钢管混凝土构件的介质多相性及导波检测

刘鹏飞, 刘南希, 李祚华, 于洪涛, 滕 军, 陈 杰

(1.深圳市建筑设计研究总院有限公司，深圳 518031；2.哈尔滨工业大学(深圳) 土木与环境工程学院，深圳 518055)

钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中相互间的组合作用，充分发挥两种材料的优点,一方面能改善混凝土的塑性和韧性，另一方面可避免或延缓钢管发生局部屈曲，使钢管混凝土具有承载力高、塑性和韧性好、经济效果好和施工方便等优点[1]。钢管混凝土构件一般作为柱子等关键受力构件，一旦失效将会降低建筑结构整体的安全性，造成损失[2]。因此，为了及时发现潜在的安全隐患，避免事故发生，对这种关键受力构件进行定期的检测是十分重要的。基于导波的检测方法成本较低、操作简单、效率高、具有针对性又可满足全面性，受到了广泛关注[3-4]。

为了研究在不产生明显频散的激励频率下，钢管混凝土介质多相性及轴向缺陷产生的导波回波信号的变化，笔者基于有限元软件ABAQUS，分别创建钢管砂浆骨料分层模型、基于Monte Carlo方法(一种统计模拟方法)的随机圆形骨料模型和钢管混凝土构件含轴向缺陷的模型，模拟导波在钢管混凝土中的传播情况，以此来分析导波回波信号的变化。

1 介质多相性引起的导波回波信号变化

钢管混凝土构件中，混凝土骨料的粒径是随机分布的，试验条件很难直接控制这一变量，但试验结果却会受到这种随机分布的影响。基于伍君勇[5]对混凝土结构细观模型进行的研究，笔者将混凝土看作一种复合材料，其由砂浆和骨料组成，具有多相性。……