基于声发射技术对预应力钢筋混凝土梁损伤判定

摘要

钢筋混凝土构件的损伤演化过程是混凝土材料工程领域的研究热点，且混凝土构件损伤演化过程是其内部微破裂缝萌生、扩展和断裂的过程，伴随破坏过程混凝土构件会产生声发射现象。已有研究表明钢筋混凝土构件破坏过程中所伴生的声发射信号的特征参数变化规律与损伤演化过程有密切联系，声发射特征参数的选择则是该项研究的核心。声发射b值作为地震工程学中的特有概念，近年来已开始被视为一种特殊的声发射特征参数而广受关注。
　　捕捉和预测钢筋混凝土梁宏观裂缝的出现是混凝土构件损伤演化过程研究的重要环节。声发射b值由于其特有的物理意义，对这一工作具有辅益，其客观反映的大幅值事件比例与构件宏观裂缝的出现有较强联系。鉴于拟合过程中声发射a值不定性给声发射b值判断带来的干扰，本文提出了采用常数a代替变化a值并对声发射b值采用单参数拟合的方法，利用本文方法所求取的各加载阶段声发射b值变化规律在开裂点更具奇异性，可根据声发射b值的极小值的出现阶段准确捕捉梁中宏观裂缝开裂阶段，提升了该类方法的识别精度，为后期电脑智能判断提供设计思路。
　　建立声发射事件数与b值的对应关系后，则可将b值纳入到以损伤增长速度为损伤因子的损伤变量计算公式之中。这为混凝土损伤演化过程中的损伤程度判断提供了一条新的思路。拟合公式的引入减少了声发射事件数相关参数的波动性，可得到较为稳定的计算结果。同时建立声发射累积能量与应力水平之间对应关系，以声发射累积能量为损伤因子建立另一种损伤变量的计算公式。将两种方法计算所得的损伤变量与试验过程中试件损伤变化实时图进行对应分析，实现了基于声发射技术对试件损伤演化过程的量化分析。最后将两种计算方法进行对比后可发现以声发射b值为损伤因子的损伤程度判定方法与以累积能量为损伤因子的损伤程度判定方法相比具有较高的准确性。
　　研究结论有助于进一步进行分析研究声发射信号与试件损伤过程的对应关系，为试件破坏提供预判手段，为实际工程中的损伤预警提供参考。