基于振动传递率函数的水泥混凝土铺面脱空识别方法

作     者：吴荻非 向晖 刘成龙 沈宾宾 曾孟源 

作者机构：中建铁路投资建设集团有限公司 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 浙江省道桥检测与养护技术研究重点实验室 

出 版 物：《北京工业大学学报》 (Journal of Beijing University of Technology)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52008309) 浙江省道桥检测与养护技术研究重点实验室开放课题(202106Z) 

主　　题：道路工程 脱空识别 振动传递率函数 水泥泥混凝土铺面板 有限元分析 判定指标 

摘      要：为提高水泥混凝土铺面脱空识别的准确性和便捷性，提出了一种基于振动传递率函数的的板底脱空识别方法。首先，建立了9块板全尺寸铺面结构三维有限元模型，获取冲击荷载作用下铺面板的多点加速度响应；其次，在两个振动传递方向上，分别计算相邻两个测点间的振动传递率函数，分析特定频段内传递率函数的差异，并提出传递率函数脱空判定指标（TDI）及其矩阵表达式；最后，计算分析11种不同脱空形式、程度下TDI指标的差异，并分析测点布设方式、信号噪声水平对TDI指标的影响。结果表明：该脱空判定指标能较好识别、定位板角和板边局部脱空。所得TDI指标在板角脱空的两个传递方向均十分显著，在板边脱空的垂直脱空边方向较为显著。而对于板中脱空，两个传递方向上的TDI指标均无法有效识别。板中脱空的分布与TDI指标的分布一致性较差。对于多区域脱空，其计算得到的TDI指标与单区域脱空类似，对于板角和板边局部脱空均能有效识别。测点布设越密，TDI指标的分布与脱空分布的一致性越高；然而，该识别方法对噪声水平较为敏感，噪声水平越高，识别精度越低，需要较高精度的传感器或设备予以支撑。