Page 222 - 《应用声学》2025年第3期

756 2025 年 5 月

图 4 为两种灌浆方式下不同饱满度各频带小 浆套筒均未表现出很明显的规律变化，比如图 3(a)
波包能量占比。从图 4 可知，两种灌浆方式各频 中第 3 频带，SP90 的能量占比比 SP80 和 SP100 的
带对应的能量占比趋势大致相同。从整体上看， 高，同一频带的能量占比未随套筒灌浆饱满度呈现
AE 仪器接收到的频率主要集中在第 1∼3 频带 (即 一个线性增长或减小的趋势。出现这种情况的原因
0∼187.5 kHz) 中，第 1∼3 频带的总能量占比超过 可能是用 AST 作为激发信号检测套筒灌浆饱满度，
95%，且第 3 频带的能量占比明显高于第 1、第 2 频 虽主要是利用 AST 信号在套筒内部发生能量衰减
带能量占比之和，这说明AST激发信号的频率主要 和不同频带能量重分布等现象受套筒灌浆饱满度
集中在125∼187.5 kHz这一范围。 的影响程度，但同时也会受到回波、尾波等杂波在
套筒内部发生反射、折射和衍射等因素的影响，影
80
ASTηՂ 响了不同频带的能量重分布。但是 AST 信号在套
SP50
70
SP60 筒内部一致出现高频向低频转移的特征，不同灌浆
60 SP70
SP80 饱满度对应不同频带的能量重分布均不相同，因此，
ᑟ᧚Ӵඋ/% 40 SP100 在实际工程中一定精度范围内，可通过不同频带的
SP90
50
能量占比检测套筒饱满度，适用于大部分实际工程
30 中检测套筒灌浆饱满度。
20 但单从小波包分解得到的能量占比来分析，不
10 容易直观看出不同灌浆方式下不同饱满度套筒各
0 频带的能量占比受灌浆饱满度的影响规律，难以以
1 2 3 4 5 6 7 8
ᮠࣜ 一个量值量化套筒灌浆饱满度，需进一步分析。
(a) ඵࣱ༟ฺ
3.2 套筒GDI分析
80 ASTηՂ
SZ60 3.1节单从小波包分解得到的能量占比分析，不
70
SZ70 同灌浆方式下不同饱满度套筒各频带的能量占比
SZ80
60
SZ90 受灌浆饱满度的影响规律并不明显。为了进一步探
SZ100
ᑟ᧚Ӵඋ/% 40 索二者之间的关系，研究建立了套筒 GDI，以此来
50
定量评估不同灌浆方法下不同饱满度的灌浆套筒
30
缺陷程度。为了尽量排除杂波对试验结果的影响，
20
研究选取能量占比较为集中的频段 (第 1∼3 频段)
10
来计算GDI。
0
1 2 3 4 5 6 7 8 图 5 为两种灌浆方式下不同 GDI 值。从图 5 可
ᮠࣜ
(b) ቢᄰ༟ฺ 知，两种灌浆方式下的 GDI 均随饱满度的增大而减
小，通过线性函数进行拟合处理，得到两个可以描述
图 4 不同饱满度各频带小波包能量占比
不同灌浆饱满度与GDI的关系模型：
Fig. 4 The energy ratio of wavelet packets in dif- 2
SP：y = −0.0112x + 1.1465，R = 0.95.
ferent compactness of frequency bands
SZ：y = −0.0221x + 2.2127，R = 0.99.
2
单分析能量占比较高的频带 (第 1∼3 频带)，能 从两个关系模型可知，GDI 随饱满度的增大呈
量占比依次从第 1 到第 3 频带出现上升现象，这说 现线性衰减的趋势。这是因为套筒内部灌浆缺陷的
明信号处于第 3 频带的频率范围为优势频率，对饱 存在会影响弹性波在钢筋与灌浆料之间的传播，导
满度的变化更敏感。此外，第 3 频带中，不同饱满度 致频带能量随着饱满度的变化出现不同程度的重
的灌浆套筒接收到的 AST 响应信号能量占比均明 分布，即随着灌浆饱满度的减小，无缺陷试件与有缺
显出现衰减，且第 1、第 2 频带中，接收到的 AST 响 陷试件的能量差也随之增大，即GDI值增大。
2
应信号能量占比均出现增加，这说明AST信号在套 两种灌浆方式下不同 GDI 值拟合优度 R 极
筒内部出现高频向低频转移的特征。虽然两种灌浆 高，几乎接近于1，说明GDI 与饱满度二者之间的相
方式下，第1∼3 频带的能量占比对不同饱满度的灌 关性极高，进一步说明利用 GDI 值来定量评估套筒