表明，各高阶纵向模态都存在一个衰减最小值，在此衰减最小值所对应频率下 的高阶模态能传播较远距离，可用于钢杆导波检测. 建立实验系统，采用轴对称同端激 励接收的方法，根据第1次端面回波做出群速度和端面回波幅值随频率变化曲线，实验结 果与理论分析基本吻合. 表明考虑材料衰减特性的钢杆频散曲线可以作为实验指导依据.     

管道液体流速对超声导波纵向模态传播的影响分析

建立了充液管道中液体流动时超声导波纵向模态的群速度频散方程,研究了模态、激励频率对载流管道内超声导波传播的影响。在数值仿真的基础上,利用环形压电阵列在载流管道中激励接收频率305kHz的L(0,5)模态,对纵向模态在载流管道中的传播特性进行了实验研究。研究结果表明,载流管道内频率305kHz的L(0,5)模态的群速度与液体流速呈近似线性变化。实验结果与理论分析结果相符,该结论为载流管道流量在线测量提供了一种新方法,为超声导波流量计的研制打下了理论基础。     

基于导波技术的螺柱轴力无损检测

根据弹性动力学理论,采用纵向导波与弯曲导波相结合的方法对螺柱所受轴向应力进行无损检测。计算了M22螺柱中纵向导波和弯曲导波的群速度频散曲线。根据频散曲线,确定了采用导波对螺柱轴向应力进行无损检测的最优检测信号频率范围(50~80 kHz),此频率范围的纵向导波与弯曲导波模态单一,并且频散性较低。分别计算了不同轴向应力σ作用下,多种频率的纵向导波和和弯曲导波在螺柱中传播的群速度值cgσrL和cgσrF。结果表明,随着轴向应力的增大,同频率纵向导波和弯曲导波的群速度皆呈线性递减趋势。利用纵向导波和弯曲导波群速度与轴向应力的线性关系及纵向导波和弯曲导波在轴向应力作用螺柱端面的反射时间tLσ和tσF,可以迅速确定螺柱所受轴向应力值。     

波导结构频散分析的特征频率法及在板条结构中的应用

提出一种求解波导结构频散特性的有限元特征频率法,该方法基于振动问题的特征频率计算理论,根据模态振型识别波数与模态类型,建立了相速度及群速度的求解方法。该方法可适用于任意波导结构的频散关系求解。首先分析满足收敛精度要求的最大网格单元尺寸与最小模型长度,并用该方法对简支板条结构的频散特性进行了计算。结果表明,有限元特征频率法适合求解波动频散关系,板条结构中模态受边界影响会产生同阶高次模态,边界尺寸决定新模态的截止频率;随频率的增大,同阶低次反对称模态会趋于一致;对称模态能量分布受边界影响较大。本文也为板条类结构导波实验结果的分析提供了理论依据。     

多层圆柱体锚固结构中超声导波频散特征的研究

超声导波无损检测技术因其高效和快捷的优点成为检测锚杆锚固质量的有效方法。但锚固锚杆结构中超声导波的多模态性、频散性与能量泄露导致完整的锚杆底端反射信号的获得具有不确定性。应用弹性动力学理论并采用全局矩阵法建立超声导波在多层圆柱体锚固结构中的频散方程的通用表达式,然后通过非线性外推法和二分法两步算法求解频散方程的精确解,解决了频散曲线的分类和相交等难题,获得了具有自主知识产权的求解多层圆柱体锚固结构频散曲线的程序。利用该程序计算了不同锚固锚杆结构的频散曲线,并与商用软件Disperse计算的结果吻合较好。同时用本程序计算了实验室有限锚固结构中的频散曲线,验证了低频导波在有限与无限结构中的巨大差异,而这一结构特征的频散特性Disperse并未给出相关算例。     

接地网圆钢杆中高频纵向超声导波无损检测方法研究

针对接地网圆钢杆腐蚀检测问题,本文进行了接地网圆钢杆高频纵向超声导波无损检测方法研究。首先对埋地环境下圆钢杆中纵向导波传播特性进行理论研究,分析了不同模态导波的群速度和衰减频散特性。研究发现,高阶纵向模态导波在衰减最小和群速度最大对应的频率处,在圆钢杆中传播能力强,是适合进行地埋圆钢杆导波检测试验的频率范围。在此基础上,进行了埋地圆钢杆高频纵向超声导波无损检测试验研究。结果发现,利用优选的检测参数可以很好地实现埋地圆钢杆中腐蚀缺陷检测。研究工作为接地网运行状态评价提供了很好的技术支撑。     

功能梯度圆柱板中的周向衰逝导波

与传播波模态不同,衰逝波模态波数为纯虚数或复数,它们随传播距离呈指数或阻尼式衰减。复数根描述的衰逝波对结构缺陷形状和尺寸的导波检测具有重要作用,但其求解却是非常困难的,通常要借助于各种迭代技术。本文提出一种计算求解衰逝波问题的改进的Legendre正交多项式方法,该方法可将复杂的变系数微分方程组计算转换为特征值求解问题,无需迭代便能计算得到包含实波数域、虚波数域和复波数域的完整的频散曲线。通过具体算例验证了提出方法的正确性。应用提出方法计算了不同梯度圆柱板中的衰逝导波,绘制了三维频散曲线,研究了不同径厚比和梯度场对衰逝导波频散的影响,分析了衰逝导波的位移和应力分布,讨论了衰逝导波的传播特性。     

钢轨轨底垂直振动模式导波检测技术的实验研究

现有铁路钢轨超声探伤车技术无法检测线路钢轨轨底缺陷,给铁路运输安全带来很大隐患.本文开展了钢轨轨底超声导波传播特性和垂直振动模式导波检测技术研究,采用半解析有限元方法分析了我国60型钢轨轨底的各振动模态导波频散曲线和波结构.应用模态锤技术对自由状态钢轨轨底垂直振动模态导波传播特性进行了实验测量,结果表明,在0～100kHz频率范围内,钢轨轨底垂直振动模态优势模式与厚度为14 mm板中的A0模式兰姆波具有等效性.进一步研究了激励频率、激励脉冲周数、传播距离对轨底垂直振动模态导波传播的影响,设计了导波斜探头,选择合适的参数在钢轨轨底激励出垂直振动模态导波并检测出了轨底的人工缺陷.本文的研究结果为线路钢轨轨底的导波检测技术奠定了一定的基础.     

基于超声导波技术对板表面缺陷的无损检测研究

本文通过数值计算与实验,研究了薄钢板内导波的传播及其频散、多模态特征以及被激励模态与斜探头入射角的关系.利用所建立的实验系统,对钢板表面的人工缺陷进行了检测.结果表明,对特定频率,选择A1模态的超声导波检测钢板表面缺陷是可行的.     

复注及多孔注浆理论研究

针对柱面注浆方式，研究了有关渗透注浆的单孔复注及不同方式布孔时多孔注浆的相互影响等问题，推导出一些有价值的岩体注浆理论公式，可用于指导现场注浆工程的设计与施工．     

幂律型浆液扩散压力环向分布模型

为研究幂律型浆液注浆时注浆压力的变化情况,考虑盾尾断面新注入浆液与已注入浆液间阻碍作用,假设壁后注浆时盾尾形成三维环形空隙,提出了幂律型浆液扩散压力环向分布模型,并利用流体力学理论推导了幂律型浆液扩散压力环向分布式,分析了公式适用范围以及各参数的实际意义。与实际工程数据对比,验证了模型和计算式的正确性。结果表明,计算式可以反映注浆时环向分布各个位置压力值的大小;当公式中稠度系数n=1时,该式即为牛顿流体计算式,环向压力扩散模型同样适用,且幂律型流体环向扩散压力小于牛顿流体;受浆液自重影响,注浆孔注浆时向上表现为减压,向下表现为加压;压力环向分布断面呈现出上窄下宽的不规则环形;同一注浆孔幂律型浆液水灰比越大,浆液扩散压力越小。     

注浆沉降法建筑物纠偏加固机理与关键技术研究

结合用注浆沉降法并辅以高压旋喷注浆对某小区典型不均匀沉降建筑物进行纠偏和地基加固的工程实例,着重分析了注浆沉降法纠偏加固的技术原理,并讨论该工法的控制要点;对注浆浆液配合比、注浆孔平面位置、加固深度、注浆量、注浆压力、高压旋喷注浆等设计参数的影响进行了研究探讨,提出加强纠偏加固施工动态控制的重要性。研究和工程实践表明,用注浆沉浆法并选用合适的注浆参数进行建筑物纠偏和地基加固,能使建筑物不均匀沉降得到调整的同时,复合地基承载力得到提高,具有较好的建筑物纠偏和地基加固效果。     

裂隙岩体注浆模拟实验研究

通过单一裂隙岩体和裂隙网络岩体注浆渗流模拟实验,分析和总结了裂隙岩体注浆渗流中的一般规律,并讨论了影响注浆渗流工程的各种因素。     

后张法预应力张拉常见问题分析及防治措施

在预应力张拉施工过程中,只有采取积极有效的预防措施,出现问题及时正确地解决,才能彻底清除预应力施工过程中的安全隐患,提高桥梁的工程质量,延长桥梁的使用寿命。     

高聚物注浆补强在高速公路路面维修过程中的应用

高聚物注浆补强在高速公路路面维修过程中的成功应用,为因路面基层强度不足而导致路面破坏的迅速修复,提供了很好的技术措施。     

煤矿采空区公路路基沉陷病害的治理技术

结合公路路基的物探检测结果和公路沉陷病害现状,并考虑实际施工的可行性等因素,介绍了深层明挖法处治、浅层明挖后基底强夯法处治、注浆处治和暂不处治等处治措施,供同行参考。     

古全风化花岗岩的灌浆作用机理研究

通过现场灌浆试验及对灌浆前后古全风化花岗岩的物理力学性质指标测试，结合灌浆作用过程的有限元分析，表明受过上覆岩体自重压力作用后的古全风化岩由于岩体结构发生恢复或再生，物理性质明显优于现代全风化岩；而受一定围压作用的古全风化花岗岩，在一定灌浆压力下，一是使灌浆液较难进入岩石微小孔隙中，再则随灌浆压力逐渐加大，又使相对均质的岩体派生新的拉张裂隙，且将大量浆液吸收。由于上述作用，表现出古全风化花岗岩由灌浆前的结构面不发育，具均质结构变成灌浆后的裂隙（即水泥结石条带）较发育，具非均质结构的特征，且灌浆后岩体的物理力学性质指标有所增长，但提高幅度较小。     

苏通长江大桥北引桥二期试桩试验研究

苏通长江大桥北引桥二期试桩工程采用自平衡试桩法对4根桩进行了测试,其中2根采用U管桩端压浆技术。根 据未压浆桩端阻实测值与计算结果的比较,计算值偏大,实测值为计算值的0.75～0.95倍。未压浆桩发挥端阻所需位移分别 为16mm、38mm,压浆桩发挥端阻所需位移有所减少,分别为12mm、21mm。压浆后桩端阻力测试值是未压浆桩端阻力测试值 的2.46～3.32倍,是规范计算值的2.46～2.50倍。压浆后,桩端阻力在总荷载中所占比例明显提高,由14.42%～15.39%提 高到22.83%～27.22%。桩端压浆对桩侧摩阻力有较大影响,其显著影响范围约为桩端以上14.27m～19.12m,且发挥摩阻 力所需位移明显减小。     

下坂地坝基深厚覆盖层帷幕灌浆现场试验工艺研究

新疆下坂地水利枢纽工程的坝基为深厚覆盖层,厚度达147.95m,其结构较为复杂,主要由冰碛层、冲洪积砾石层和砂土层透镜体组成,坝基防渗处理难度很大。为此,针对下坂地深厚覆盖层进行了专门的帷幕灌浆现场试验工艺研究,通过对浆液材料、配比、工艺措施和参数经过深入的分析,找出了一套适合于下坂地复杂地层的灌浆施工工艺,为初步设计提供了可靠依据。