基于声发射技术的预应力钢筋混凝土梁破坏特性实验研究①
郑金海1，王 彬2，骆英2
(1．镇江市建设局，江苏镇江 212013；2．江苏大学理学院，江苏镇江 212013)
摘 要：采用谱分析对预应力混凝土梁在三点弯曲荷载下的整个破坏过程的声发射信号进行了分析和处理，初步得出了预应力钢筋混凝土梁破坏过程的声发射信号的参数特性，发现全波形声发射信号能够实时反映预应力混凝土梁破坏过程中的特征信息。
关键词：声发射技术；预应力钢筋混凝土；破坏机制；频谱分析
声发射(acoustic emission，简称AE)是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象[1]。声发射技术是借助电子技术、计算机技术以及信号处理手段将这一现象转化为人们可以利用和认识的信号，据此来解释结构内部的缺陷变化、判断声发射源的位置以及所处的状态的技术[2]。与其它常规无损检测方法相比具有实时、动态、方便、覆盖面广等优点[1]，大量研究已经证明声发射技术非常适用于在线服役结构的安全性能的评价[3]。
目前，声发射技术用于混凝土材料的研究已经取得了很大进展，但以往的混凝土声发射信号的试验研究都是在处于小尺寸的试件上进行的，而且声发射技术用于预应力混凝土结构损伤监测的研究在国内还比较鲜见，国外已经对预应力钢筋混凝土构件端部预应力锚固区裂缝[4]、预应力筋腐蚀监测[5]以及纤维增强混凝土的声发射行为[6]都有了一定的研究。在实际应用中，由于外界的干扰和声发射接收系统本身的原因(传感器的频率特性等)接收的声发射信号除含有特征信息外，还存在大量干扰和噪声信号[7]。因此，从大量复杂的声发射信号中提取典型的能反映损伤程度的信号就必需对信号进行处理。采用谱分析方法对预应力钢筋混凝土梁破坏过程中的全波形声发射信号及其频谱进行了分析，初步获得了预应力混凝土梁破坏过程中的声发射信号特征。
1 实验器材及试件制备
1.1实验装置
实验装置示意图如图1所示，试样在反力架上进行三点弯曲实验，并通过液压千斤顶按照《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-92)对试样进行分级加载，试验结构构件采用与其实际工作状态相一致的正位试验法。利用Kaiser效应去除加载设备与构件间的摩擦噪声干扰。声发射仪器采用北京声华兴业科技有限公司生产的
SWAES全波形声发射采集系统。8个谐振频率为150kHz的传感器分别与预应力试件梁的相应位置耦合，耦合剂为真空脂，传感器布置如图2所示。
