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超声波法检测钢管混凝土脱空量及快速修补技术研究

作　者: 史新伟
导　师: 王复明；魏建东
学　校: 郑州大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 钢管混凝土超声检测脱空分析高聚物快速修补
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

钢管混凝土是指在钢管内填充混凝土而形成的组合结构。它利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用,充分发挥两种材料的长处,相互弥补彼此的弱点。它自架设能力强,具有高强、支架、模板三大作用与混凝土泵送工艺相结合,能较好地解决大跨径拱桥安装的问题。因此钢管混凝土在工程实际(特别是大跨度拱桥)中应用得越来越多。钢管混凝土在浇筑时由于泵送压力不足、浇筑过程中发生间断或混凝土中的添加剂不合适等原因,在钢管混凝土中有可能出现质量缺陷,从而不同程度地影响拱桥的整体性和力学性能。因此,对钢管混凝土拱桥施工质量的监控和检测是极其重要的。本论文以郑西客运专线跨G310国道钢管混凝土提篮拱桥为工程背景,利用超声波检测法对拱肋混凝土浇筑质量进行检测。基于检测结果,对拱肋缺陷部位采用高聚物这种新型材料进行快速修补。本文主要研究内容和结论如下:1.系统介绍了超声脉冲检测的理论基础,论述了声波在混凝土中的传播的规律和混凝土超声检测的波场特点,以及声学参数与混凝土质量的关系。2.制作钢管混凝土的密实、脱空、脱粘、空洞、离析、预埋钢板和一个哑铃型的试件,利用NM—4A非金属超声波检测分析仪对缺陷试件进行超声波检测,记录超声波的各种声学参数。检测结果表明:随着混凝土养护龄期的增加,超声波在试件中的传播速度呈上升趋势,随着缺陷厚度的增加超声波的波速逐渐减小。3.利用检测的声时值对圆形钢管进行脱空定量研究,提出了通过计算缺陷处弦长所对应圆心角的大小来进行脱空的定量分析。通过多次试验证实了这种方法的有效性和可行性。4.通过超声波检测缺陷试件的试验,研究超声波法在检测不同缺陷时超声参数的变化情况。并将研究的成果应用于郑西客运专线跨G310提篮钢管混凝土拱桥拱肋混凝土浇注质量的检测。5.基于检测结果的分析,提出采用高聚物这种新型材料对缺陷部位进行快速维修。本文综述了超声波法检测钢管混凝土浇注质量的理论和方法,结合郑西客运专线跨G310国道钢管混凝土提篮拱桥的工程实例,重点研究了超声波法在检测不同缺陷类型试件时声学参数的变化情况,基于检测的结果,利用声时值对缺陷部位进行定量分析,通过多次试验证实了这种方法的有效性和可行性。这为以后定量分析提供了一定得理论基础,提出采用高聚物这种新型材料对缺陷部位进行快速维修,这对实际工程的维修与加固有很大的实用价值。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
引言  11-12
第一章绪论  12-21
  1.1 钢管混凝土结构  12-14
    1.1.1 钢管混凝土简介  12
    1.1.2 钢管混凝土的应用  12-13
    1.1.3 钢管混凝土结构的特点  13-14
  1.2 钢管混凝土桥的发展概况  14-19
    1.2.1 钢管混凝土在拱桥中的应用  14-17
    1.2.2 钢管混凝土拱桥检测的研究现状及课题背景  17-19
  1.3 本文研究的主要内容及意义  19-21
    1.3.1 本文研究的主要内容  19
    1.3.2 本文研究的意义  19-21
第二章超声波法检测钢管混凝土缺陷的方法及原理  21-35
  2.1 超声波检测混凝土缺陷技术的发展概况  21-22
  2.2 声波在混凝土中的传播规律  22-25
  2.3 超声波检测的应用范围及影响因素  25-27
  2.4 超声波检测的特点及优点  27
  2.5 钢管混凝土超声波检测的前提及基本原理  27-33
    2.5.1 钢管混凝土超声检测的前提  27-29
    2.5.2 超声波检测钢管混凝土的原理  29-30
    2.5.3 钢管混凝土浇筑质量的判断方法  30-31
    2.5.4 混凝土声学参数的统计计算  31
    2.5.5 异常值的判断  31-33
  2.6 本章小结  33-35
第三章超声波法检测钢管混凝土质量的模拟实验  35-60
  3.1 钢管混凝土的模拟实验  35-51
    3.1.1 试验设计  35-39
    3.1.2 试验检测数据分析  39-51
      3.1.2.1 混凝土立方体试块的检测  39-41
      3.1.2.2 空洞试件的检测  41-42
      3.1.2.3 脱空试件的检测  42-44
      3.1.2.4 脱粘试件的检测  44-46
      3.1.2.5 混凝土分层离析均匀性的检测  46-48
      3.1.2.6 钢管混凝土中钢插件对超声检测的影响  48-49
      3.1.2.7 哑铃型试件超声检测分析  49-51
  3.2 缺陷试件的定量计算  51-59
    3.2.1 超声波的传播路径  51-55
    3.2.2 常规测量  55-57
    3.2.3 移动探头测试  57-59
  3.3 本章小结  59-60
第四章工程实例  60-85
  4.1 工程实例  60-74
    4.1.1 工程介绍  60-61
    4.1.2 检测项目  61
    4.1.3 钢管混凝土拱桥的缺陷类型  61-62
    4.1.4 测点布置  62-63
    4.1.5 检测结果与分析  63-74
  4.2 高聚物注浆试验  74-77
    4.2.1 高聚物特点及应用介绍  74
    4.2.2 超声波检测高聚物试件  74-77
  4.3 高聚物维修技术的应用  77-84
  4.4 本章小结  84-85
第五章结论与展望  85-87
  5.1 结论  85-86
  5.2 展望  86-87
参考文献  87-90
攻读硕士学位期间发表论文及研究成果  90-91
后记  91

超声波法检测钢管混凝土脱空量及快速修补技术研究

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