钢管混凝土是一种钢—混凝土复合材料,即使薄壁钢管和混凝土二者共同工作,它具有高强、支架、模板三大作用,自架设能力强,能较好地解决大跨径拱桥安装以及后期承载能力高的问题。因此钢管混凝土在工程实际(特别是大跨度拱桥)中应用得越来越多。由于钢管混凝土的浇筑时大多为密闭情况,其混凝土浇筑质量难以保证,故钢管混凝土中有可能出现质量缺陷。钢管混凝土的种种优点是建立在钢管与混凝土密实结合的基础上的,如果存在缺陷,其受力性能反而不如同等条件下的钢筋混凝土构件。由于钢管混凝土拱肋是主要的受力构件,因此由质量问题引起的安全隐患受到人们的高度重视。目前采用较多的钢管混凝土质量的无损检测方法是超声波法,但该方法存在精度不高的问题。本文的研究目的是如何提高钢管混凝土无损检测方法的准确性及探索新的钢管混凝土无损检测方法。本文对钢管混凝土拱的无损检测方法(超声波法冲击回波法声音识别法)进行了较深入的研究,主要进行了以下工作:1.理论分析对于传统的超声波法,本文从机械波的传播原理入手,探讨了超声波法检测混凝土构件质量的理论依据。超声波法的主要检测判据是声时参数,以圆形截面的钢管混凝土构件为例,分析了不同混凝土缺陷对超声波声时参数的影响。对于冲击回波法,从其基本原理入手,探讨了用冲击回波法检测钢管混凝土厚度(缺陷位置)的可行性。对于声音识别法,从小波理论入手,探讨了用小波分析声音信号的原理。2.模型试验及现场试验设计、制作钢管混凝土拱桥模型,设置钢管混凝土中常遇的缺陷(如空洞、脱层等),运用两种无损检测方法(超声波法、冲击回波法)检测钢管混凝土拱肋。通过详细地分析对比设置缺陷部位的检测数据与浇筑密实部位检测数据,以找出钢管混凝土质量与无损检测的规律,来提高无损检测精度。采集设置缺陷部位和浇筑密实部位的声音信号(敲击钢管混凝土外表所发出的声音),运用MATLAB中的小波工具箱处理采集的声音信号,对比不同部位的声音信号的声学参数(如音频、音幅)。为了研究冲击回波法的工程可行性,在益阳茅草街大桥进行了钢管混凝土拱肋的冲击回波试验。3.试验分析通过超声波试验,发现传统的超声波法精度不高是由于其判据单一导致的。在超声波检测中采取多种判据综合判定的话,则可有效地提高其检测精度、识别缺陷能力。如根据声频参数对混凝土的蜂窝麻面敏感而对脱层不敏感的特性,综合声频、声时参数可以检测出钢管混凝土中的蜂窝缺陷。在超声波试验结果的基础上,又对钢管混凝土拱肋进行了冲击回波试验和声音识别法试验。通过分析,发现冲击回波法能够检测钢管混凝土的厚度,能由此初步判定其缺陷的存在,但如准确判断钢管混凝土缺陷还待进一步的研究;声音识别法也能够检测钢管混凝土的缺陷,如脱层部位的声音信号与粘结完好部位的声音信号相比,其声幅偏大、声频偏高。通过试验研究发现:综合超声波的声时声频声幅参数检测钢管混凝土质量,提高了超声波法检测的精度和识别混凝土缺陷类型的能力。冲击回波法能够初步检测钢管混凝土的质量,但如何准确的判断还待进一步的研究。声音识别能够检测出钢管混凝土的缺陷。通过试验,提高了超声波检测的精度,并为如何找到新的钢管混凝土无损检测方法进行了前期试验和摸索。