Строительство

Анотація

Це перша частина розслідування щодо вдосконалення оцінки маси гребель конкретною допомогою акустичних Час в дорозі томографія (ATTT). У ньому представлені концепції та фундаментальної науки на ATTT. ATTT поєднує в собі аспекти ультразвукових вимірювань раніше використовувалися для властивостей матеріалів, ультразвукові методи, які застосовуються для перевірки конкретних особливостей і методів, використовуваних в дрібних сейсмічних досліджень. Ця наука / технологія інтегрована в системи, яка записує час в дорозі даних і застосовує томографії програмного забезпечення. У результаті томографи є потенціал, щоб забезпечити поперечного перерізу зображення структури, які можуть бути використані для виявлення тріщин, виявлення регіонів структурні пошкодження, та інші аномалії глибоко всередині масивної бетонної конструкції. Результати початкового лабораторних і польових досліджень, отримані з системи, яка втілює в собі підхід, представлений в даному документі і яка забезпечує перевірка концепції даних, представлені в супровідний документ (Кеплер WF, Бонд ЖЖ, Frangopol DM. Поліпшення оцінки маси конкретних гребель з використанням акустичної томографії подорожі в часі Частина II - Програми зведення Build Mater, 2000;. Том 14, № 3, стор 147-156) ...

Ключові слова: неруйнівний контроль; бетону; гребель; томографії

1. Введення

Існує нагальна необхідність надання нових і вдосконалених науки і техніки вимірювання, разом з відповідної методології, для аналізу, контролю, захисту та управління критичної інфраструктури країни [1,2]. Багато чого з цієї критичної цивільної інфраструктури, включаючи засоби масової бетонних гребель, стрімко наближається, а в деяких випадках вже відбувся оригінальний дизайн життя. Такі структури особа вплив вікових деградації та накопичення пошкоджень, які в деякій мірі як випадкових і детермінованих. Тому, необхідно забезпечити вимірювання і контроль технології, міцні, надійні, недорогі, зручні, ефективні для широкої зоні покриття і забезпечує запис інспекції [3]. Дані з таких випробувань є те, зайнятих в кінцево-елементного аналізу відомостей про оцінки за останні сили, швидкість деградації та інші безпечного життя. Внески населення окремих видів і сімейств структур, таких як греблі, які потім також використовується для виявлення і визначення пріоритетності тих, де ремонт і інших процесуальних дій не потрібно.

Для задоволення зростаючої потреби для перевірки великих структур, різних форм акустичної томографії в даний час розробляються для додатків, які включають підповерхневих структур [4] і лабораторних техніко-економічних обгрунтувань [5,6].

Ця стаття (частина I) представляє концепцію та фундаментальної науки для акустичної томографії Час в дорозі (ATTT). ATTT поєднує в собі аспекти ультразвукового вимірювання властивостей матеріалів, ультразвукових методів, що застосовуються для випробування бетону, і дрібних сейсмічних досліджень в системі, яка записує час в дорозі даних і застосовує томографії програмного забезпечення. У результаті томографи є потенціал, щоб забезпечити перерізу зображення структури, які можуть бути використані для виявлення тріщин, виявлення регіонів структурні пошкодження, та інші аномалії глибоко всередині масивної бетонної конструкції. Результати для початкових лабораторних і польових досліджень, отримані з системи, яка втілює в собі підхід, представлений в даному документі і яка забезпечує перевірка концепції дані представлені в іншій статті [7].

2. Фон

Акустична Час в дорозі томографія (ATTT) можна розглядати як природне продовження попередніх досліджень. Він розроблений на основі концепції, які, однак, тільки раніше були представлені в дифузних обсяг знань, які перетнули кордони кілька традиційних дисциплін. Наприклад, в геофізиці шлях залежність швидкості звуку і загасання вивчали у зразках малих розмірів, у тому числі при підвищених температурах і тиску. Цей підхід був розширений до люксів перетворювачів, встановити як лінійних масивів, наприклад, на боку західних зразків граніту [8], а для аналізу сукупний збиток у циклічно навантажених композитів з керамічної матрицею [9]. У ATTT, дані часу прибуття збирається при використанні набір перетворювачів у вигляді розріджених лінійних масивів, і отримані дані, в тому числі просторових джерела і приймача координати, обробляються з використанням програмного алгоритму.

2.1. До мистецтва для ультразвукового та інших неруйнівних методів тестування конкретних

Ультразвукові вимірювання властивостей матеріалів / морфологічних умов, у тому числі деградації і пошкоджень, були досліджені протягом багатьох років [10]. Існує навіть більше літератури, яка описує використання ультразвукового неруйнівного контролю (НК), зокрема стосовно до металів.

Тестування конкретних використанням методів, які використовують ультразвук був проведений як в лабораторії і на місці з 1950-х років [11-14]. Розвиток комерційних і відносно недорогих інструментів у 1970-х років привели до ультразвукового імпульсу швидкості (УПВ) вимірювань приймається як основи для стандартних і широко використовуваних методів щоб [15-17]. Базових конфігурацій, призначених для цих вимірів передачі наведено на рис. 1. Це тестування є майже виключно обмежується часом прольоту вимірювань являє собою усереднене значення даних нерухомості на шляху між передавачем і приймального перетворювача. Ці підходи в даний час розроблений як інструмент для кількісної оцінки початкового лікування в конкретних [18], для визначення властивостей матеріалів [10], а для оцінки різних форм "шкода" і деградації [19,20] . Там був також значні зусилля для переходу НК бетону від науково-дослідної лабораторії в польових умовах [21]. Ці підходи все забезпечити "точка-точка даних, які є корисними, однак інтеграція цих даних для забезпечення` зображень для внутрішньої структури, включаючи розташування і типи аномалій, буде більш корисним.

[Малюнок 1 опущені]

Існують чотири основні категорії неруйнівного тестування методів, використовуваних для конкретних, які використовуються в даний час: () методів, які оцінюють силу; (б) методи, оцінка пружних властивостей; (с) методи, знайдіть і характеризують пустот і тріщин у Структура та (г) тести, що використовуються для оцінки арматурної сталі [22].

Обширний огляд стандартних методів тестування бетону в літературі [23,24] і цей матеріал не повторюються.

Подальший розгляд здійснюється Кеплера [25]. Стрес - методи хвиль є найбільш поширеними неруйнівного контролю процедури, які використовуються для оцінки структури громадянського [26]. Вони найкраще підходять для виявлення порожнеч і розшарувань в структуру, але також може бути використана для оцінки модуля бетону.

2.2. Томографія

Томографія є техніка для обробки даних, що забезпечує крос-секційних зображення з аналізу, який був у стадії розробки в геофізиці та медичної візуалізації протягом багатьох років [27,28]. Томографія може бути реалізований в трьох основних формах: (I) паралельно сканування і обертання - який зазвичай використовується у медичних комп'ютеризована томографія КТ; (II) двостороння передача використанням двох лінійних масивів датчиків; і (III) чотиристоронній передачі. Можливості та обмеження томографії були розглянуті Santamarina і Gheshlaghi [29].

Цей підхід був реалізований на обмеженій основі в НК [30]. Застосування в багатьох передових ультразвукових і томографічних методик тестування було обмежено наявною технологією, і вона була на думку багатьох, недоцільно через вартість і часу. Ці обмеження і обмеження тепер можуть бути в значній мірі подолано.

Мета томографічного обстеження полягає у наданні перерізу, який покаже внутрішньої структури і місцеві ...