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

摘要

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。