箱梁预应力管道注浆饱满度模型试验及无网格法模拟

作     者：吴海宽 

作者单位：西华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：舒志乐

授予年度：2018年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：箱梁 探地雷达 无网格法 透射吸收边界 改进sarma吸收边界 

摘      要：探地雷达作为地球物理勘测的主要方法,其高效、快速、无损的特点在工程中的无损检测领域内有广泛应用。而目前工程里对于箱梁预应力管道注浆饱满度的检测大多仍采用钻孔方式,所以本文将探地雷达运用到箱梁预应力管道注浆饱满度模型试验,主要目的是将探地雷达模型探测应用到箱梁实际工程中,对于现场的箱梁预应力管道注浆饱满度等缺陷问题能够起到预防和及时加固作用,从而降低由箱梁缺陷导致的变形和承载力不足等问题。最后以改进sarma和透射吸收边界条件无网格伽辽金法为理论基础,对箱梁预应力管道模型注浆饱满度正演模拟,该方法不需要网格划分,只需要离散节点,摆脱了网格带来的限制,形式简单、适应范围广,然后采用滑动最小二乘法(MSL)拟合场函数,罚函数法处理无网格边界条件,选取有效的权函数和基函数;合理确定影响半径,分别采用不同的吸收边界处理模型接触面边界。主要研究内容和成果如下:1对箱梁预应力管道注浆饱满度的探地雷达模型探测试验分析。由于箱梁顶底板和左右腹板的厚度基本都在50cm以下,所以探地雷达天线频率都采用1600MHz。经研究分析,天线频率为1600MHz检测的图像分辨率具有较高精密度,而三维图直观地反映出管道注浆不充分的事实。2本文使用以滑动最小二乘法为基础的无网格伽辽金法,在分析了各种权函数后,最终采用了负指数型权函数和二次基函数,数值积分采用了四阶高斯积分,以罚函数作为无网格伽辽金法中的第一类边界条件,为了使模型的模拟更接近实际工程,分别采用透射和改进sarma吸收边界条件来对模型边界和角点处电磁波作吸收处理。3编写以透射吸收边界条件和改进sarma的吸收边界条件为基础的MATLAB无网格伽辽金法正演程序,并对模型进行正演模拟,研究分析模拟后的图像,得出圆形空洞下的模拟效果均为弧形,而透射吸收边界条件对于模型角点的强反射吸收效果相对较好,然后又利用以透射吸收边界条件为基础的无网格程序对处于同一水平面的双空洞进行模拟,模拟结果信号为两个弧形且相互交叉。4将无网格伽辽金法matlab数值模拟结果与模型试验探测结果互相比较,空洞在模拟和试验探测的结果均为弧形,充分验证了无网格伽辽金法正演模拟在探地雷达注浆饱满度探测的可行性。