基于低频超声导波技术的高速公路护栏立柱埋深检测的试验研究

超声导波技术可以用于高速公路护栏立柱埋地深度的准确快速的检测。研究了自由立柱和部分埋地护栏立柱中低频纵向超声导波的传播特性,并选取了30~60 kHz的L(0,1)模态对自由立柱和部分埋地立柱进行了检测试验,试验结果表明低频纵向超声导波可以有效地测量出高速公路护栏立柱的埋地深度,检测的最大相对误差在5%以内,完全满足工程检测需要。     

基于弹性波法的高速公路护栏立柱埋深检测方法研究

应用弹性动力学知识,研究了不同频率下弹性波在未埋地与半埋地钢管立柱中的传播特性,提出了一种利用弹性波理论对钢管立柱埋深进行无损检测的方法,并进行了试验研究。由于钢管立柱规格、批次的差异,导致弹性波在钢管中的传播速度与理论值有所不同,故在有条件时,即有与所检测对象同规格、批次的未用立柱,可用实测的传播速度作为检测波速;无条件时则采用理论值。试验表明,使用本方法检测的立柱埋深最大绝对误差小于16mm、最大相对误差小于0.9%,完全满足工程检测要求,可用来对护栏立柱埋深进行检测。     

斜拉索锚固区损伤的高阶纵向导波检测研究

为了实现斜拉索锚固区损伤的有效检测,采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,对高阶纵向超声导波无损检测技术进行研究。基于自由钢丝纵向导波传播的特征方程,编程计算其相速度和群速度的频散曲线,选取了其L(0,6)高阶纵向导波模态用于斜拉索损伤的检测;并利用ABAQUS有限元轴对称模型模拟了高阶纵向导波在有、无缺陷自由钢丝中的传播,分析了不同缺陷大小对其回波反射系数的影响;最后,对自由钢丝和样品斜拉索进行了试验检测验证。结果表明,试验结果与有限元模拟结果相吻合,说明高阶纵向导波可以检测斜拉索锚固区的人工缺陷。     

基于超声导波的钢桥面板纵肋对接焊缝疲劳裂纹检测方法

纵肋对接焊缝疲劳开裂作为钢桥面板结构的重要失效模式之一,严重危害桥梁结构耐久和安全运营。通过引入超声导波技术,结合对接焊缝的几何特点与疲劳失效特征,建立了基于超声导波的钢桥面板纵肋对接焊缝疲劳裂纹检测方法。首先搭建了超声导波裂纹检测试验系统,并结合钢桥面板纵肋对接焊缝疲劳试验,对超声导波检测纵肋对接焊缝裂纹的适用性和准确性进行了验证。在此基础上,通过数值分析方法探究了超声导波在纵肋对接焊缝局部区域的传播机制,并进一步分析了不同焊缝与裂纹参数对超声导波传播的影响规律。研究结果表明:采用超声导波方法能够有效检测钢桥面板纵肋对接焊缝的疲劳裂纹,并确定疲劳开裂的位置;超声导波有限元理论分析与试验测试结果符合较好,验证了有限元模型的正确性;采用单面激励的方式在纵肋中形成的超声导波包括A₀和S₀模态,其中A₀模态占主要部分,超声导波传递至焊缝形成的反射波以A₀模态为主,而较深裂纹形成的反射波以S₀模态为主;不同焊缝和裂纹参数对超声导波的反射波和透射波表现为差异性的影响。所采用的基于超声导波的对接焊缝疲劳裂纹检测方法,可为钢结构桥梁疲劳损伤的检测与监测提供科学依据。     

护栏立柱埋深检测方法应用分析

公路护栏立柱埋置深度作为交通安全设施的一项关键性指标,针对目前广泛应用的拔桩法,介绍了无损检测的两种方法超声导波法和弹性波法,根据弹性动力学相关知识,分析了不同方法的原理以及应用技术手段,指出两种方法在护栏立柱埋深检测中具有突出优点和应用潜力。     

弹性波在公路护栏立柱传播中的声固耦合分析

结合弹性波与土力学理论,引入声固耦合多物理场数学方程,建立地上-地下立柱-钢材-土体三维模型。研究弹性波在公路护栏立柱传播中的声固耦合规律,分析立柱-土体波动规律与柱底界面相位特性,揭露弹性波在自由边界与土体界面的逸散特性。研究结果表明:立柱与土体密实性直接导致激发冲击弹性波能量向周边土体的逸散速度,且弹性波沿着立柱向下传播过程中,存在能量的衰减及向周围土体逸散的双重效应。当土体弹性模量一定时,在立柱埋深区域弹性波衰减程度与激发冲击能量呈反比,与土体变形呈正比,且土体产生10-4数量级的变形量。当激发冲击弹性波能量一定时,立柱与土体密实性高。弹性波向周边土体逸散较大,柱底反射的信号能量较低,测试数据离散性变大。将研究成果应用于现场试验检测,取得了良好的效果。     

高速公路护栏立柱超声导波检测专用传感器夹具研制

目前高速公路护栏立柱的安全性越来越受到人们的关注,所以需要对护栏立柱进行有效的无损检测。为了提高超声导波检测效率,实现传感器的快速安装,设计了高速公路护栏立柱检测专用传感器夹具。该夹具由夹紧装置和传感器固定装置组成。夹紧装置对传感器施加夹紧力,固定装置为适应于传感器的更换方便而设计。本夹具的设计满足了夹紧力控制的技术要求,达到了快速夹紧传感器的目的。此夹具具有结构简单、夹紧可靠、使用方便的特点。     

基于弹性波法的公路护栏立柱埋深检测方法及影响因素研究

阐述了弹性波法检测护栏立柱埋深的基本原理,通过试验分析了各种相关因素如传感器的类型、安装位置、激振锤及激振方式、是否连接护栏板及与立柱相对位置等对立柱埋深检测结果的影响,为工程检测和开发便携式检测设备提供了理论和试验依据.     

护栏状态因素对立柱埋深弹性波检测法的影响分析

研究了护栏不同状态（是否连接护栏板、与护栏板的相对连接位置、是否安装柱帽等）对半埋地立柱埋深的弹性波检测方法的影响,初步分析了不同状态下检测频率的变化、对测量结果的影响和处理方式,通过实验得出各状态因素的影响校正因子范围,为护栏立柱埋深无损检测中遇到的难题提供了一种解决途径,校正因子的精确值还有待于进一步研究验证。     

双柱式汽车举升机立柱结构的有限元分析

立柱是举升机的主体结构，掌握其静态，动态特性对于了解整机的特性非常重要。本文利用有限元分析技术，建立举升机立柱的力学模型，通过理论分析得到了立柱的应力分析及模态参数－固有频率和模态振型，根据分析结果，对模型作了局部修改，得到了较好的效果。     

沥青混凝土超声波检测的衰减特征与影响因素研究

为有效获得沥青混凝土的超声波检测结果，基于压电换能器模拟和沥青砂浆Burgers黏弹性模型，建立三相介质的沥青混凝土有限元模型，在20~100 kHz频段范围内，比较9种入射频率下沥青混凝土中超声波细观的衰减特征及宏观的振幅变化，分析3种集料粒径（13.2，19.0，26.5 mm）及不同温度（-10℃~60℃）对沥青混凝土中超声波衰减的影响；针对数值模拟结果，使用超声横波成像仪MIRA-A1040进行室内试验验证，研究9种入射频率下实测振幅和断面重构图的衰减规律。研究结果表明：当温度为20℃时，在频段20~100 kHz内，入射频率每升高10 kHz，反射波振幅线性降低约3 dB；随着入射频率的升高，沥青砂浆中声压等值线的规则性、连续性及试件断面重构图的辨识度均大致呈线性降低趋势；当入射频率和温度不变时，集料粒径引起的散射衰减会引起振幅小幅度的降低；当集料粒径不变时，影响振幅降低速率的主要因素是温度，本质为沥青砂浆黏弹性引起的吸收衰减；以入射频率为30 kHz的沥青混凝土AC-13为例，温度每升高10℃，振幅约线性降低5 dB；2种衰减综合决定了反射波振幅的数值；沥青混凝土检测的入射频率不宜超过60 kHz，温度不宜超过40℃；用于沥青路面面层的检测时，建议入射频率范围为20~60 kHz；较低的入射频率与温度有利于沥青混凝土的超声波检测。     

车用催化转化器的声衰减特性研究

利用微孔媒介的声传播特性来研究催化转化器的声学特性。研究表明,当利用圆形微孔替代方形微孔时,在低剪切波数下存在较大误差;高温使微孔的传播常数向低频段扩展、移动,但是整个曲线的趋势未变。相同特征尺寸时,用圆形微孔计算催化转化器的衰减量要大于用方形微孔的情况;温度升高,催化转化器的衰减量也升高。试验证明,声衰减量随频率的增加而增大,并且测量的声衰减量略大于理论计算值。     

基于Lamb导波深度学习的钢桥面板疲劳裂纹智能监测研究

正交异性钢桥面板疲劳开裂问题突出，传统方法难以实现有效监测，可采用对钢结构裂纹高度敏感的Lamb导波信号进行裂纹监测。考虑Lamb导波在钢桥面板上的不同传播方式，建立钢桥面板有限元模型，并开展导波传播数值模拟；通过连续小波变换提取得到导波的主要特征，并运用深度学习技术挖掘导波特征中的疲劳裂纹信息，实现对钢桥面板疲劳裂纹的智能监测。结果表明：导波纵向和横向传播模式下的导波特征均能很好反映各类裂纹的影响，且2种传播模式之间可实现裂纹监测需求的有效互补；经过学习训练后的深度置信网络可实现对4 mm及以上长度裂纹的高准度识别，对裂纹深度的测量误差也在1 mm以内。研究成果为Lamb导波传感技术在钢桥面板疲劳裂纹监测中的应用提供了重要依据和方法参考。     

碰撞后快速脱离的新型指示牌立柱设计探讨

汽车与公路指示牌立柱的碰撞是极其危险的交通事故。本文分析了汽车与公路指示牌立柱碰撞事故中车辆受损的原因,提出了碰撞后快速脱离的新型指示牌立柱,并利用有限元方法对汽车碰撞指示牌立柱进行仿真模拟试验,根据研究结果证明结构合理正确,能够在碰撞中减少车辆和乘员的的损伤程度。     

公路交通引起的地下深层土体振动实测及其衰减分析

为了研究公路交通荷载引起的振动随深度的衰减规律,分别对深度为5.5 m.19.5 m、34.5 m.39.5 m的孔中测点以及孔口附近地面测点进行了位移振动同步测试,并在时域和频域上分别对有车工况和无车工况下的实测数据进行了分析。结果表明:随着深度的增加,交通振动中的高频部分会迅速衰减.低频部分则衰减缓慢,铅垂方向位移衰减因子相比水平方向衰减因子衰减得更快;有车工况下,铅垂方向位移幅值在深度39.5 m处仅为地面的15%.振动衰减已很明显。     

探地雷达对不同埋深和管径非金属管线的探测分析

采用探地雷达,对不同埋深、相同直径和相同埋深、不同直径的非金属管线探测结果进行了分析。研究结果表明:非金属管线反射,能随着埋深增加而急剧衰减;目标体的反射弧形能量由中间向两翼明显衰减,且衰减速度随着埋深的增加而明显增快;相对埋深较小时,反射弧形的宽度随着埋深而增大;相对深度较大时,反射弧形的宽度随着深度而减小;在相同条件下,非金属管线反射能与直径成正比关系;土体对雷达波具有低通效应,反射波的中心频率有所降低,雷达对非金属管线的分辨率有所降低。     

桩承式加筋路堤关键问题研究

利用弹塑性有限元方法研究了桩承式加筋路堤应用中的几个关键问题,包括桩承式路堤的沉降组成和分布规律、适用条件、荷载分担比的影响因素等。具体研究了未打穿软土层情况下不同路堤高度时的路堤沉降规律,在打穿和未打穿2种情况下荷载分担比随桩托板尺寸、桩间距、路堤高度等因素的变化规律及土工格栅的作用。结果表明:路堤沉降主要取决于桩端以下软土层的压缩;荷载分担比随桩托板尺寸和路堤高度的增加而增大,随桩间距的增加而减小;土工格栅对荷载分担比和路堤沉降影响都不大。     

地质雷达波频率与围岩等级相关关系统计分析

雷达波频率反映了组成地层的岩性变化,有助于识别地层,当电磁波通过不同介质界面时,电磁波频率将发生明显变化。为研究区域地质情况与地质雷达波频率的关系,在大量地质雷达隧道超前预报报告和实测数据的基础上,通过对不同围岩类型雷达波频率的统计,按照围岩等级、岩性、水文情况3个方面进行了分析。通过分析得出地质雷达波频率与围岩等级相关关系的统计分析结果： 不同等级围岩的雷达波频率范围有明显差异,围岩工程性质差,频率变低;不同水文状况的同等级围岩,波形频率分布无明显变化。