Page 85 - 无损检测2021年第五期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202105010

钢管混凝土构件的介质多相性及导波检测

刘鹏飞 ,刘南希 ,李祚华 ,于洪涛 ,滕 军 ,陈 杰 2

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( 1. 深圳市建筑设计研究总院有限公司, 深圳 518031 ;

2. 哈尔滨工业大学( 深圳)土木与环境工程学院, 深圳 518055 )

摘 要:在有限元软件 ABAQUS 中建立混凝土骨料分层模型和基于 MonteCarlo 方法的圆
形骨料模型, 以此来研究钢管混凝土介质多相性导致的导波回波信号的变化; 建立了钢管混凝土构
件含轴向缺陷的模型, 分析轴向缺陷大小导致的导波回波信号的变化。研究结果表明, 增大骨料含
量会使得导波回波信号幅值减小; 增大骨料面积占比会使得导波传播速度增大且二者线性相关; 当
截面损伤率一定时, 随着缺陷轴向长度的增加, 缺陷响应的平稳段幅值先逐渐增加, 后逐渐减小。
关键词:钢管混凝土; 有限元法; 导波

中图分类号: TU355 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 05-0043-06

Hetero g eneit y and g uidedwavedetectionofconcrete-filledsteeltubularmembers

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LIUPen g fei , LIUNanxi , LIZuohua , YUHon g tao , TENGJun , CHENJie 2
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( 1.ShenzhenGeneralInstituteofArchitecturalDesi g nandResearchCo. , Ltd. , Shenzhen518031 , China ;

2.SchoolofCivilandEnvironmentalEn g ineerin g , HarbinInstituteofTechnolo gy , Shenzhen518055 , China )

Abstract : Basedonthefiniteelementsoftware ABAQUS , ala y ered modelofconcretea gg re g atesandan

a gg re g atemodelbasedontheMonteCarlomethodwereestablished , andtheinfluenceofthehetero g eneit yofthe

concrete-filledsteeltubeong uidedwavep ro p a g ationwasstudied.A modeloftheconcrete-filledsteeltubewith

axialdefectswasestablished , andtherelationshi pbetweentheaxialdefectsizeandthedefectechowasanal y zed.It

wasfoundthattheam p litudeofthe g uidedwaveechosi g naldecreaseswiththeincreaseofthea gg re g atearearatio ,

andtheg uidedwavep ro p a g ations p eedincreaseslinearl ywiththeincreaseofthea gg re g atearearatio.Whenthe

cross-sectionaldama g erateisconstant , asthelen g thoftheaxialdefectincreases , thestationar y se g mentam p litude

ofdefectres p onseincreasesfirstandthendecreases.

Ke ywords : concrete-filledsteeltube ; finiteelementmethod ; g uidedwave
钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力 构件, 一旦失效将会降低建筑结构整体的安全性, 造
过程中相互间的组合作用, 充分发挥两种材料的优 成损失 [ 2 ] 。因此, 为了及时发现潜在的安全隐患, 避
点, 一方面能改善混凝土的塑性和韧性, 另一方面可 免事故发生, 对这种关键受力构件进行定期的检测
避免或延缓钢管发生局部屈曲, 使钢管混凝土具有 是十分重要的。基于导波的检测方法成本较低、 操
承载力高、 塑性和韧性好、 经济效果好和施工方便等 作简单、 效率高、 具有针对性又可满足全面性, 受到
优点 [ 1 ] 。钢管混凝土构件一般作为柱子等关键受力 了广泛关注 [ 3-4 ] 。
为了研究在不产生明显频散的激励频率下, 钢
管混凝土介质多相性及轴向缺陷产生的导波回波信
收稿日期: 2020-11-12
号的变化, 笔者基于有限元软件 ABAQUS , 分别创
基金项目: 国家 自 然 科 学 基 金 国 家 重 大 科 研 仪 器 研 制 项 目

建钢管砂浆骨料分层模型、 基于 MonteCarlo 方法
( 51827811 ); 国家自然科学基金青年科学基金项目( 51708158 )
作者简介: 刘鹏飞( 1978- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事建筑物 ( 一种统计模拟方法) 的随机圆形骨料模型和钢管混
的抗风抗震研究工作 凝土构件含轴向缺陷的模型, 模拟导波在钢管混凝
通信作者: 李祚华, lizuohua@hit.edu.cn 土中的传播情况, 以此来分析导波回波信号的变化。
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2021 年 第 43 卷 第 5 期
无损检测