土木工程测试课件5 非破损检测技术
合集下载
第五章 混凝土强度无损检测技术PPT课件
一般检测步骤如下:
1．收集基本技术资料,收集的基本技术资料包括：
(1)工程名称及设计、施工、监理(或监督)和建设单 位名称。
(2)结构或构件名称、外形尺寸、数量及混凝土强度 等级。
(3)水泥品种、强度等级、安定性、厂名；砂石种类、 粒径；外加剂或掺合料品种、掺量；混凝土配合 比等。
(4)施工时材料计量情况，模板、浇筑、养护情况及 成型日期等。
在《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》 (JGJ／T23—2001)中规定，回弹法检测混凝 土的龄期为7~1000d，不适用于表层及内部质 量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土构件和 特种成型工艺制作的混凝土的检测。这大大限 制了回弹法的检测范围，例如不适用于既有建 筑中混凝土龄期超过3年，以及遭受火灾、冻 害、化学腐蚀等混凝土的强度检测。
(一)回弹法的基本原理及特点
回弹仪是一种直射锤击式仪器。混凝土试块的 抗压强度与无损检测的参数回弹值之间建立起 来的关系曲线，称为测强曲线，它是无损检测 推定混凝土强度的基础。测强曲线根据材料来 源，分为统一测强曲线、地区测强曲线和专用 (率定)测强曲线三类。
1 回弹法的原理是：
由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在某 种相关关系，而回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击 在混凝土表面上，其回弹高度(通过回弹仪读得回弹 值)与混凝土表面硬度成一定的比例关系。因此以回 弹值反映混凝土表面硬度，根据表面硬度则可推求 混凝土的抗压强度。
不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻 面，必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应 有残留的粉末或碎屑。
(7)对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定。 (8)结构或构件的测区应标有清晰的编号，必要时应
在记录纸上描述测区布置示意图和外观质量情况。
土木工程测量第05章PPT课件
通过以上误差传播定律的推导，我们 可以总结出求观测值函数中误差的步骤：
1.列出函数式； 2.对函数式求全微分； 3.套用误差传播定律，写出中误差式。
二 .几种常用函数的中误差
1.倍数函数的中误差 设有函数式 Z Kx
(x为观测值，K为x的系数)
全微分
dZ Kdx
得中误差式 mZ K 2mx2 Km x
（1）在一定观测条件下，偶然误差的绝对值有一定
的限值，或者说，超出该限值的误差出现的概率为零；
(有界性)
*
（2）绝对值较小的误差比绝对值较大的误差出现的
概率大； (趋* 向性) 称性)（3）绝对值相等的正、负误差出现的概率相同；*(对
（4）同一量的等精度观测，其偶然误差的算术平均
值，随着观测次数n的无限增大而趋于零， (抵偿性)即
(e)
对K个(e)式取总和：
n
2
f12 x12
f
2 2
x22
f
2 n
xn2
2
fi f j xix j
(f)
i, j1
i j
n
2
f12 x12
f
2 2
x22
f
2 n
xn2
2
fi f j xix j (f)
i, j1
(f)式两边除以K，得(g)式：
i j
<<前面各项
式中
lim 0 n n
[Δ]
——偶然误差的代数和，
1
2
n
偶然误差具有正态分布的特性
当观测次数n无限增多(n→∞)、误差区间d无限缩小 (d→0)时，各矩形的顶边就连成一条光滑的曲线， 这条曲线称为 “正态分布曲 线”，又称为 “高斯误差分 布曲线”。 所以偶然误差 具有正态分布 的特性。
土木工程测试技术 2014PPT课件
防灾科学与安全技术研究所
CSU
目录
第一章 绪论 第二章 测试技术传感器基础 第三章 混凝土测方法 第四章 混凝土缺陷的超声检测探伤及声发射诊断 第五章 混凝土测温技术 第六章 应变测量及应用 第七章 超声检测仪及智能超声检测仪开发技术 第八章 土木工程测试数据处理方法 第九章 土木工程测试应用实例
2013.10
传统的破损检测方法更为突出
➢ 已成为工程事故的检测和分析手段之一，而且正在成为工程质 量控制和构筑物使用过程中可靠性监控的一种工具
➢ 伴随着电子技术的不断进步，仪器处理能力得到提高，模糊聚 类分析、神经网络甚至人工智能等先进的数据处理手段将得到 更广泛的应用，使其能进行快速的、大量信息的处理，使检测 结果更加可靠、检测水平不断提高
• 机械工程
• 信息学科：自动化、电子工程、计算机技术、人工智能电路与 系统（信号处理)等
2013.10
防灾科学与安全技术研究所
CSU
1.2 土木工程测试技术体系结构
2、先进无损检测技术
➢无损检测是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手 段 ➢无损检测技术在很大程度上是一种信息技术，它是一个获取信号、提取信
2013.10
防灾科学与安全技术研究所
1.3.2 无损检测技术的应用
CSU
➢ 无损检测技术可直接检验结构物的混凝土强度、缺陷及其他物 理力学性能指标，可以确保结构质量，节约材料，提高劳动生 产率和加快施工进度
➢ 特别适用于确定不利条件(火灾、冰冻、超载、地震、各种化学 介质的侵蚀等等)下混凝土的损害程度，研究和评价同一试样随 时间而变异的各种能，在这些方面，无损检测方法的优越性较
（4）无损检测结果评定
➢ 按国家标准GBJ107-87（试件、试块）
CSU
目录
第一章 绪论 第二章 测试技术传感器基础 第三章 混凝土测方法 第四章 混凝土缺陷的超声检测探伤及声发射诊断 第五章 混凝土测温技术 第六章 应变测量及应用 第七章 超声检测仪及智能超声检测仪开发技术 第八章 土木工程测试数据处理方法 第九章 土木工程测试应用实例
2013.10
传统的破损检测方法更为突出
➢ 已成为工程事故的检测和分析手段之一，而且正在成为工程质 量控制和构筑物使用过程中可靠性监控的一种工具
➢ 伴随着电子技术的不断进步，仪器处理能力得到提高，模糊聚 类分析、神经网络甚至人工智能等先进的数据处理手段将得到 更广泛的应用，使其能进行快速的、大量信息的处理，使检测 结果更加可靠、检测水平不断提高
• 机械工程
• 信息学科：自动化、电子工程、计算机技术、人工智能电路与 系统（信号处理)等
2013.10
防灾科学与安全技术研究所
CSU
1.2 土木工程测试技术体系结构
2、先进无损检测技术
➢无损检测是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手 段 ➢无损检测技术在很大程度上是一种信息技术，它是一个获取信号、提取信
2013.10
防灾科学与安全技术研究所
1.3.2 无损检测技术的应用
CSU
➢ 无损检测技术可直接检验结构物的混凝土强度、缺陷及其他物 理力学性能指标，可以确保结构质量，节约材料，提高劳动生 产率和加快施工进度
➢ 特别适用于确定不利条件(火灾、冰冻、超载、地震、各种化学 介质的侵蚀等等)下混凝土的损害程度，研究和评价同一试样随 时间而变异的各种能，在这些方面，无损检测方法的优越性较
（4）无损检测结果评定
➢ 按国家标准GBJ107-87（试件、试块）
混凝土结构非破损检测
– 在桥梁关键部位安装传感器和应变仪，对关键部位
的最大加速度和最大应变进行实时检测。传感器的 优化布置是关键问题之一。
– 对青马大桥进行全桥静动力试验基础上，采用广义
遗传算法对青马大桥的传感器进行优化布点设计。
青马大桥
人工神经网络诊断方法
• 神经网络结构损伤诊断问题
通过一系列过程参量进行测量，然后用网络从测量空间映射到
• 典型地层侵蚀环境—以矿山竖井结构为背景 – 穿透地层几百米，可能发生各种岩土与地下水的侵蚀环境
– 混凝土壁厚达1米以上；深井施工条件差
– 部分地层采用冻结法施工，地层与混凝土温差大 – 地层竖向变形使混凝土井壁增加了附加结构应力 • 地层环境模拟 – 地层压力、土壤和地下水介质与结构的共同作用 – 岩土与地下水的侵蚀环境 – 深部地层温度以及地层施工冻结环境 – 高应力与地层环境综合效应 ---力学、物理、化学和生物的侵蚀效应。
故障空间，实现结构损伤诊断。 • 计算智能方法 – 计算智能的主要技术：模糊技术、神经网络、进化计算。 – 随计算机技术的发展，计算智能技术有了很大的发展，模 糊神经网络、模糊分类器系统、用遗传算法优化神经网络 的进化设计方法。 – 逻缉推理与数值计算相结合
结构损伤神经网络诊断
• 基于振动诊断方法, 无损检测技术与神经网络方法相结合的结构 损伤识别方法。
• 细观结构分析
– 孔结构分析：光学方法、压汞法、吸附法 – 微裂缝及相界结构观察：超声脉冲法、X射线法
• 微观结构观察
– 电子显微技术 – X射线衍射的结构分析
结构混凝土强度的综合检测
• 单一指标法存在的问题:
– 混凝土强度是多因素综合指标，单一物理指标难以 全面反应实际强度值； – 单一指标对混凝土强度判断的不一致性
的最大加速度和最大应变进行实时检测。传感器的 优化布置是关键问题之一。
– 对青马大桥进行全桥静动力试验基础上，采用广义
遗传算法对青马大桥的传感器进行优化布点设计。
青马大桥
人工神经网络诊断方法
• 神经网络结构损伤诊断问题
通过一系列过程参量进行测量，然后用网络从测量空间映射到
• 典型地层侵蚀环境—以矿山竖井结构为背景 – 穿透地层几百米，可能发生各种岩土与地下水的侵蚀环境
– 混凝土壁厚达1米以上；深井施工条件差
– 部分地层采用冻结法施工，地层与混凝土温差大 – 地层竖向变形使混凝土井壁增加了附加结构应力 • 地层环境模拟 – 地层压力、土壤和地下水介质与结构的共同作用 – 岩土与地下水的侵蚀环境 – 深部地层温度以及地层施工冻结环境 – 高应力与地层环境综合效应 ---力学、物理、化学和生物的侵蚀效应。
故障空间，实现结构损伤诊断。 • 计算智能方法 – 计算智能的主要技术：模糊技术、神经网络、进化计算。 – 随计算机技术的发展，计算智能技术有了很大的发展，模 糊神经网络、模糊分类器系统、用遗传算法优化神经网络 的进化设计方法。 – 逻缉推理与数值计算相结合
结构损伤神经网络诊断
• 基于振动诊断方法, 无损检测技术与神经网络方法相结合的结构 损伤识别方法。
• 细观结构分析
– 孔结构分析：光学方法、压汞法、吸附法 – 微裂缝及相界结构观察：超声脉冲法、X射线法
• 微观结构观察
– 电子显微技术 – X射线衍射的结构分析
结构混凝土强度的综合检测
• 单一指标法存在的问题:
– 混凝土强度是多因素综合指标，单一物理指标难以 全面反应实际强度值； – 单一指标对混凝土强度判断的不一致性
土木工程中的结构损伤检测技术
土木工程中的结构损伤检测技术1. 引言土木工程中的结构损伤检测技术在保障建筑安全和延长使用寿命方面起着关键作用。
本文将讨论土木工程中常用的结构损伤检测技术及其应用，以及未来的发展趋势。
2. 监测原理和方法2.1 传统结构损伤监测方法传统的结构损伤监测方法包括视觉检查、物理性能测试和损伤模型分析等。
视觉检查通过观察建筑物的外观，识别可能存在的损伤。
物理性能测试则通过对混凝土、钢筋等材料进行性能测试来评估结构的状况。
损伤模型分析则是利用数学模型来模拟和分析结构的损伤特征。
2.2 非破坏性检测技术非破坏性检测技术成为土木工程中常用的损伤监测方法之一。
例如，超声波检测可以通过检测声波在材料中传播的速度来评估材料的质量和结构的损伤程度。
红外热像技术则通过记录材料表面的热分布情况，识别可能存在的缺陷。
雷达技术则可以通过发送和接收电磁波来检测结构内部的缺陷和变化。
2.3 无线传感器网络技术无线传感器网络技术的快速发展，为土木工程中的结构损伤监测提供了全新的解决方案。
通过在结构的关键位置布置传感器节点，可以实时监测结构的应力、变形和振动等参数。
这些传感器节点可以相互通信并将数据传输到中央控制单元进行分析和处理。
3. 应用案例3.1 桥梁结构损伤检测检测桥梁结构的损伤对于确保交通安全至关重要。
无线传感器网络技术可以通过监测桥梁的振动、变形和应力等参数来评估结构的健康状况，并及时发现潜在的损伤。
3.2 建筑结构损伤检测建筑结构的损伤可能会导致严重的安全隐患。
非破坏性检测技术可以通过监测建筑物的热分布、声波传播速度等参数来发现损伤，并及时采取修复措施，确保建筑物的安全使用。
4. 未来发展趋势4.1 智能化技术的应用随着智能化技术的发展，土木工程中的结构损伤检测将越来越智能化。
例如，利用人工智能和机器学习技术，结合大数据分析，可以更准确地评估结构的损伤程度并预测其发展趋势。
4.2 多模态检测技术的融合应用多模态检测技术的融合应用将会成为未来的发展趋势。
结构试验-第六章 结构的非破损检测
回弹法基本原理：
使用回弹仪的弹击拉簧驱动仪器内的弹击重锤， 通过中心导杆，弹击混凝土的表面，并测得重锤反弹的 距离，以反弹距离与弹簧初始长度之比为回弹值 R ，由 它与混凝土强度的相关关系来推定混凝土强度。
回弹仪
L' R 100% L
六、非破损检测
6.1 混凝土强度的非破损检验方法:
目前回弹法测定混凝土强度均采用试验归纳法，建 立混凝土强度与回弹值间的回归方程。
L tc dc 1 2 t
2
深度在500mm以上的裂缝，常采用钻孔法探测。孔的间距宜为 200mm，孔径应比换能器的直径大5～10mm，孔深大于裂缝预计 深度700mm，孔中粉末碎屑应清理干净。测试前测孔中灌注清水， 每隔一定距离测读一次声时和波幅值。波幅达到最大并基本稳 定的对应深度，便是裂缝深度。
（2）非破损（或微破损）检测
多用于结构材料的性能和结构缺陷的检测。
六、非破损检测
6.1 混凝土强度的非破损检验方法:
（1）回弹法 （2）超声法 （3）超声回弹综合法 （4）钻芯法 （5）拔出法
六、非破损检测
6.1 混凝土强度的非破损检验方法:
回弹法：
回弹法检测混凝土强度就是采用回弹仪弹击混凝 土表面，测量混凝土的表面硬度（用回弹值表示）来 推算其抗压强度，它是混凝土结构现场检测方法中最 常用的一种非破损试验方法。
六、非破损检测
现场检测的目的和意义：
大多属于结构检验性质，直接服务于生产： （1）验证、鉴定结构设计与施工质量 （2）为处理受灾结构提供依据 （3）老建筑的检测、普查 （4）现场预制件的产品检查
现场检验大多属于非破损检验。
非破损检测
结构的现场试验检验方法：
结构非破损检测方法第1次课
n
fc cu , i
i 1
m n fccu
S fccu
n
(
fc cu,i
)2
n(m
fccu
)2
i 1
n1
30
2．结构或构件混凝土强度推定值应按下列公式确定：
（1）当该结构或构件测区数少于10个时：
fcu,e
fc cu,min
（2）当该结构或构件的测区强度值中出现小于10.0MPa
3、碳化深度测量
➢回弹值测量完毕后，应选不少于构件的30％测区数测 量碳化深度值。取其平均值为该构件的碳化深度平均值。 当碳化深度值极大值极小值之差大于2mm时，应在每一 测区测量碳化深度值。
➢方法：用合适的工具在测区表面形成直径约为15mm的 孔洞，清除洞中的粉末和碎屑后(注意不能用液体冲洗孔 洞)立即用1％的酚酞酒精溶液滴在混凝土孔洞内壁的边缘 处，测量自测面表面至深部不变色边缘处与测面相垂直的 距离至少三次，该平均值即为该测区的碳化深度值，准确 至0，与砼的弹性 模量、材料密度有如下式关系：
v
Ed (1 )
(1 )(1 2 )
➢ 而混凝土强度与其弹性模量、密实度等密切相 关，因此混凝土强度与超声波在混凝土体内传 播速度存在相关关系。这就是超声法检测混凝 土强度的基本原理。
37
2.超声波探测仪构造及操作方法 超声波仪：发射探头（换能器） 和接受探头（换能器），数据处 理系统 频率>20kHz超声波由高频电振 荡激励压电晶体发出，经耦合进 入混凝土，在混凝土中传播后为 接收换能器所接收，把机械振荡 转换成电讯号进行量测。
弹值关系曲线的测强曲线fccu Rm
，即可以从R值
f