声发射技术在工程中的应用研究

郑旭

摘 要：声发射技术是一种新型的无损检测技术，具有极好的动态性，在工程领域中被广泛的应用，其优势在于可以了解结构内部的损伤程度以及发展过程。本文主要从桥梁工程以及水利岩土工程方面，论证了声发射技术的特点以及不足，技术人员在工作中获取了大量声发射技术的应用资料，并结合自身研究的特点，对声发射技术的在工程中的应用现状进行了详细的论述。

关键词：声发射技术；桥梁工程；监测系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.109

1 声发射技术在桥梁工程中的应用

现阶段，世界范围内的很多桥梁使用时间过长，已经逐渐老化，迫切的需要进行维修和养护，声发射技术是一种很好的无损检测技术，在计算机的支撑下，可以实现对大型建筑的动态性监测。

1.1 桥梁结构寿命和损伤评价

很多研究人员对桥梁结构的声发射以及损伤的关系进行了深入的评价，一些技术人员采用声发射技术对应用很长时间的砌体拱桥进行了全面的分析，对砌体部分以及钢筋混凝土部门实现了实时检测，观测并研究结构裂缝的出现以及发展情况，依据不同位置的声发射传感设备所能接收到的声发射撞击数量对其出现的位置进行了准确的定位。韩国的技术人员对桥梁的疲劳裂纹状况进行了全面的检测，发现裂缝开裂之后所产生的声发射信号存在着一定的特点，可以依据其对裂纹出现的位置进行准确的判定。另外，还对车载作用下的钢筋混凝土桥梁的结构参数以及损伤状况进行了研究，通过声发射技术得到了他们相互之间的对应关系，通过这项技术能够合理的判断结构已经出现的损伤。一些研究人员在对桥梁工程中的H型钢的声发射特点进行了研究，发现声发射技术可以实现型钢裂缝位置的确定，并确定声发射信号和车辆荷载之间的相关联系。声发射技术的应用前景广阔，但是在技术上仍然存在着一定的问题和难点。技术人员通过对几十座钢制桥梁以及铁路开展声发射监测，发现声发射技术具有实时监测和对裂缝进行定位的能力，但是不能够很好的的评价钢结构的使用状况以及寿命，如果将声发射技术应用于钢筋混凝土桥板上，发现冲击载荷对应着强烈的声发射现象，所以，在检测混凝土桥梁的使用状况时，需要将车辆的行驶快慢作为一个主要的影响因素，如果移动载荷振动状况变化明显，也会对桥梁特定位置的声发射状况产生影响。声发射技术在桥梁中的应用主要是合理利用声发射速率理论来评价所使用結构的寿命，并且准确查找结构损伤的部位，合理确定声发射参数和损伤之间的相互关系。研究人员发现声发射技术可以很好的应用于桥梁工程，但是在应用中仍然存在着一些问题没有得到彻底的解决，包括：噪音以及交通引起的震动等。

1.2 桥梁主要构件的损伤检测

桥梁的主体部分包括钢索、钢筋等，对保证桥梁的稳定性具有至关重要的作用。声发射技术除了应用于检测主体结构外，还可以用于监测其内部的钢筋、悬索等部件的损伤状况。研究人员对瑞士一座预应力钢筋混凝土桥梁的预应力钢筋进行了损伤状况的检测，将所得的结果与钢筋的实际状况进行对比，发现检测与实际的损伤状况吻合良好。采用声发射技术监测梁的后预应力，然后分析信号，可以准确确定钢筋的腐蚀状况。

1.3 声发射监测系统

在不同的工程当中，其工程规模以及模式各不一致，在进行声发射的检测过程中，必须对信息采集系统设置的合理性以及布置状况进行全面的考虑。通过使用圆形发生传感设备监测实际桥梁，取得了较好的效果，得到了真元数目作用于声发射信号的模式特点。如果监测铁路桥梁，声发射监测值的确定可以通过模拟声发射信号得到，进行定时的参数设置，并得到信号的特征。声发射监测技术的影响因素多，执行过程复杂，必须提高声发射技术操作的规范性，做好前期准备、仪表和设备的调试、传感器的使用，程序的调节等。目前已经完成了一套适合桥梁长度数值为10米-100米的声发射监测系统，通过这一系统，全面评估了一座使用了45年的钢筋混凝土桥梁。为了降低声发射技术的监测成本，可以采用无线信号传输办法进行监测。很多科研人员已经把声发射技术用于对桥梁工程进行检测，通过监测得到的数据和资料进一步对监测的准确性以及可靠程度进行分析和讨论。发现这种技术在存在动态性好、零损伤、完整性强较多优势的同时，也存在着一定的问题，有待于日后不断的完善，比如：操作规程还不够合理等。

2 声发射技术在水利和岩土工程中的应用

应用声发射技术还可以对混凝土拱坝冬季施工以及灌浆的安全性进行准确、全面的评价。由于声发射信号的正常频率会在混凝土坝中有所衰减，所以可以使用频率较低的传感设备对声发射活动进行探测，对多个在混凝土坝体上分布的信号进行判断，对坝体在二次冷却以及灌浆中的安全性进行合理的评估。除了监控水利工程的主体结构安全以外，还可以在边坡与护坡工程中应用声发射技术，通过利用声发射监测系统，来对水电大坝进行实时监测，为水利工程的其他工作提供了重要的数据基础。在探究岩石损伤演化规律的过程中，通过声发射监测试验，能很好地得到其对围岩损伤的范围，明确现场支护的状况以及应该采取的措施以及支护结构的可靠性。通过对工程现场的状况监测，发现岩石如果发生形变或者受到破坏，均会发生异常的声发射，可见，将声发射技术应用于现场监测是具有一定的合理性的。现阶段，声发射技术已经大范围的应用于水利以及岩土工程中，实现了对工程施工中以及运行中混凝土坝体以及船闸结构的实时监测，保证了结构的安全性，通过对对护坡、边坡岩体机构的监测，来保证结构的稳定性，同时，通过合理利用声发射技术，获取了岩石内部的力学信息。

综上所述，目前，已经将声发射技术成功的应用于土工工程中的多个领域，在桥梁工程以及水利工程中应用的范围较广。技术人员对声发射技术的研究工作仍然在不断的进行，期望通过对技术的更新和优化，将其应用于更多的领域，并在各个领域当中取得极佳的应用效果，为其他方面工作的开展提供准确的资料和数据。

参考文献：

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