實驗名稱：高(gao)壓(ya)放大器在應力波(bo)法套筒(tong)灌漿(jiang)密實(shi)度檢(jian)測研(yan)究中(zhong)的應用

　　研究方向：無損檢測

　　測試目的：

　　鋼(gang)筋套筒灌(guan)漿連接技術被(bei)廣泛應用于裝配(pei)式建筑節點連接中(zhong)，但(dan)灌(guan)漿不密(mi)實(shi)將導致節點失效(xiao)的風險。因此，施(shi)工中(zhong)對套筒灌(guan)漿的密(mi)實(shi)度(du)檢測(ce)尤為(wei)重(zhong)要(yao)。但(dan)由(you)于套筒深埋于構(gou)件內，不易被(bei)檢測(ce)，施(shi)工中(zhong)通常通過出漿孔的出漿情況來(lai)判(pan)斷灌(guan)漿是否密(mi)實(shi)，缺乏(fa)科學的檢測(ce)手段，因此套筒灌(guan)漿密(mi)實(shi)度(du)的判(pan)斷面臨著重(zhong)大的挑戰。

　　本章(zhang)基于應力(li)波法的(de)(de)主(zhu)動檢(jian)測技術，對鋼筋(jin)套筒灌(guan)漿(jiang)(jiang)連(lian)接接頭(tou)的(de)(de)不同密實度(du)工況(kuang)進(jin)行(xing)試驗研究，采(cai)用小波包(bao)能量法和希(xi)爾伯(bo)特黃變換法對采(cai)集到(dao)的(de)(de)信號(hao)進(jin)行(xing)處理，選擇合適的(de)(de)特征參數，提(ti)出損傷指(zhi)標對套筒密實度(du)進(jin)行(xing)判定，實驗結果(guo)表明損傷指(zhi)標能否(fou)較準確(que)地表征灌(guan)漿(jiang)(jiang)的(de)(de)密實度(du)，反映灌(guan)漿(jiang)(jiang)缺陷。同時，在試驗的(de)(de)分(fen)析基礎(chu)上模擬(ni)分(fen)析了壓(ya)電傳(chuan)感器在信號(hao)激(ji)勵情(qing)況(kuang)下應力(li)波在鋼筋(jin)套筒灌(guan)漿(jiang)(jiang)連(lian)接接頭(tou)中的(de)(de)傳(chuan)播情(qing)況(kuang)，揭示應力(li)波傳(chuan)播機理，將(jiang)模擬(ni)的(de)(de)結果(guo)與試驗進(jin)行(xing)對比，驗證數值(zhi)模擬(ni)的(de)(de)可靠性(xing)和準確(que)性(xing)。

　　測試設備：ATA-2022B高壓放大器、套筒和灌漿料、壓(ya)電陶瓷片、數(shu)據采集(ji)卡、裝有LabVIEW軟件(jian)的(de)電腦以及測試(shi)試(shi)件(jian)。

　　實驗過(guo)程：

　　為(wei)能有(you)效識別套筒(tong)的(de)灌漿密(mi)實度，本節設(she)計不同灌漿水(shui)(shui)平的(de)鋼筋套筒(tong)接頭本試驗的(de)試件模擬(ni)實際工程中(zhong)水(shui)(shui)平連(lian)接的(de)鋼筋套筒(tong)灌漿連(lian)接方(fang)式，共(gong)設(she)計灌漿0%、30%、50%、70%和100%五種密實度工況，每種3個試件，鋼筋的直徑為20mm，長度400mm，采用人工壓力注漿的方式。為保證鋼筋、套筒在注漿時能處同一中軸線上，不發生位置偏移，設計一固定裝置，放置套筒和鋼筋，用細鐵絲進行固定。同時，為確保能準確控制注漿的密實度，試驗中采用控制橡膠塞高度和控制注漿體積雙控的方式進行確定。橡膠塞放置于套筒的兩端，每個橡膠塞的厚度10mm，將橡膠塞剪去相應的脫空面積，注漿時，灌漿料到達預設的橡膠塞高度。另外，事先量取注滿套筒腹腔水的體積，確定100%密實度所需的灌漿料體積，然后用量杯量取各個密實度工況的灌漿料體積，依次注入到各個套筒內。通過雙控的方法，達到能準確控制灌漿的密實度、減少誤差的目的。待套筒內的灌漿料完全凝固后，將鋼筋套筒灌漿接頭試件置于標準環境下養護28天。

圖：傳感器制作過程

　　接著用PZT-5壓電陶瓷片來制作壓電傳感器。待試件養護28天后，進行套筒灌漿密實度檢測試驗。在實驗過程中，通過電腦上的LabVIEW軟件控制數據采集卡產生一個電壓信號，信號經過電壓放大器后將信號放大，放大后的信號對PZT傳感器進行激勵產生應力波，應力波會在套筒內部發生衰減，衰減后的信號會被另一側的PZT傳感器所接收，最后信號會被數據采集卡所采集并在電腦上顯示。試驗裝置及連接如下圖所示。

圖：試驗裝置

　　實驗結果：

圖：能量變化圖

　　從能量(liang)(liang)變化圖中可以(yi)看出，采用小波包能量(liang)(liang)方(fang)法和希(xi)爾伯特黃(huang)變換方(fang)法測得的小波包總能量(liang)(liang)值(zhi)和希(xi)爾伯特能量(liang)(liang)峰值(zhi)都與(yu)套(tao)筒(tong)灌(guan)漿密(mi)(mi)實度(du)(du)關(guan)系明(ming)顯。隨著灌(guan)漿密(mi)(mi)實度(du)(du)的增(zeng)大，能量(liang)(liang)指標(biao)減(jian)小，說明(ming)兩種信號處理(li)方(fang)法均可適用于鋼筋套(tao)筒(tong)灌(guan)漿接頭的灌(guan)漿密(mi)(mi)實度(du)(du)的檢測。

圖：兩種信號處理(li)方法的CI值

　　通過兩(liang)種(zhong)方法(fa)的對比，發現(xian)隨著(zhu)灌(guan)漿(jiang)密實度(du)的提(ti)高，小波(bo)包總(zong)能(neng)量值(zhi)(zhi)和(he)希爾(er)伯(bo)特(te)能(neng)量峰值(zhi)(zhi)均呈下(xia)降趨勢。并且希爾(er)伯(bo)特(te)能(neng)量峰值(zhi)(zhi)的下(xia)降斜率大(da)于(yu)小波(bo)包總(zong)能(neng)量值(zhi)(zhi)。說明與小波(bo)包能(neng)量法(fa)相(xiang)比，希爾(er)伯(bo)特(te)黃變換方法(fa)能(neng)較好地(di)反(fan)映灌(guan)漿(jiang)密實度(du)與CI的關系。此外，與小波包能量方法相比，希爾伯特黃變換方法無需考慮基函數或分解的層數。因此，建議采用希爾伯特黃變換法檢測鋼筋套筒灌漿接頭的灌漿密實度。

　　安(an)泰(tai)ATA-2022H電壓放大器：

圖：ATA-2022H高壓放大器指標參數

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　　本文實驗案例參考自知網論文《基于應(ying)力波法的(de)套筒灌漿(jiang)密實度檢測(ce)及(ji)套筒接頭受力性(xing)能研究》