压力与超声波耦合作用下的混凝土性能研究

来源：振动与冲击杂志2025年第23期北京时间：

作者：蔡秋香, 王陶t.wang@rioh.cn, 樊平, 郑康琳, 李萍,

单位：1.交通运输部公路科学研究院，北京100088;2.公路与桥梁高效养护与安全耐久国家工程研究中心，北京100088

摘要：复杂的应力状态常常影响混凝土桥梁的使用寿命，如何对服役状态的混凝土桥梁进行精确的应力检测，是桥梁实现安全耐久性的关键。本文通过单轴压应力下混凝土与压电换能器的耦合模型，在不损伤混凝土内部结构的前提下，获取混凝土应力信息与超声波波速之间的联系，建立了基于压力场与超声波声场的混凝土无损检测评价方法。试验结果表明，加载初期的弹性阶段，随着压应力的增大，双横波差值与压应力呈现出较好的线性递增关系，纵横波的波速比与应力呈线性递增关系，基于纵波和横波的超声波波速随压应力的变化，建立了纵横波波速比与压应力的测试模型 ，并进一步对混凝土的声弹性常数进行了计算分析。加载中后期的非弹性阶段，由于压应力及混凝土材料裂缝损伤的共同影响，超声波波速随压应力的变化呈现非线性特征，其中，横波波速对裂缝变化的敏感程度较大，非线性特征出现较早。试验和仿真结果都表明，应力是影响混凝土中超声波波速的一大因素，最后结合纵波和横波的波速随压应力的变化关系，以及裂缝扩展等影响因素，揭示了不同加载阶段应力对混凝土超声波声场的影响规律及机理，为超声波应力检测技术研究提供一定的依据。<br>

关键词：桥梁工程；声弹性效应；超声波检测；混凝土；应力