冲击波检测（精选8篇）
冲击波检测 篇1
0 引言
尽管爆炸事故发生的概率极小, 但是一旦发生则后果不堪设想, 不仅可以造成重大人员伤亡, 而且带来的经济损失和社会影响不可估量。若发生爆炸事故对遭受爆炸后的建筑物进行鉴定和加固处理, 判断是否能够继续使用。因此应对爆炸后建筑物的结构或构件进行鉴定, 分析其受损程度和剩余承载力, 鉴定后决定该建筑物是否应加固或拆除, 以免造成更大的经济损失。
1 爆炸后结构检测鉴定方法研究
爆炸后建筑结构的鉴定程序可分为初步鉴定和详细鉴定两个阶段 (见图1) 。
1.1 初步鉴定
初步鉴定的工作内容主要包括:组织相关单位进行座谈, 了解爆炸建筑物的使用情况和爆炸过程, 并且根据消防单位和公安部门对爆炸建筑进行有效鉴定, 根据鉴定报告进行分析;初勘现场, 根据现场残留物状况初步判断结构受爆范围, 并观察结构损伤严重程度对结构所能承受爆炸冲击波作用的能力做出初步判断。
通过初步鉴定, 对建筑物爆炸经历过程有了大概的了解;首先确定爆炸建筑物损坏最严重的部位, 尤其是对于破坏极为严重的建筑构件应在周边设置警戒或拆除、临时支撑加固等措施以免造成人身伤害;对于其他的重要结构构件, 应指定详细的检测方案, 进行下一步工作。
1.2 详细鉴定
详细鉴定的主要内容包括:
1) 爆炸事故现场调查。爆炸事故现场调查包括爆炸范围的确定、是否引起火灾情况等。2) 构件受损情况检查。包括对构件受损后的外观情况进行记录, 绘制裂缝图, 测量构件变形情况及建筑倾斜情况。3) 受损构件评级。Ⅰ类 (轻微受损) , Ⅱ类 (一般受损) , Ⅲ类 (显著受损) , Ⅳ类 (严重受损) , Ⅴ类 (已破坏或局部破坏) ;对于其余区域的破损构件, 均按轻微受损考虑。
2 工程应用实例
2.1 工程概况
某小区4号住宅楼为地下1层, 地上6层砌体结构住宅, 于2001年开工建设, 2004年交付使用。
该楼平面布局大致为矩形, 东西长约61.0 m, 南北最宽处约15.0 m, 总建筑面积约为5 265 m2。该楼地下室层高为2.2 m, 1层~6层层高均为3.3 m, 建筑总高度为22.5 m。全楼由西向东共分为四个单元, 除四单元为一梯一户外, 其余单元均为一梯两户, 共计42户。该楼的平面示意图见图2。
该楼为砌体结构住宅, 基础采用混凝土筏板基础, 楼、屋盖板多为预制混凝土空心板, 局部诸如客厅、卫生间、楼梯间、阳台挑板等为现浇混凝土板。
据相关人员介绍, 该楼自建成到现在, 使用状况良好, 且从未对该楼进行过任何的改造、加固。
2014年8月17日凌晨1点30分许, 4号住宅楼二单元西户家中发生燃气爆炸。受爆炸影响, 该楼二单元部分构件出现倒塌, 且多数住户家中门窗破坏、变形, 玻璃破碎。爆炸后现场情况如图3所示。
2.2 初步鉴定过程
1) 爆炸中心区域确定。本次爆炸系室内燃气爆炸, 爆炸点为二单元2层西户, 处于建筑内部, 故对该楼一定范围内的构件造成了严重损伤, 表现为构件的摧毁、倒塌, 严重歪闪、断裂和建筑附属物的破坏、向外鼓出等。
现场我们依据距爆炸点垂直、水平距离;结构构件的破坏、破损状态;建筑附属物 (门、窗及窗护栏等) 的破损现状;住户室内物品的现状等, 粗略地确定了爆炸冲击直接作用区域, 即爆炸中心区域如下所示:
二单元:西侧地下室、1层东西户、2层东西户、3层东西户、4层西户;
一单元:1层东户、2层东户、3层东户。
从位置分布来看, 该区域未涵盖三、四单元, 且整体是以爆炸点 (二单元2层西户) 为中心的球状分布, 符合一般的爆炸原理。
2) 倒塌结构构件确定。该楼某些区域已被摧毁, 结构构件倒塌, 已无加固必要, 在现场勘察过程中, 详细记录这些结构构件的位置, 见表1。
2.3 详细鉴定过程
1) 缺陷情况检测。根据初步调查的结果, 有针对性地对爆炸中心区及其他区域中具备检测条件的住户家中的缺陷情况进行了全面检查和记录 (二单元4层西户以及二单元西侧所有地下室均不具备检测条件, 故本项检测不包含上述两区域;而二单元1层~3层西户楼板均已破坏, 检查中只在外围进行了检查, 内部情况无法测及) 。
爆炸中心区域结构现状情况。此次爆炸位置为二单元2层西户, 处于建筑内部, 爆炸冲击波对一定范围内的构件破坏作用较大, 导致部分构件被完全摧毁, 少数构件严重损坏, 详细状况如下:a.墙体。二单元西户南卧室房间个别横墙被摧毁, 爆炸后产生的大量砖块集中堆积在紧邻该户的房间内;爆炸点附近的墙体出现大面积变形, 并且变形处出现较多裂缝, 横纵墙交界处出现通长裂缝。b.梁、构造柱。梁、构造柱的破坏状态主要表现为构件断裂、变形、梁柱节点部位破坏, 主要存在于二单元西户家中。c.楼板。该楼二单元西侧从地下室到3层, 客厅以及南侧两卧室位置的所有预制顶板被摧毁, 4层南侧一卧室处的预制板被摧毁, 爆炸后产生的预制板碎块全部塌落到地下室地面;2层西户 (爆炸点) 北侧书房、餐厅的预制板, 以及南阳台的现浇板出现严重挠曲、上拱变形;除此之外, 楼梯间个别现浇板在楼板角部出现了斜向裂缝。d.阳台栏板等围护结构。由于阳台栏板与墙体拉结薄弱, 爆炸所产生的冲击波致使部分阳台栏板被摧毁或严重外闪, 拉结处遭到严重破坏。e.其余区域装饰、装修层。爆炸中心区外其余区域装饰、装修层开裂或轻微损坏。
2) 构件垂直度测试。现场使用JZC-D型建筑工程检测器对具备检测条件的部分墙体以及阳台栏板的垂直度进行检测, 现场测试结果显示:一、二单元近爆点附近多数墙体及阳台栏板存在明显的垂直度偏差, 部分墙体存在外闪现象, 其程度由爆炸点向四周扩散呈逐渐减弱状, 基本有相应的规律, 符合其爆点球形分布的特征, 即位于爆点附近东侧墙体呈向东倾斜状, 位于爆点附近西侧墙体呈向西倾斜状, 位于爆点附近南侧墙体呈向南倾斜状, 位于爆点附近北侧墙体呈向北倾斜状。
综上所述, 通过构件垂直度测试结果可以判断, 在爆炸发生后, 其爆点周围的墙体或其他构件受到较大的冲击波作用, 产生了较大的变形, 同时这些墙体或构件亦对冲击波起到有效的阻滞作用, 形成一定的泄压通道, 故冲击波仅对近爆点附近的构件造成一定的破坏, 三、四单元构件在本次事故中基本未受到影响。
3) 建筑倾斜测量。现场使用DJD2-1GC电子经纬仪对该楼具备检测条件的建筑外角进行倾斜测量, 并计算建筑的倾斜矢量, 结果见表2。
由表2可知, 所测结果均未超过国家相应的规范限值要求, 故本次爆炸未对楼整体倾斜造成较大影响。
2.4 爆炸影响范围分析
1) 燃气爆炸破坏机理。案例中主要是以燃气爆炸而引起的爆炸事故, 其中燃气爆炸主要产生的是爆炸冲击波, 冲击波主要向承载能力较低的部位进行传递, 其中填充墙体和栏板、门窗洞口等薄弱部位最容易卸波, 因此受损情况也最为严重, 形成从引爆点到外界大气环境的有效泄压路径。随着传播距离的增加以及能量的消耗, 其破坏作用亦随之减弱, 一般遵循近重远轻的规律。
此外, 震动也是爆炸引发的损害性影响之一, 但燃气爆炸引发的震动是单次的, 没有持续性, 不会引起连续的振动, 且震动能量一般较小, 传播距离也不会太远, 故燃气爆炸引发的震动仅对极近距离范围有所损害, 对较远处的建筑影响轻微。
2) 爆炸影响范围分析。
a.爆炸气体泄压方向判定。燃气爆炸后产生冲击波, 而冲击波主要对承载力较低的构件或部位进行破坏, 最终达到泄压的目的, 而一般建筑中爆炸, 冲击波主要从门窗口进行泄压。在本次事故中也不例外, 冲击波主要是从门窗洞口中泄压。在事故现场根据门窗洞口和薄弱构件的破坏或倒塌方向可确定冲击波的泄压方向, 根据现场情况判断泄压方向如图4所示。
图4仅为爆炸点所在层 (2层) 的爆炸气体泄压方向示意, 由于爆炸点上下楼板均已破坏, 故在实际爆炸中, 其上下楼层亦存在一定的爆炸气体泄压, 基本方向应与上图类似, 但是涉及的范围应比该层小。此外, 三、四单元个别住户家仅外墙的窗户变形、内闪, 玻璃破碎, 家中门等设施较为完好, 这主要是由于爆炸震动和冲击波反射所造成的。
从图4可看出, 2层的爆炸气体泄压路径覆盖该西户和其两侧的邻家住户, 而由于横墙的存在以及能量的消散, 其余部位基本未涉及到。
b.严重破坏、破损构件分布。燃气爆炸后所产生的冲击波, 会直接或间接作用到结构构件上, 同时对一定区域内的结构构件造成严重影响, 这是确定爆炸影响范围的重要依据。从现场情况来看, 受损较为严重的部位为二单元2层西户 (爆炸点) 及其两侧相邻户;其次为二单元1层、3层西户及其两侧相邻户局部;最后为二单元西侧地下室;其余各层各户未发现严重受损构件 (二单元4层西户不具备检测条件, 故未涉及) 。
c.爆炸影响范围分析。在影响范围初步调查的基础上, 根据受损严重的构件分布情况, 结合爆炸气体泄压方向示意图, 最终确定了本次燃气爆炸对该4号楼直接影响的范围:爆炸点所处层水平影响范围最大, 其次为相邻层即1层、3层, 最后为地下室, 由于4层不具备检测条件故无法判断其影响程度, 但5层未发现严重受损构件, 故直接冲击荷载应在4层即终止。本次爆炸大致影响范围基本是以二单元2层西户也就是爆炸点为中心, 然后向四周辐射, 基本呈球状分布, 直至最后冲击能量消失, 影响消散。
3) 小结。该4号住宅楼, 受燃气爆炸事故影响, 造成了主体结构和附属物不同程度的损伤, 通过对构件受损情况分布统计及爆炸气体泄压路径的分析可知, 该楼受爆炸影响大致范围基本是以二单元2层西户也就是爆炸点为中心, 然后向四周辐射, 基本呈球状分布, 直至最后消失, 而三、四单元基本未受到爆炸的直接冲击影响。
2.5 缺陷原因分析
1) 墙体垮塌及通长墙体裂缝。墙体垮塌及通长墙体裂缝一般产生于爆炸点距离墙体较近的位置, 其中墙体垮塌分为两种:整体垮塌和局部垮塌。而墙体通长裂缝则为斜向、X形裂缝和横纵墙交接处等部位产生裂缝, 产生裂缝的同时墙体伴随有倾斜、错位等情况, 这是由于爆炸产生的冲击波震动墙体所致, 严重影响墙体的承载力和耐久性。2) 预制楼板损毁、变形及局部现浇板裂缝。该楼预制楼板损毁、变形及局部现浇板裂缝, 为爆炸冲击直接造成结构构件破坏的结果。主要表现为预制板的中部断裂, 挠曲、上拱变形, 个别现浇板的角部较宽的斜裂缝。此类现象已对结构的承载能力造成了严重损害。3) 梁、构造柱。现场发现二单元西户家中个别梁、构造柱存在断裂、变形、梁柱节点部位破坏的现象。这是爆炸冲击直接造成结构构件破坏的结果。此类现象已对结构的承载能力造成了严重损害。4) 阳台栏板破坏、外闪。现场个别阳台栏板已经破坏, 部分栏板外闪严重, 为爆炸冲击直接造成结构破坏的结果。但栏板属于围护结构构件, 起不到结构承载的作用, 故不影响结构的整体承载。5) 其他。部分住户家中墙面和顶板存在抹灰开裂, 敲击表面多呈空鼓声。该现象为结构构件表面抹灰收缩开裂, 对房屋主体结构的承载安全没有影响。
2.6 结构构件受损状态分析
结构的抗冲击能力和结构自身的密实度、强度有关, 结构整体性好、抗震能力强的建筑在遇爆炸冲击后会有效的对其进行抵抗, 将爆炸所产生的破坏控制到一定区域。从调查分析可见, 4号住宅楼楼内主要受损的结构构件依次为:1) 混凝土预制空心板;2) 阳台栏板;3) 墙体;4) 梁、构造柱。
根据具体结构构件的损伤状态, 我们将爆炸中心区域的构件划分为五类:Ⅰ类 (轻微受损) , Ⅱ类 (一般受损) , Ⅲ类 (显著受损) , Ⅳ类 (严重受损) , Ⅴ类 (已破坏或局部破坏) , 构件主要存在于爆炸中心区域;对于其余区域的破损构件, 均按轻微受损考虑。
2.7 缺陷危害性分析
根据现场检测的各类缺陷的实际现状, 结合缺陷原因分析, 以是否影响建筑整体竖向承载为标准, 对上述四类情况构件的危害性进行分类, 见表3。
3 结语
本文阐述了爆炸后结构检测鉴定顺序和步骤, 研究了初步鉴定和详细鉴定两个阶段的主要工作内容和具体工作方法, 以具体工程实例为背景, 并针对受爆后建筑物的特点, 对爆炸后结构检测鉴定方法展开了工程实践分析, 提出了适用于爆炸后砌体结构检测鉴定的检测方法和鉴定评级步骤。本文的研究结果可为爆炸后砌体结构的检测鉴定工作提供参考。
摘要：以某小区4号住宅楼燃气爆炸影响结构检测鉴定项目为背景, 对爆炸事故周边建筑物在受到爆炸瞬间荷载以及爆炸冲击波后的损坏、倒塌等破坏进行了理论研究与工程实践分析, 提出了结构检测的方法及评级步骤, 以供参考。
关键词：爆炸,冲击波,建筑物损坏,检测鉴定
参考文献
[1]李忠献, 方秦.工程结构抗爆防爆的研究与发展[A].国家自然科学基金委员会材料与工程学部学科发展战略研究报告系列之《土木工程卷》[C].2006.
[2]胡联台.当代世界恐怖主义与对策[M].北京:东方出版社, 2002.
[3]Xu K, Lu Y.Numerical simulation study of spallation in reinforced concrete plates subjected to blast loading[J].Computers and Structures, 2006 (84) :431-438.
冲击波检测 篇2
我们由“贪婪不好听，却是好东西”是《华尔街》电影里面的台词。华尔街是一条全长不过500多米，宽不过11米的“墙街”，但是在这里，很多富有才华的人在处理着巨大的财富。他们创造着效率，也赚取着金钱；他们不知疲倦地工作，因为这一切对于这群人来说是那么的有趣。每天这里都能上演一个个传奇的商业故事„„开始讲述了《华尔街冲击波》。
这本书主要讲了发生在美国的次贷危机越演越烈，现在已经进入了第五波：雷曼兄弟宣布申请破产保护，美林被迫出售给美国银行，美国国际集团陷入融资危机。这场源干美国的次贷危机就像多米诺骨牌一样，波及范围越来越广，全球央行、商业银行、投资银行、股市等金融领域都受到不同程度的影响，给全球金融市场带来沉重的打击。《华尔街冲击波》是在《中国财经报道》同名节目“华尔街冲击波”的基础上对内容进一步丰富而成，其中增添了很多专家的最新观点，他们的观点汇聚，是对认识华尔街金融冲击波的全面升华。
冲击波检测 篇3
对复合材料结构承载能力影响最严重、安全威胁最大的是冲击损伤,冲击损伤是复合材料损伤的主要研究对象。对于冲击损伤而言,其常用的检测方法为超声波C扫描检测。在冲击损伤区内并不是每一层或每一处都已损坏,而C扫图片仅显示出冲击损伤区域包络形状与大小。本文从增强剂四溴乙烷的浓度、施加方式与时间等方面的选定,进行了冲击损伤的增强X射线实时成像检测研究,其结果是对超声波C扫描检测结果的进一步验证与补充,从而为复合材料结构设计和制造工艺改进,提供了一定的检测依据。
1 冲击损伤的超声波C扫检测
对于冲击损伤而言,其常用的检测方法为超声波C扫描检测。表一为冲击损伤测试件规格,图一为试件的冲击损伤超声波C扫检测结果。实际上,在冲击损伤区内并不是每一层或每一处都已损坏,C扫图片仅显示出冲击损伤区域包络形状与大小。
2 冲击损伤的增强X射线实时成像检测机理
根据X射线检测原理,只有缺陷在射线透照方向上具有一定的尺寸、其线衰减系数具有一定的差别,且散射比控制在一定范围内,缺陷才能产生一定的透照强度对比度。而分层是一种层间裂纹,在射线透照方向上缺陷的尺寸几乎为零,所以常规X射线检测法检测分层很困难。如图二所示,在损伤处未使用四溴乙烷(TBE)增强剂的情况下,不能检测出层间分层。为了检测出复合材料中的分层缺陷,可采用四溴乙烷(TBE)增强剂。由于增强剂对X射线的吸收远大于被测试件本身材料,能有效地增强被测试件损伤部位的图像质量和检测灵敏度,从而达到检测的目的。
3 冲击损伤形式与形状特征
只有正确理解冲击损伤的形式与形状特征,才能将增强材料全面施加到冲击点及其层间分层处,为层间分层的全部检出做好准备。层间分层的分布有下述特点:
(1)冲击损伤形式
冲击损伤形式与冲击能量水平密切相关,如图三所示[1]。高能量冲击,如弹丸冲击,可以对层压板造成穿透孔损伤,并带有一些边缘附近的局部分层(如图一a);中等能量冲击,虽然不产生穿透损伤,但在冲击范围内造成了层压板局部损伤和内部分层,以及背面纤维的断裂(如图一b)。高能量和中等能量水平的冲击可以造成层压板表面损伤,相对容易检测。低能量冲击在层压板表面产生难以目视检查的损伤,并在层压板内部形成圆锥形的分层区(如图一c)。低能量冲击损伤是纤维增强复合材料在实际结构应用中经常遇到的主要损伤形式。
(2)冲击损伤形状特征
层间分层的分布有下述特点:
(1)多数分层呈花生状(或哑铃状),相邻两层间分层区的主轴方向均沿两层中离冲击面较远一层的纤维方向;
(2)分层沿厚度方向呈喇叭状分布,冲击表面最小,背面最大;
(3)分层面积不是单调增加的,其不仅取决于离冲击表面的距离,也取决于相邻两铺层方位之间的夹角,即距离越远,分层面积越大,夹角越大,越易产生分层。
4 冲击损伤的增强X射线实时成像检测
清除测试件的湿气和表面污染,在损伤处浸渍,将试件浸渍于四溴乙烷(TBE)溶液中,时间分别为30分钟、1小时、10小时并进行检测。因分层部分开口于表面,增强剂溶液只能渗入了开口于表面的层间分层中,增加了该区域对X射线的吸收,在射线的透照下,局部产生了一定的透照强度对比度,因而,根据X射线检测原理,如图四所示,只能检测出部分层间分层。浸渍时间分别为30分钟、1小时、10小时的检测结果如图四a、图四b、图四c所示。因此,使增强剂溶液能充分浸入所有的层间分层中,是解决正确检测出层间分层的首要条件之一。为了达到检测层间分层的目的,考虑在冲击点钻孔,本文采用孔径为Φ1mm。
开口于被测件表面的层间分层可看作是毛细缝隙,四溴乙烷也正是在毛细作用力下自动地渗进分层中,液体在毛细缝隙中浸入的深度,可用下式来计算:
式(1)中:
h—液体浸入毛细缝隙的深度;
σ—液体的表面张力系数;
θ—液体对固体表面的接触角;
w—毛细缝隙的宽度;
ρ—液体的密度;
g—重力加速度
由式(1)可知,液体在毛细缝隙中浸入的深度与液体的密度成反比,液体的密度愈大,浸入深度愈小,其渗透能力愈低。粘度对液体的静态渗透能力没有影响,但对其运动性能有很大的影响,会影响液体的渗入时间。
作为增强剂的四溴乙烷,其分子式为C2H2Br4,分子量为345.65,在20℃、化学纯状态下,密度为2.96g/ml,密度很大,粘度很高,其渗透能力很差,渗入表面开口的微小层间分层中所需的时间较长。
因而,增强剂能否快速、充分地渗入全部的层间分层中,且其密度不能降低很多,以保证层间分层的检测,是冲击损伤的增强X射线检测技术的关键。应从下面几方面进行选择:
(1)施加方式
通过喷涂、流涂、刷涂、浸渍等施加方式的比较,浸渍方式的渗入时间最短且充分,应选择浸渍方式。
(2)增强剂浓度
表二为四溴乙烷的常温条件下不同浓度的密度变化,通过实际验证,在相同时间条件下,以丙酮为稀释剂,在50～99%的浓度范围内,观察检测图像没有明显变化,均能检测出全部的层间分层,因此,选取中间值75%为施加增强剂浓度。
(3)施加时间
图五为在损伤处钻孔,并将试件浸渍于浓度为75%的增强剂中,时间分别为30分钟、1小时、2小时的检测结果。与C扫结果相比较,并经过多次试验,浸渍时间为2小时可检测出全部分层。
时间:30分钟(a)、1小时(b)、2小时(c)检测设备:HI-Scan X射线实时成像设备
在图五c中可以看出,实际上,在损伤区内并不是每一层或每一处都已损坏。在增强X射线实时成像检测中,由于增强材料四溴乙烷(TBE)浸入到损伤区的每一个微小分层中,极大地提高了层间分层区对X射线的吸收,增强了该区域的图像质量和检测灵敏度,从而,检测出了层间分层,因而更具体地、形象地显示出损伤区损伤程度的变化,可作为损伤超声波C扫描检测结果的验证与补充,从而为复合材料结构设计和制造工艺改进,提供了一定的检测依据。
利用实时成像设备的测量软件,在射线图像上测量出尺寸并计算出层间分层大小。例如,将损伤区域近似看作椭圆形并计算其面积,长轴=30.4mm,短轴=20.5mm,面积=(长轴/2)×(短轴/2)×3.14=(30.5/2)×(20.5/2)×≈490.8mm2,层间分层检测图像如图六所示。
四溴乙烷(TBE)浓度:75%浸渍时间:2小时检测设备:HI-Scan X射线实时成像设备
5 结束语
增强X射线实时成像检测冲击损伤的关键是层间分层必须与表面相连。其次,必须选择合适的增强剂浓度、施加方式与时间,使增强剂完全浸入层间分层,才能保证冲击损伤的层间分层的全部检出。具体操作方式为:
(1)清除试件的湿气和表面污染;
(2)将四溴乙烷(TBE)溶于丙酮溶剂中,制成浓度≥50%溶液;
(3)在损伤处钻孔,使层间分层开口于表面,采用浸渍的施加方式,使TBE溶液渗入零件缺陷部位,施加时间取决于冲击能量、复合材料的疏松度和厚度;
(4)X射线实时成像法检测试件;
(5)清除四溴已烷(TBE)溶液。
参考文献
[1]杨乃宾,章怡宁.复合材料飞机结构设计[M],北京:航空工业出版社,2002.
[2]宋焕成.聚合物基复合材料[M].北京:国防工业出版社,2006.
冲击波检测 篇4
自从党的十六届四中全会第一次明确提出“科学执政、民主执政、依法执政”以来，如何做到民主执政、用什么机制和制度来保障执政的民主性，一直是理论和实践界炙手可热的议题。
高层给出的大方向是，首先提升党内民主质量。近年来，全国范围内旨在推进党内民主的地方试点不断涌现，党代会常任制、党代会任期制、党员旁听制、质询制等均在地方基层积累了宝贵的经验，“公推直选”就是其中之一。
“公推直选”率先在高校、企业、社区等基层单位破冰，对于坚实党民主执政的根基具有战术性意义。
从另一个视角看，党的干部队伍好似一座金字塔。塔的基座，便是为数甚广的基层干部、年轻干部、后备干部。“公推直选”试点在基层党组织范围内推开，更利于年轻干部在民意的环境中健康成长，为干部的继续选拔任用积累民意、培养民主意识。
基于对多个“公推直选”试点单位的长期观察，《瞭望》新闻周刊记者近期采访了北京大学、国家行政学院、中央党校的专家学者，以及多个试点单位的组织部门，对“公推直选”试点所引发的选拔民主冲击波进行梳理评述。
实质性推动党内民主
“公推直选”作为基层直接选举制度，被多位受访专家视为党内自我更新机制中的首要一环。
“党内民主发展到今天，进展并不如我们大家所期望的那样快。在推动党代会常任制试点的同时，基层直选使人看到另一境界：源自基层的直接选举，使基层党内生活出现新的面貌。”中央党校党建研究专家高新民说。
党内民主具有权力制约功能和导向功能。现有的领导体制在专家眼中有其固有的优势，即在路线、方针、政策正确的前提下，有利于“集中力量办大事”。但是，如果权力过于集中，就可能出问题。
“如何制约权力？可以权力制约权力，也可以权利制约权力。在现行体制不变的条件下，选举，就是以权利制约权力”，高新民对本刊记者说。
在高新民看来，真正发端于群众的选举可以产生多方面的权力制约作用：其一，从根本上改变领导者和普通党员的关系，调节党内关系。其二，选举是对权力行使者的强有力制约，迫使权力行使者更多地对群众负责，是以权利制约权力最主要的形式。其三，选举与任期制联系在一起，有利于防止因长期处于一个岗位而形成行政化官僚化的特点，也在一定程度上体现了权力制约的意义。
高新民说，选举本是民主政治的核心问题，但由于诸多利害关系，使得选举难以真正实现。各地“公推直选”的成功探索证明，真正的民主选举，是可以得到群众拥护的，因此为党内民主的发展提供了新的经验。
此外，党内选举制度的改革，对于反腐败系统工程也具有特殊意义。以大学教授身份担任中国监察学会副会长的李成言教授，是北京大学政府管理学院党委书记、博士生导师。这位反腐败研究专家认为，治理腐败的两大源头，一是涉及干部选拔、任用、管理和监督的干部人事制度，二是政府财政管理系统中“管好钱袋子”的相关制度。
“可以说，如果这两个环节能把握好，反腐败进程就会良性运转。而„公推直选‟从基层干部选举抓起，让群众参与选出能够胜任岗位工作的干部，恰恰是突破了反腐倡廉中的„干部选任‟瓶颈，对于预防腐败、惩防并举非常重要”。
党员主体地位落地
针对实践中实现党员基本权利的制度化管道不充足，各地“公推直选”试点在这方面的探索可谓收效显著。
在初始提名环节，各试点单位多数采取了党员个人自荐、党员群众联名举荐和党组织推荐相结合的方式。这种改变以往由组织单一提名的做法，大大促进了《党章》规定的党员个人民主权利的落实。
“《党章》上规定的党员的民主权利有8条，其中很多方面就是党员的直接民主权利，比如选举权和被选举权、要求撤换、罢免领导班子成员的权利等”，国家行政学院法学部教授任进，常年研究党和国家法律法规。采访中，他拿出了随身携带的最新版《宪法》和《党章》，阐述党员的八大基本权利。
任进介绍道，从理论上可以将党内民主分为直接民主和间接民主。根据《党章》的规定，党内间接民主，主要表现为党员通过党的代表大会行使党员权利；党内直接民主，主要表现为党员参加党的有关会议，对党的工作提出建议和倡议，要求处分违法乱纪的党员，要求罢免或撤换不称职的干部，行使表决、选举或被选举等权利。
“„公推直选‟试点取得了很好的效果，说明我们有能力通过直接的方式来体现党员的权利，体现党内的直接民主。„公推直选‟有利于扩大基层党组织领导班子候选人提名的民主，拓宽选人用人视野，有利于加强党的基层组织领导班子建设，是体现党员主体地位、尊重党员权利和充分发挥党内民主的重要实践，在《党章》上也有充分的党规、党法的依据”，任进说。
中央党校党史部副主任谢春涛教授说，党员主体意识的问题尽管一直在说，但缺乏实现机制。“我们绝大多数党员，无论是担任高的职务还是低的职务，或者就是一个普通的党员，都非常关心党的发展。但如果缺乏参与的方式、途径，党员主体意识就没法表达，时间长了，这个主体意识就会淡漠，甚至有可能就没有了。我想不少人有这样的心态。公推直选的实践，唤醒基层党组织党员的主体意识。有了参与的机会，党员肯定会关心候选人的情况，关注基层党组织的发展。”
“„公推直选‟的制度设置以党员的民主权利为核心，唤醒了基层党员干部的主体意识。从参选率和具体成效来看，„神圣的一票‟有了实际的含义，体现了选举者有效参与、投票平等的民主理论要素要求，有效地调动了广大党员参政议政的积极性，从而在实践中落实了党员的民主权利。”李成言认为。
以党内民主带动人民民主
以党内民主带动人民民主，关键在于如何带？通过什么样的机制带？“公推直选”在把基层组织的“一把手”放在全体党员当中来选举，尤其是一些试点地区引入了党外群众参与，在“公推”环节采用“群众投信任票”的方式，引起了多位专家的关注。
在高新民看来，基层党内直选，尽管在法理上只是党的内部选举，但非党群众通过投信任票、驻点调查、现场提问等环节参与进来，客观上形成群众对基层党组织的认同，也对基层民主发展起到了示范作用。
中央党校党建教研部祝灵君副教授说，在新阶段，应该以扩大党内民主的示范来改善人民民主实践的质量，最终提升整个社会主义民主政治的质量；以党内民主的推动去带动城市社区民主，形成新的阶段我国基层民主的新的增长点——城市基层民主。“今后一段时期，大力推进城市基层的党内民主将是我国社会主义民主政治建设中的又一新亮点”。
近年来，人民群众民主意识的不断增强，人民对于自身的知情权、参与权、监督权等基本权利的要求越来越明确。但是党内一些干部的思想观念与之相比，似乎远远落后了。
“比如沿海地区一些干部谈起招商引资时眉飞色舞、如数家珍，而谈起民主政治却噤若寒蝉。这个现象令人不安。”中央党校党建教研部副主任张志明教授谈起他在教学中的一点感受。“加强党的领导，提高执政能力，也包括推进社会主义民主政治建设的能力。这就要求党员干部弄清„选举‟在民主政治框架中的地位和作用，具备民主的常识，培养民主的能力。”
“选上去，还要能扒下来”
在接受电视媒体采访时，有着64年党龄的南京市白下区淮海路社区居民恽玉纯说：“这个人(社区党委书记)好不好，你自己选，假如他好，那你选对了；假如他不好，那我有这个权再把他扒下来”。
直选上去的干部如果干得不好，还能不能再扒下来？这是高关注度的话题。选举民主的天然弱点是，选前选民强势，选后当选者强势。“公推直选”要克服这一弱点，就必须强化直选后的一整套制度，形成对权力的有效制约。
“选举本来就是一整套制度构成的体系，我们现在要做的就是改革和完善党内选举制度”，高新民教授勾勒出了选举制度体系的基本元素：
一、公开。包括提名公开，候选人背景资料公开，唱票过程公开，计票结果公开等。“候
选人背景资料要详细，家庭财产情况应该公开，甚至应该写明这个干部曾经犯过什么错误，改了没有。”
二、承诺。竞选时不能瞎承诺，上任后承诺不兑现可以作为启动罢免程序的依据。
三、投票。投票应该是秘密进行的。目前，我国的村委会选举中已经禁止使用“流动票箱”，实行秘密写票制，这个经验值得“公推直选”吸收。
四、任期制。“惯例”不可靠，应规范干部任期内调动。如果直选上来的干部，干了一年就调走高升，他对选民的承诺就会落空，将直接影响直选的公信度和选民热情。
五、质询。当选干部应该严格实行党务公开、政务公开，定期向选民汇报工作进展，选民不满意的，可以进行质询。
六、罢免、弹劾。要使授权与收权联为一体，将长期处于虚置状态的罢免程序做实。
“如果没有相应的选举程序和选举体系总体设计，而只有投票这一个环节，选举非常容易被大量的„潜规则‟所干扰”。高新民说，只有逐步改革选举制度，探索质询、罢免制度，积极应对社会民主的发展浪潮，才能承担起领导社会主义民主政治的职责。
李成言教授对此非常认同。“如果缺乏有效的监督机制，选举将被不断弱化、异化”，他对本刊记者说：“监督机制要具有独立性和可持续性，而不能完全受决策者的控制。做到了这关键的一点，„公推直选‟将会走得更好更远。”
李成言说，民主直选的设置，对领导干部选拔任用这一至关重要的组织工作的辅助监督作用分为任前、任中和任后三个环节。任前要防止干部“带病上岗”，确保选拔任用领导干部的质量；任中要防止干部“岗上生病”，保证权力的规范行使；任后要防止干部“留病下岗”，要防止以任期来规避责任的现象发生。
这种民主直选设置在内涵上与干部测评考核是一致的，他建议考虑加强与《党政领导干部选拔任用工作条例》相结合方面的制度设计，重视民主直选的设置对于干部任期之中以及任期之后的监督作用。
中央党校研究生院院长卓泽渊教授说，“公推直选”直接改革了干部选任制度，是根本的，但不是全部的；是起点的，但不是终极的。之所以不是全部的，是因为另外还有任职制度、监督制度、廉洁制度，与之匹配的还有质询、罢免与弹劾制度等。之所以不是终极的，是因为干部一旦上任就产生了实现承诺问题，贯彻党的方针政策的问题，执行党的纪律问题。
来自试点地区的组织部负责人反映说，“公推直选”干部的动态管理机制很重要，我们需要健全完善干部目标管理制度、评议考核制度、罢免淘汰制度，“使„良马‟始终处于竞争的跑道上，始终处于逆水行舟、不进则退的竞争状态”。
制度“冲突”与预留空间
1990年印发的《中国共产党基层组织选举工作暂行条例》(以下简称条例)，被试点地区的多位组织部门干部多次提及。因为它是“公推直选”目前面临的明显的制度“冲突”之一。
条例第十四条对党的基层委员会和经批准设立的纪律检查委员会委员的产生方式有明确规定：“召开党员大会的，由上届党的委员会根据所辖多数党组织的意见提出候选人，报上级党组织审查同意后，提交党员大会进行选举。”
该条例是目前基层党组织选举工作的直接依据，依此，则基层党组织书记、副书记，只能由党的基层委员会、总支部委员会、支部委员会选举产生。
受访的试点地区组织部负责人说：“这与„公推直选‟的具体方法和程序，有矛盾和冲突之处，令„公推直选‟缺乏可操作性的法规依据。如能改革和完善现有基层党组织选举制度，则可为„公推直选‟继续前行提供强有力的支持”。
鉴于“公推直选”的价值，现有的规定并非不可回旋。党的十七大修改的《党章》改为：“基层委员会、总支部委员会、支部委员会的书记、副书记选举产生后，应报上级党组织批准。”并没有强调书记、副书记必须由哪些组织选举产生。
“„选出的‟和„产生后‟，几字之差，就给基层党组织的„公推直选‟预留了空间”，任进教授认为。
此外，十七大《党章》还修改了一条规定：“基层委员会由党员大会或代表大会选举产生，总支部委员会和支部委员会由党员大会选举产生”；增写了一条：“提出委员候选人要广泛征求党员和群众的意见。”
“这样就处理好了党内的直接民主和间接民主的关系，更好地体现了„保障党员的民主权利‟这个党章的精神”，任进阐释道。
有试点地区的制度设计中，明确了这项工作的九大程序。其中第八条是“依法任命”。也就是说，党员直选出来的基层党委书记、副书记、委员，还要经过上级任命的程序。“这也是为了解决与目前干部体制的冲突之处”，高新民指出，自下而上探索的直选还存在与干部制度整体接轨的问题。
受访专家直言，“应该考虑对党内选举制度、干部任用选拔制度、党内监督制度、干部任期制度等进行修改和完善，使„公推直选‟于法有据”。
如何把握选举的竞争性
回顾中国共产党执政60年来的党内民主建设，党内选举从最初的任命制、等额选举制，发展到差额选举制、公推公选、公推直选，从鼓掌通过、口头表决、举手表决，发展到无记名票决、差额票决，无一不伴随着思想的解放。对于党内竞争性选举制度的地位、作用的认识也需要各级领导干部思想上的辨识与解放。
有受访专家认为，“公推直选”是党内民主的深化拓展，使党内选举更富活力和竞争力，但同时也会加剧党内竞争，如果引导不好有可能导致党内力量分化，因此“公推直选”的推进尤其需要积极、稳妥、有序。各试点地区出现的若干现实问题需要关注和把握。
比如在一些试点地区，有的党组织由于后备人才不足，有的机关事业单位由于党组织书记、副书记任职条件的限制，导致参加直选的候选人偏少，影响了选举的竞争性。甚至个别党组织由于宗族、宗派等因素的干扰，没有选出党组织书记。
而如何让党员群众更全面地了解候选人和参选人，除了竞职演讲之外，还需要探索更多的办法，搭建更有效的平台。
再如，一些地方党员群众的参与面还不够广。一些普通党员存在着矛盾心理。一方面，他们觉得“公推直选”扩大了党内民主，肯定这种做法。另一方面，他们又担心“公推直选”走了形式。还有一些党员对选举不够关心，认为无论谁当选都与己无关。在这种心理影响下，一些党员参加自荐报名的积极性不高。
在一些地方的机关和高校中，在相同职级情况下，干部更愿意从事业务工作，不愿意干党务。而在社区党员中，退休老党员占大多数，他们有积极性但体力难以保证；刚毕业的大学生党员多数外出就业，下岗失业人员因为社区工作者报酬偏低，参与积极性也不高。
冲击波检测 篇5
1 冲击回波技术原理
冲击回波技术是用钢珠或锤击在物体上产生纵波,纵波P在物体表面和反射面经过多次反射,最终在测试面产生振动位移。P波的周期取决于波的传输距离,若接收器与波发射地为同一平面时,波的传输距离则为2T(T为测试面与反射面的距离),传播时间为传输距离与波速相除,可得到传输频率与传播时间的关系:
式中:Cpp为在物体中传输的表观波速,若所传输的物体为固体板则上式计算的传输频率则为板厚频率。
在P波传输过程中,由于波与固体板表面和反射面之间的特殊振动,波在板中的表观速度为波速Cp的96%,即Cpp=0.96Cp。冲击回波技术中频谱分析技术是为确定波形的峰值频率值,此技术采用傅里叶函数快速计算完成。波的振幅峰值频率变化可确定反射面距射入面的深度,即T=2fCpp。
2 冲击回波技术在墙体抹灰层中的应用
2.1 工程案例
太原火车站北天井建于20世纪80年代,由于年久失修,目前该天井抹灰层已大范围开裂、空鼓,甚至近期出现局部剥离脱落的情况,该情况立即引起太原铁路局各级领导的高度重视,为进一步了解抹灰空鼓情况,并保证乘客、工作人员和车辆运行安全,太原铁路股份有限公司太原铁路房建段委托检测公司对太原火车站北天井东、南立面抹灰层与墙体剥离情况进行无损检测,并为后期加固改造提供依据(图I)。
2.2 应用研究
抹灰层所用检测设备为混凝土多功能检测仪及其配套设备。该设备的检测内容主要包括裂缝深度、混凝土构件质量(强度及刚度)、结构尺寸、表面剥离、脱空及内部缺陷、岩体力学特性及分级测试。
本设备技术体系采用冲击弹性波作为测试媒介,其测试精度和效率达到工程要求,已在国内外数百个各类工程中得到了实际应用。
普通混凝土结构中的缺陷脱空(剥离),在混凝土结构的表层部分,由于钢筋锈蚀、表层裂缝、施工冷缝等原因,会产生剥离等现象。对隧道衬砌的天顶、墙体保护层、立交桥的下部等部分,剥离引起的混凝土脱落有可能威胁到通行车辆、行人的安全。因此对于脱空(剥离)的检测和监测非常必要。
本检测原理基于弹性波和振动法,利用激发的弹性波在不同介质面上的反射来推断脱空的有无。与超声波相比,激发的能量大,波长较长。因此,该方法的测试范围较深,可达1m以上。基于振动,该方法利用锤击等方式诱发轨道板的自由振动,利用层间粘结条件(边界条件)的变化造成自振模态的变化来推断脱空的有无。
本次检测采用振动法,即当锤击混凝土结构表面时,在表面会诱发振动。该振动还会压缩或拉伸空气形成波的振动。因此,可用传感器直接拾取结构表面的振动信号(在此称为“振动法”)。通常,在产生脱空的部位,振动特性会发生以下变化(图2):(1)弯曲刚度显著降低,卓越周期增长;(2)弹性波能量的逸散变缓,振动的持续时间变长。这两个特性对激振力的大小没有要求。另一方面,剥离会引起结构抵抗特性的变化,即剥离使参与振动的质量减少,在同样的激振力下,产生的加速度会增加。因此,用冲击锤激振并用激振力归一化后,加速度幅值也是一个重要的指标(表1,图3)。
由于振动法测试脱空涉及多个参数,如持续时间、卓越周期等,且缺乏绝对性阈值。为归一化相关参数,引入了脱空指数,某点i的脱空指数Si的定义如下:
式中:TN为第N个参数,上划线表示均值。当然,脱空指数越大,表明脱空的可能性越大。
根据委托单位要求,对候车室外墙抹灰层剥离程度进行抽样检测,北天井东立面抽检1/4,南立面抽检1/3。检测前,选取密实区域进行卓越周期标定,即设定绝对性阈值——脱空指数式(2)为判定依据,超过阈值1的即视为存在剥离。
2015年12月24日和2016年01月07日凌晨,检测公司检测人员根据委托单位的要求,采用混凝土多功能检测仪对太原火车站北天井东、南立面抹灰层的剥离情况进行了现场测试。现场测试结果见表2,3。
根据表2,3中数据可知,剥离指数越低说明抹灰层越密实,剥离指数越高则抹灰层剥离情况越严重,因此可判定目前东、南立面抽检部位抹灰层剥离情况较为严重,统计后可得剥离面分别占77.9%和72.5%。
2.3 波形图分析
检测中得到的无剥离情况和有剥离情况的波形图如图4和图5所示。
将图4和图5中的波形图进行对比可得,无剥离情况时波形图较有剥离情况时的波振幅及周期等更规律和平缓。因此仅从波形图中即可了解该处抹灰层是否存在空鼓及存在其他缺陷。无剥离时波形稳定情况与上节中剥离指数较小相呼应,有剥离时波形突变情况与上节中剥离指数较大相呼应,因此从剥离指数和波形图均可分析抹灰层剥离情况。
3 结束语
通过采用冲击回波技术对墙体抹灰层的剥离情况进行测试,得到冲击回波技术测试剥离情况较为准确。目前国内采用冲击回波技术对墙体抹灰层的测试相对较少,测试的工程量相对较少,抹灰层测试技术还处于初级阶段。但通过测试发现,采用冲击回波技术对墙体抹灰层的剥离情况进行测试是有效的,在不对抹灰层进行破坏的前提下测试结果相对理想,可为以后类似工程提供有力参考。
(a)波形1;(b)波形2
(a)波形1;(b)波形2
参考文献
[1]魏连雨,张志明,王清洲,等.桥梁预应力孔道压浆密实度的无损检测方法[J].无损检测,2013(1):27-30.
[2]密士文,朱自强,彭凌星,等.T梁预应力波纹管压浆密实度超声检测试验研究[J].中南大学学报(自然科学版),2013(6):23782384.
[3]卢江波,方志.基于冲击回波厚度频率的预应力孔道注浆状态分析[J].地震工程与工程振动,2013(3):239-244.
[4]郭捷菲,孙宏.桥梁预应力管道压浆质量快速无损检测研究[J].公路工程,2014(5):236-240.
[5]余宗贤.后张法预应力梁孔道压浆施工质量控制要点探讨[J].建筑监督检测与造价,2014(2):65-67.
[6]朱祥勇.某既有铁路隧道改扩建施工方法探讨[J].工程建设,2009(3):37-41.
冲击波检测 篇6
关键词：冲击回波法,预制构件管道,密实性检测
0 引言
管道压浆技术广泛应用于建筑、桥梁等土木结构中, 而预制构件内管道压浆密实性将直接影响预应力构件安全性能, 也影响结构的有效连接和耐久性[1,2,3,4]。但预制管道压浆密实性无损检测是工程界一个技术难题, 目前压浆质量的检测还没有比较成熟的技术方法及相关规范。在相关领域的文献资料[5]~[9]中, 检测技术研究多应用于桥梁施工领域, 本文主要对装配式结构预制管道密实性进行研究。相比较于桥梁的管道, 装配式建筑采用预制构件中的管道更小更短, 检测难度更大, 目前尚无精准有效的无损检测方法、检测标准。通过超声波法, 雷达法, 超声脉冲法和冲击回波法的尝试, 发现冲击回波法对装配式预制构件管道压浆密实性就有很强的测试精度。
1 冲击回波法历史发展及基本原理[10,11,12]
冲击回波法研究最早大约在20世纪80年代, 后经过Sansalone和Streett等不断研究, 于90年代末期, NIST和康奈尔大学共同发布了IE法的标准草案, 并于1998年成为ASTM标准[ASTM C 1383]。此后, IE法在混凝土结构缺陷检测、混凝土早期强度测试及厚度测试等方面发挥了重要的作用。
冲击回波法检测原理是用一个短时的机械冲击作为激振源在预制构件管道的混凝土表面冲击来产生压缩波, 应力波传播到结构内部。本次测试采用的灌浆密实度定位测试IEEV法, 如果管内灌浆密实, 则该波顺利向下传播, 遇到板底后反射回来被传感器接收;如果管道灌浆存在缺陷时, 一方面激振的弹性波在缺陷处会产生反射, 同时在底部反射回来的弹性波的传播时间也会比灌浆密实的地方长, 测试出的厚度变大。根据主频和厚度变化情况, 可确定管内灌浆不密实的区域。如果要进一步分析缺陷的大小等情况, 可根据频谱图上的波形进行分析。
2 试件及现场测试研究
采用的试件为某装配式预制构件厂家生产的预制剪力墙构件, 其为结构主要承重构件, 见图1, 其底部排列着两排直径约为3.5 cm的圆孔, 高度约为40 cm的注浆管道, 预制构件吊装后将注浆孔与对应预留的结构插筋相连, 然后向注浆孔中压入灌浆料, 预留插筋与预制剪力墙间全部用灌浆料进行连接。实验前, 对试件进行简单处理, 清除表面的浮浆及浆料等, 使得IE传感器与试件管道表面紧密接触。
2.1 试件管道未注浆的全空状态测试及开孔检查
将剪力墙的1个管道作为1个测线, 现场检测了3条测线, 每条测线上测试14个点, 其中0点~6点 (本系统点数计数是从“0”开始) 为管道上的测试数据, 7点~13点为密实区混凝土上的数据。
典型测线检测结果如图2所示:7点~13点为管道注浆密实时试件底部的正常反射时刻 (即图中用黑色线条辅助显示) ;0点~6点的反射明显晚于试件注浆密实的反射时间 (7点~13点的反射时间) , 即0点~6点处的波产生了绕射, 因此可判断0点~6点为注浆不密实区域 (注:图中Y轴表示测试点数, X轴表示传播时间;黑色竖线表示正常的梁底部反射, 白色方框区域则表示不密实区域) 。现场进行了开孔检查, 全空状态检测结果与实际情况完全一致。
2.2 试件管道满注浆密实状态测试及开孔检查
将剪力墙的1个管道作为1个测线, 现场检测了5条测线, 每条测线上测试16个点, 其中0点~8点为管道上的测试数据, 9点~16点为密实区混凝土上的数据。
典型测线检测结果如图3所示:9点~16点为管道注浆密实时试件底部的正常反射时刻, 0点~8点管道上数据的反射时刻与9点~16点的反射时刻相同、一致, 因此判断0点~8点处注浆较好, 未发现明显缺陷。现场进行了开孔检查, 全密实状态检测结果与实际情况完全一致。
2.3 试件管道半空状态测试及开孔检查
将剪力墙的1个管道作为1个测线, 现场检测了2条测线, 每条测线上测试17个点, 其中0点~7点为管道上的测试数据, 8点~17点为混凝土上的数据。
典型测线检测结果如图4所示:8点~17点为管道注浆密实时试件底部的正常反射时刻, 该区域为全部灌浆的密实区;0点~7点处的波产生了明显的绕射, 该区域为未注浆区域, 因此判断0点~7点为注浆不密实区域。现场进行了开孔检查, 半空状态检测结果与实际情况结果基本吻合。
3 检测实例
以安徽省合肥市在建的装配式建筑小区为例, 选取带有预制管道的预制剪力墙构件, 对已经注浆的墙体的压浆密实性进行检测, 剪力墙混凝土设计强度C40, 墙体尺寸长×高×厚为2 720 mm×1 600 mm×200 mm, 注浆孔道长度为400 mm, 注浆施工30 d, 锚固钢筋与原预留钢筋通过孔道内的灌浆料锚固。当天为阴雨天, 选择的墙体表面有轻微的水迹。
采用冲击回波IEEV法, 将剪力墙的1个管道作为1个测线, 现场检测了1条测线, 每条测线上测试16个点, 其中0点~8点为管道上的测试数据, 9点~16点为密实区混凝土上的数据。
典型测线检测结果如图5所示:9点~16点为管道注浆密实时试件底部的正常反射时刻, 0点~8点管道上数据的反射时刻与9点~16点的反射时刻相同、一致, 因此判断0点~8点处注浆较好, 未发现明显缺陷。现场进行了钻芯取样验证, 检测结果与实际情况完全吻合, 管道内的灌浆料完全密实。
4 结语
冲击波检测 篇7
1 检测方式方法
1.1 实验内同:在GB/T229-1994的基础内容上, 进行金属夏比缺口冲击实验。
1.2 实验要求:
进行金属夏比缺口室温冲击试验检的过程中, 平常实验室温要求为10摄氏度到35摄氏度之间, 相对严谨的实验则相应的选择实验温度为18摄氏度到22摄氏度之间, 本次实验选择的温度为21摄氏度。
1.3 实验设备:JB-30A冲击实验设备。
1.4 实验被测对象:材质为16Mn R的低合金钢, 厚度为12毫米, 焊条电弧焊的焊件。
1.5 其他实验内容标注:
在实验过程中, 如果发现实验条件与上述条件十分接近, 则可以直接利用本不确定度的评定结构, 也可以使用本不确定度的评定方法。
数学模型的建立:在实验过程中, 如果受到常温冲击, 则实验结果就可以直接显示, 在此实验过程中模型的建立为Y=A, 建模中A则相应的表示被测罕见冲击读出值, Y表示被测焊件冲击测定值。
2 检测实验中不确定度来源的分析
在实验过程中, 温度的选择范围为常温温度, 如果设定实验是在恒温条件下进行的, 就可以免去温度变化引起的不确定度的分量, 减少实验测量环节, 这时金属夏比缺口常温冲击实验的结果测量到的不确定度出现影响的因素则可以相应的减少范围, 就是实验样品的形状和大小、实验设备、缺口处底部光洁程度。
3 不确定度分量的评定分析
3.1 实验样品和大小引起的相对标准的不确定度
在试样样品的选择上, 要根据国际标准进行相应的选择, 选择出标准形状和大小的实验样品, 也就是为10*10*10基本单位为毫米, 并且中间带为2毫米的V型缺口的实验样品。在此要注意, 试验样品缺口处的横截面积的大小直接进影响着试样过程中的误差, 缺口大的尺寸公差相应的A的偏差分散性就会偏大。缺口处净面积可以表示样品缺口处宽度与缺口底下厚度的成绩, 标准的GB/T229-1994中相应的规定, 缺口处的宽度误差为正负其数值的百分之五, 可以直接设定测量值在该误差区间内的概率分布为是均匀的分布, 并且K的数值为根号三, 所以在此缺口宽度能够确定的不确定度为0.5除以根号三为0.00289。同时样品缺口厚度的最大相对允差为正负其数值的百分之零点六二五, 同时K的取值也是为根号三, 则相应的缺口底部厚度能够引起的不确定度为0.5%除以根号三为0.0036。综上所述, 实验样品缺口处净面积所引起的相对标准不确定度为上述两不确定度分量的平方和再求根得出0.00462。
3.2 缺口底部光洁程度引起的相对标准的不确定度
在实验过程中, 实验样品缺口底部的光洁程度的大小实验结果是有一定影响的, 如果缺口底部的光洁程度较低则相应的会使缺口底部吸收的功较低, 相反的则较高, 但是在国际上对该缺口底部光洁度的规定中, 都是以缺口没有瑕疵, 没有与缺口轴线相平行的划痕为标准的, 而没有对其做出相应具体的定量指标。在GB/T229-1994中也有相关的规定, 该处的光洁程度一定要小于1.6微米, 在本实验中, 只要求实验样品缺口底部光滑即可, 所以在此次实验中, 由实验样品底部光洁程度引起的不确定度则可以省略不计。
3.3 由实验设备引起的相对标准的不确定度
在实验过程中, 实验设备因素也是引起不确定度的重要环节, 其中实验设备的影响因素主要包括标尺刻度的精度、标准测力仪、实验人员读取冲击实验机的显示值和摆锤定打时被动指针的回零差。
标尺刻度的精度对标准不确定度的影响是不可忽略, 本次实验选用的实验设备为JB-30A型冲击实验机, 量程为300J, 则就会有一定的相对误差, 通过信息查证, 能量不大于30J的范围内该误差是不可忽略的, 并且通过分析可以得到在百分之十到百分之九十的范围内使用的最大相对误差为0.2%, 也就是显示值出现在正负为0.2%的范围内概率都是相等的, 而没有在该范围内则概率为零。因为在此k的数值为根号三, 则相应引起的标准不确定度为2%除以根号三得出为0.00115。
标准测力仪的利用对不确定度的影响也是不可忽略的, 而冲击试验机是通过0.3级标准侧力进行校准的, 则不确定度为0.3%, 又因为其置信因子为2, 则可以计算出相对标准不确定度为0.3%除以2得出为0.0015。
实验人员在读取设备显示数据时会产生一定的误差, 根据以往的实验内容一般选取误差为0.00202, 由于读书产生的误差在一定范围内都是等概率的, 而在范围外相应的概率则为零, 又呈矩形分布, 所以可得标准不确定度为以选取误差值除根号三得出为0.00117。
计算由摆锤定大时被动指针的回零差引起的相对标准不确定度, 首先要计算出该量程的相对误差。根据GB/T229-1994相关规定, 回零差不能超过最小分度值的四分之一, 而此次试验设备, 量程为300J, 通过计算可得量程相对误差为0.16%, 由可看成矩形分布, 则相对标准不确定度为相对误差0.16%除以根号三得出为0.000924。
综上所述, 通过上述各个因素引起的不确定度的平方和再求根, 则相应的计算出由实验设备引起的相对标准的不确定度为0.00241。
3.4 检测实验样品大小的最小分度值引起的相对标准不确定度
根据GB/T229-1994相关规定, 检测实验样品大小的测量工具最小分度值要小于0.02毫米, 则本实验则相应的选取游标卡尺的规格为:最小分度值0.02毫米、最大刻度值20厘米。则相应的可以计算出标准不确定度, 通过最小分度值除以最大刻度值再得出不确定度为0.0001。
4 实验过程标准的不确定度
通过上述分析计算可以得到各个能够引起标准不确定度的实验环节的标准不确定度的数值, 而实验过程的标准不确定度的计算则是相应的将上述不确定度的平方和再求根, 计算得出为0.00519。而本次实验冲击吸收的功为198J, 则可以计算出本次实验的标准不确定度为198*0.00519为1.0J。
扩展不确定度为实验过程标准不确定度与所选包含因子K的乘积, 本实验选取K=2, 所以扩展不确定度为2.0J。
5 不确定度评定
在本次检测实验中, 相对扩展不确定度为2.0J, 包含因子K为2, 则该样品的冲击测定结果就可以相应的表示出来。
参考文献
[1]王艳侠.金属室温冲击试验研究[J].机械管理开发, 2012年3期.
冲击波检测 篇8
预应力桥梁的预应力孔道压浆质量在很大程度上决定了桥梁结构的安全和耐久性能。因此在工程实际中, 后张法预应力混凝土箱梁的管道压浆质量一直受到特别重视[1]。预应力孔道内的预应力钢筋大多为平直或弯曲布置, 在实际的孔道压浆操作中一般采用压力灌浆或真空辅助压浆工艺, 但由于压浆材料制约、管道杂物堵塞、压浆工艺选取不当、现场工人不熟练等原因, 孔道压浆常存在不密实, 甚至空洞的情况。这将加速在高预应力下的钢绞线锈蚀现象, 使预应力损失加重, 设置预应力的效果有限。
因此, 为了达到设置预应力的目的, 保证结构的耐久性能, 对预应力孔道的压浆密实度进行无损检测是十分必要的。
本文使用现场预制混凝土箱梁进行检测, 具有较强的工程实用意义。使用新型冲击回波测量仪CTG-1TF, 对比在同一根预应力管道上实测冲击回波主频值的变化规律来预测管道的压浆是否密实, 在此次预制箱梁的密实度检测中取得了满意的效果。
1 冲击回波法基本原理
冲击回波法:机械冲击混凝土结构表面产生纵波P波、横波S波、表面波R波。应力波在结构内部传播时, 在声阻抗有差异的分界面将发生反射、绕射和折射现象, 返回到结构表面时引起结构表面的位移响应, 置于冲击点附近的位移传感器接收到这些位移, 形成时间—位移波形, 然后通过快速傅里叶变换再将这个时间—位移波形转变为频域的频率—振幅波形图即频谱图。从频谱图上就可得到结构的厚度主频和缺陷信息。在这三种波中, 由于纵波的传播速度和多次反射后引起的混凝土表面位移最大, 所以可判断在冲击回波测试中主要依靠的是纵波, 若板厚较小时, 表面波也会产生较大影响[2,3] (见图1) 。
1.1 快速傅里叶变换 (FFT)
传感器得到的时域位移信号为y (t) , 然后通过傅里叶变换转换为频域信号。
对周期为T的任意时域位移信号:
傅里叶级数的复数形式为:
设:
有:
式 (4) 为傅里叶变换, 式 (5) 为傅里叶变换的逆变换, 式 (4) 中Y (jw) 是傅里叶频谱, 其绝对值叫做振幅频谱[4]。完成了冲击回波时域位移信号到频域振幅信号的快速傅里叶变换。
1.2 冲击回波的主频
混凝土结构的冲击回波信号受P波波速和混凝土板厚的影响[5], 通过预应力管道时的传播路径如图2a) 所示, 并有下式:
其中, fp为回波信号的主频;λ为混凝土结构截面的形状系数;vP为结构P波速度;T为混凝土板厚。
当混凝土结构含空管时, 冲击波的传播方式如图2a) 中b所示, 即应力波将在空管处发生绕射, 这使冲击波在结构中的传播周期增加, 主频将向低频方向移动。这时计算主频值时, 需要在式 (6) 基础上乘一个修正系数α, α的大小与空管直径与T的比例有关。
得:
图2表示了在不同压浆密实性下冲击波的传播路线和对应的冲击回波主频示意。a, b, c, d代表冲击波在箱梁中传播的4种情况, fa, fb, fc, fd是这4种冲击波在不同压浆密实性下的主频, fduct为预应力金属波纹管道的反射峰值频率。
当管道的压浆密实时, 传播路线如图2a) 中d所示, 理论主频应和无管道下混凝土板的主频相等。但实际上, 我国所使用的压浆料一般为纯水泥浆, 采用压力压浆或真空辅助压浆工艺以及其他施工情况的不同, 在预应力管道压浆施工后, 常有管道中水泥浆未完全充满、水泥浆硬化后收缩, 浆体固结后和管壁之间有微小裂隙, 导致实测的主频fd比等厚度的混凝土板主频fa略低。
当管道压浆不完全密实时, 传播路线如图2a) 中c所示, 主频fc介于未压浆和压浆密实之间, 并随压浆饱满度的下降, 逐渐接近未压浆管道下测得的主频fb。
当测试的管道未压浆时, 传播路线如图2a) 中b所示, 主频fb最低, 理论主频可由式 (7) 计算得出。
2 现场检测
2.1 研究对象
所检预制箱梁:C50混凝土, 长30 m, 端部 (5 m) 腹板截面变厚度, 端部厚度最大32 cm, 最小20 cm。预应力孔道的直径均为65 mm (含外径) 。图3为主要测区, 测线沿与波纹管方向平行。试验箱梁已达到设计强度的90%, 龄期不小于28 d, 注浆龄期不小于14 d。
2.2 检测仪器
现场检测仪器为美国OLSON仪器设备公司的冲击回波测试系统-CTG1TF。主要技术参数:频率范围:0 k Hz~22 k Hz;测试厚度范围:8 cm~150 cm;测量精度:2% (见图4) 。
2.3 测线布置
现场测区测线布置时, 选取较易出现压浆不密实的进浆口和出浆口测试。测线上每个点的间距为10 cm, 每条测线均沿波纹管方向, 分别测试距进浆口和出浆口5 m范围内的波纹管, 如图5所示。
检测时仪器探头垂直预应力管道的方向。当预应力孔道内压浆不密实时, 在一个区域都会检测到缺陷, 测点间隔根据实际情况即距进浆口位置、波纹管走向变化等情况来确定, 可以从几厘米到几十厘米不等。对于后张预应力孔道压浆, 在出浆口布置的点适当加密, 出浆口没问题, 通常认为压浆口和跨中部位也没有问题, 反之出浆口有问题, 在跨中处和压浆口的测点就应适当加密来做进一步分析。本次测试统一采用测点间隔为10 cm。
2.4 判断依据
已知某测点对应的混凝土板厚度T, 根据现场标定的C50混凝土的纵波波速和式 (6) 求出混凝土板的理论主频fa和式 (7) 中λ的取值, 测试从端部开始, 腹板为变厚度的截面, 可以知道理论上沿波纹管方向测点的主频若完全密实时主频 (振幅峰) 将成线性变化, 若因发生某测点的主频明显脱离理论的线性变化而发生向低频方向漂移, 就可以说此处的压浆不密实。
3 检测结果及分析
在陕西省建设中的咸阳至旬邑高速公路某标段的引桥预制梁场进行检测, 取得了良好效果。对同一片预制箱梁的5根纵向预应力管道进行了测试, 根据每条管道上测点对应主频连线图像进行分析。
通过分析图6中各个测线的回波图像可得出以下结论:
1) 通过对图6分析, N2, N3, N4管道主频的连线变化与理论的管道厚度的线性变化吻合。可判断这三个管道的灌浆密实。
2) N1与N5的主频连线出现多个向低值漂移的测点与理论上的线性变化在一些测点明显不符合, 如N1管道的端部和距测线端点3.2 m~3.5 m处的主频明显向低频漂移, 说明这两处的压浆相对不密实导致了冲击波传播路程增加, 进而使主频向低频方向移动。N5管道在出浆端的主频也出现了回波图像向低频漂移情况, 在距测线端点2 m及3.3 m处亦出现主频向低频移动的情况。
4 结论与展望
通过工程应用表明, 冲击回波法是一种快速、简单可靠的检测预制箱梁预应力管道压浆密实性的无损检测方法。在检测预制箱梁金属波纹管预应力管道压浆质量时, 根据同一条测线上冲击回波主频值的变化情况可准确的判断孔道内的压浆密实情况[6]。
对预应力箱梁管道压浆密实性的检测方法, 国内还没有完整的规范, 对于使用冲击回波主频变化精确的定量检测预应力管道的压浆密实性, 还需要更进一步的探索。
摘要：根据冲击回波法检测基本原理, 利用其对预制箱梁预应力管道压浆密实情况进行了无损检测, 并在咸旬高速公路某标段引桥预制梁场进行了实际检测, 经验证, 冲击回波法可有效的对预应力孔道进行压浆密实度检测。
关键词：预制箱梁,孔道压浆,冲击回波,主频
参考文献
[1]Cheng C, Sansalone M.Determining the Minimum Crack Width that Can Be Detected Using the Impact-echo Method PartⅠ:Experimental Study[J].Material and Structures, 1995 (28) :74-82.
[2]Dennis A, Sack, Larry Dolson.Advanced NDT methods for evaluating concrete bridges and other structures[J].NDT&E Internation, 1995, 28 (6) :349-357.
[3]邹春江, 陈征宙, 董平.箱梁中冲击回波主频影响因素研究及应用[J].振动与冲击, 2010, 20 (7) :126-131.
[4]酒井英昭.信号处理[M].白玉林, 译.北京:科学出版社, 2001:5-16.
[5]Olson Instruments Inc.System reference manual 2007 impactecho Scanning[M].Colorado:Olson Instruments Inc, 2007.