Page 113 - 无损检测2024年第七期

试验研究
试验研究

DOI：10.11973/wsjc202407013

钢管混凝土内部孔洞缺陷监测试验

马进宝 ，刘学静 ，武中华 ，张 伟 ，刘 闵 ，刘燕云 ，秦 磊 3
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（1. 山东三箭建设工程管理有限公司，济南 250100；2. 山东三箭建设工程股份有限公司，济南 250100；

3. 济南大学 土木建筑学院，济南 250022）
摘 要：开展了钢管混凝土内部孔洞缺陷监测试验，提出了将压电材料制成埋入式压电传感
器，通过布置监测系统，利用波动分析法的原理对钢管混凝土内部孔洞缺陷进行测量和分析的监测
方法。设计了具有不同直径内部孔洞的钢管混凝土试件和间距不同的传感器监测组，从基于幅值
和声时的时域分析角度和基于小波包能量的频域分析角度对应力波测量结果进行了对比分析。结
果表明，提出的监测方法可以识别钢管混凝土内部孔洞缺陷的情况。
关键词：压电陶瓷；钢管混凝土；缺陷监测；应力波；波动分析法；小波包能量

中图分类号：TN384；TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2024)07-0075-08

Testing research on defect monitoring of CFST internal holes

MA Jinbao , LIU Xuejing , WU Zhonghua , ZHANG Wei , LIU Min , LIU Yanyun , QIN Lei 3
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（1. Shandong Sanjian Construction Engineering Management Co., Ltd, Ji'nan 250100, China;
2. Shandong Sanjian Construction Engineering Co., Ltd, Ji'nan 250100, China;
3. School of Civil Engineering and Architecture, University of Ji'nan, Ji'nan 250022, China）
Abstract: The monitoring test of internal hole defects of concrete filled steel tube was carried out. A monitoring
method was proposed for measuring and analyzing the hole defects in the concrete filled steel tube, in which manufacturing
embedded piezoelectric sensor by using piezoelectric material, by arranging the monitoring system and using the principle
of wave analysis. Concrete filled steel tubular specimens with internal holes of different diameters and sensor monitoring
groups with different spacings were designed experimentally. The stress wave measurement results were compared and
analyzed from the perspective of time-domain analysis based on amplitude and wave velocity and frequency-domain analysis
based on wavelet packet energy. The results showed that the proposed monitoring method can accurately identify the
internal hole defects of concrete filled steel tube.
Key words: PZT; CFST; defect monitoring; stress wave; wave analysis method; wavelet packet energy

钢管混凝土构件是将混凝土灌注在钢管中形成 凝土振捣不到位，钢管内部混凝土容易出现孔洞、裂
的，其钢管和内部核心混凝土可以共同承受外部荷 缝、与钢管界面剥离等缺陷，这些缺陷的存在会影响
载的作用。相较于单混凝土构件和单钢管构件，钢 结构的力学性能，进而影响结构安全 ，因此提出针
[2]
管混凝土构件具有承载力强、延展性好、抗震性能优 对钢管混凝土内部灌浆质量进行监测的方法具有重
越、防火耐腐性好、施工方便的优点被广泛应用于建 要意义。常规的混凝土内部缺陷无损检测方法有很
筑结构中 。然而由于钢管内部横隔板的存在和混 多，如超声法，声发射法，光纤检测法，电测法等，但
[1]
这些检测方法都有不同程度的局限性，例如有的监
测设备不适宜现场检测，逐点检测过程繁琐，检测范
收稿日期：2023-10-04

围小，隐蔽结构不易接近，定位困难等 。目前，监
[3]
作者简介：马进宝(1974—)，男，主要从事房屋建筑工程施工，
测用智能材料取得了较大的发展，其中以压电陶瓷
734134789@qq.com
通信作者：秦 磊（1974—），男，教授，博士，博士生导师，研究 （Piezoelectric ceramic transducer，PZT）为代表的压
方向为防灾减灾工程及防护工程，cea_qinl@ujn.edu.cn 电智能材料由于具有正逆压电效应，同时具备驱动
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2024 年 第 46 卷 第 7 期
无损检测