偏心受压作用下工字梁超声测试稳定性研究

郑 罡，杨 也，郭增伟，陈伟基，廖 伟

(重庆交通大学土木工程学院，省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室，重庆 400074)

超声应力测试一直是无损应力检测的重要研究方向之一[1]。D.S.Hughes和J.L.Kelly[2]于1953年提出声弹性的概念，此后的半个多世纪，研究人员[3-5]证明了超声波速和波幅与混凝土应力均存在相关性。混凝土内部的非均匀性会使超声波进入多重散射状态[6-8]，这将影响直达波波速的准确测量[9]，从而导致以直达波为研究对象的技术手段受到影响。进入21世纪以来，超声应力测试技术有很大进展，R.Snieder等[10]提出尾波干涉法(Coda Wave Interferometry,CWI)着眼于利用尾波(多重散射状态的超声波)对介质变化的高敏感性，后续研究[11-13]也表明可利用CWI观测混凝土试块的应力变化。但是，E.Niederleithinger等[13]也指出CWI在区别波形类别、判断方向性及预估测量上限等存在诸多制约。

为解决上述问题，近年来已有不少进展。2015年，E.Niederleithinger等[14]尝试引入平方相关系数(R2)与外加应力关联；2017年，A.Hafiz等[15-16]在将平方相关系数(R2)应用于尾波的全波形，研究发现幅值平方相干性(Magnitude-Squared Coherence,MSC)与施加应力有关。据此，可以发现全波形研究是一种符合逻辑的研究思路[17]，文献[18]中已初有体现，笔者同样基于奇异值分解与高维空间投影建立了超声全波形与混凝土梁荷载之间的线性关系。

从文献[18]可以看到超声测试的应力指标存在一定程度的波动，其影响了测试结果的准确性，因此有必要对应力指标波动的来源进行研究分析。笔者将测试数据分解为荷载特性波形和残差波形，两者之和即为测试记录波形，同时对三类波形的测试稳定性进行分析，此处测试波形的稳定性是指重复试验下测试数据本身的可重复性。……