超声波法在定量检测钢管混凝土拱桥脱空缺陷中的应用研究

摘要

钢管混凝土拱桥具有自重轻、强度大、抗变形能力强、承载能力大的优点，并且用料省、安装重量轻、施工方便、工期短、养护工作量小，是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式。据统计，近年来我国各地相继建成的钢管混凝土拱桥200多座，在钢管混凝土拱桥设计与施工方面有许多成功的经验。 通过深入调研相关资料和现有研究成果来看，超声波法定量检测钢管混凝土缺陷的超声波技术目前还不成熟，特别是在实际桥梁工程中的应用研究更是非常欠缺。本文就是针对实际的钢管混凝土拱桥，开展超声波法定量检测钢管混凝土脱空缺陷的应用研究。并从以下几个方面进行了分析，得到了一些有实际应用价值的结果和结论： (1)参阅国内外有关钢管混凝土拱桥设计、施工和检测的文献资料，调研当前超声波检测技术在钢管混凝土缺陷定性，定量检测中的应用情况，尤其是超声波定量检测技术应用，为本次研究提供参考依据； (2)阐述了超声波法检测的基本原理，并在此基础上分析了超声波法中的各个参数以及他们对缺陷的定性与定量计算的影响： (3)通过对所选超声波检测仪的介绍和探测条件的选择，得出了超声波法在实桥检测应用中的具体方法、一般步骤和检测记录和报告的编写内容和具体注意事项； (4)重点对关系到定量检测计算是否可行的重要前提：钢管混凝土拱内混凝土的均匀性作出重点研究； (5)通过两座钢管混凝土拱桥的检测和数据分析，总结出超声波定量检测钢管混凝土拱肋缺陷在实际应用中的一般操作步骤，以提高超声波在定量检测钢管混凝土拱桥拱肋缺陷的可行性和测试的精度。最后对下一步的研究方向和超声波法在平行学科上应用进行了展望。

目录

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第一章绪论

1.1钢管混凝土拱桥的发展

1.1.1钢管混凝土拱桥的应用

1.1.2钢管混凝土拱桥的特点

1.2钢管混凝土拱肋脱空主要原因

1.3钢管混凝土拱桥脱空缺陷检测技术

1.4超声波检测技术研究概述

1.5钢管混凝土拱肋缺陷超声波检测技术研究概述

1.5.1钢管混凝土拱桥拱肋缺陷超声定性检测技术定性研究

1.5.2钢管混凝土拱桥拱肋缺陷超声检测技术定量研究

1.5.3钢管混凝土拱桥拱肋缺陷超声检测技术未来的发展

1.6本文的研究目的和内容

第二章超声波检测技术的基本原理

2.1超声波的定义

2.2超声波检测原理

2.2.1超声波仪器的工作原理

2.2.2超声波检测缺陷的原理

2.3超声波法

2.3.1超声波法检测的基本原理

2.3.2超声波法定量检测理论公式

2.3.3超声波在钢管中传播路径理论公式

2.3.4超声波法定量检测理论公式的使用条件

2.3.5超声波法中的波速

2.3.6超声波法中的频率

2.3.7超声波法中的振幅

2.3.8超声波法中的波形

2.3.9超声波法中的混凝土、钢材与空气的波速分析

2.4超声检测的优点与局限性

2.4.1超声检测优点

2.4.2超声检测局限性

2.5本章小结

第三章检测仪器的选择及检测条件、方法与步骤

3.1超声检测仪器

3.2探测条件的选择

3.2.1耦合剂的选择

3.2.2对工作表面光洁度的要求

3.2.3探头的选择

3.2.4探测面的选择

3.2.5探伤方法的选择

3.2.6探头的接触与压力

3.3检测方法与步骤

3.4本章小结

第四章超声检测实际应用中的影响因素及数据分析

4.1人工敲击操作人员的经验

4.2耦合剂的影响

4.3工具卡尺精度测试及测量误差对结果的影响

4.3.1量程1m卡尺误差分析

4.3.2量程1.5m卡尺误差分析

4.4尺寸效应对超声波波速的影响

4.5试件与缺陷本身特性的影响

4.5.1试件本身的特性的影响

4.5.2缺陷本身的影响

4.6检测的记录与报告的编写

4.6.1记录

4.6.2报告

4.7本章小结

第五章实桥超声检测与分析

5.1彭水高谷乌江大桥检测

5.1.1大桥概况

5.1.2大桥检测步骤

5.1.3检测数据

5.1.3数据分析及结论

5.2巫峡长江大桥

5.2.1大桥概况

5.2.2检测数据

5.3.3数据分析及结论

5.3超声波实桥检测应用步骤

5.3.1.测前准备工作

5.3.2.实桥检测工作

5.3.3数据分析工作

5.3.4检测步骤图、表

5.4本章小结

第六章结语与展望

6.1本文成果与结论

6.2展望

致谢

参考文献

在学期间的科研成果及发表的论著