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冲击弹性波检测护栏立柱埋深的原理及方法

时间:2025-04-01 来源:华岩物探 点击:0

高速公路钢护栏对失控车辆越过中央隔离栏或道路两侧路段冲出路基起到防护作用。车辆在对钢护栏碰撞时,由于钢护栏具有良好的耐撞性能和吸收能量的作用,虽然钢护栏不能减少事故的发生,但可以大大减少事故发生后而引起的财产损失和人员伤亡数量。钢护栏立柱的埋设深度是护栏施工质量的重要保障,更是工程质量检测的重要项目,今天海创课堂就围绕立柱埋深检测中的常用方法--冲击弹性波法一同探讨下钢护栏立柱埋深检测。

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▌1 检测原理

基于冲击弹性波的立柱埋深检测方法是采用电磁激振的方式诱发冲击弹性波,利用弹性波的反射特性,根据标定所得的弹性波波速,并通过立柱底部的反射时刻进而推算立柱的长度及埋深。在实际工程的测试中,采用的测试方法如下图示:

 立柱埋深检测示意图

利用电磁激振装置在柱头截面上发出一个脉冲信号,该脉冲信号在立柱的端 面发生弹性波反射。通过对采集到的弹性波反射信号分析判断,从而可以计算立 柱长度及埋深。


▌2 测试的方法

1 单一反射法

利用反射信号,根据其传播时间按下式即可计算出立柱长度和埋深:

L=V·(TR-TS) 

其中,L:为立柱长度,TR:反射波到达时刻,TS:发射波到达时刻 V:在立柱中的弹性波波速,在本系统中采用 P 波。其波速可以通过下式 计算或 实测。把立柱作为一维物体,其中传播的 P 波波速

 

 其中 E 为立体材料(钢材)的杨氏弹性模量,一般在 200 到 210GP 之间;ρ为 SH-GP 立体材料(钢材)的密度。

2 重复反射法

在立柱较短,弹性波衰减较小时,发振的弹性波会在立柱内重复反射。此时,立 柱的长度按下式计算:

L=V·T/2 

其中,T :在立柱中弹性波 1 个往返所需的时间,可以通过 FFT,MEM 等频谱 分析的方法来确定。