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dc.contributor鄭家齊zh_TW
dc.contributorChia-Chi Chengen_US
dc.contributor童建樺zh_TW
dc.contributor黃玉麟zh_TW
dc.contributorJian-Hua Tongen_US
dc.contributorYu-Lin Huangen_US
dc.contributor.advisor林宜清zh_TW
dc.contributor.advisorYi-ching Linen_US
dc.contributor.author黃小倫zh_TW
dc.contributor.authorHuang, Hsiao-Lunen_US
dc.contributor.other中興大學zh_TW
dc.date2011zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-06T06:55:04Z-
dc.date.available2014-06-06T06:55:04Z-
dc.identifierU0005-0408201012174900zh_TW
dc.identifier.citation1.Carino, N.J., Sansalone, M., and Hsu, N.N., "Flaw Detection in Concrete by Frequency Spectrum Analysis of Impact-Echo Waveforms," International Advances in Nondestructive Testing, 12th Edition, W.J. McGonnagle, Ed., Gordon & Breach Science Publishers, New York, pp. 117-146. (1986) 2.Carino, N.J. and Sansalone, M, "Impact-Echo: A New Method for Inspecting Construction Materials," Proceedings of Nondestructive Testing and Evaluation of Materials for Construction, University of Illinois, August (1988) 3.ASTM C1383 (1998), "Standard Test Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the Impact-Echo Method," Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.02. 4.Cheng, C. and Sansalone, M., "The Impact-Echo Response of Concrete Plates Containing Delaminations-Numerical, Experimental, and Field Studies," RILEM: Materials and Structures, Vol. 26, pp. 274-285. (1993) 5.Lin, Y., Sansalone, M., and Carino, N.J., "Finite Element Studies of the Impact-Echo Response of Plates Containing Thin Layers and Voids, " Journal of Nondestructive Evaluation, Volume 9, No. 1, pp. 27-47. (1990) 6.Sansalone, M., and Carino, N.J., "Impact-Echo: A Method for Flaw Detection in Concrete Using Transient Stress Waves," NBSIR 86-3452, National Bureau of Standards, Gaithersburg, Maryland, Sept., 1986, 222 pp. (1986) 7.Sansalone, M., and Carino, N.J., "Detecting Delaminations in Reinforced Concrete Slabs with and without Asphalt Concrete Overlays Using the Impact-Echo Method," ACI Materials Journal, Vol. 86, No. 2, pp. 175-184. (1989) 8.Sansalone, M., and Carino, N.J., "Laboratory and Field Study of the Impact-Echo Method for Flaw Detection in Conerete," in Nondestructive Testing of Concrete, ACI Special Publication, pp. 1-20. (1988) 9.Sansalone, M., and Carino, N.J., "The Transient Impact Response of Plates Containing Disk-shaped Flaws," NBS Journal of Research, November/December, 1987, pp. 369-381. (1987) 10.Sansalone, M. and Streett, W.B., "Impact-Echo: Nondestructive Evaluation of Concrete and Masonry," Bullbrier Press, Jersey Shore, PA, (1997) 11.Lin, Y., Sansalone, M., and Carino, N.J., "Impact-Echo Response of Concrete Shafts," ASTM Geotechnical Testing Journal, Vol. 14, NO. 2, pp. 121-137. (1991) 12.Lin, Y., and Sansalone, M., "Transient Response of Thick Circular and Square Bars Subjected to Transverse Elastic Impact," Journal of the Acoustical Society of America, Vo1. 91, No.2, February, 1992, pp. 885-893. (1992) 13.Lin, J.M., and Sansalone, M., "The Transverse Elastic Impact Response of Thick Hollow Cylinders," Journal of Nondestructive Evaluation, Vol. 12, No. 2, pp 139-149. (1993) 14.林宜清,陳真芳,"敲擊回音法在隧道混凝土襯砌結構非破壞試驗之應用",中國土木水利工程學刊,第八卷,第二期,pp. 173-183. (1996) 15.Lin, J.M., and Sansalone, M., "Impact-Echo Studies of Interfacial Bond Quality in Concrete: Effects of Unbonded Fraction of Area," ACI Materials Journal, Vol. 93, No. 3, pp. 223-232. (1996) 16.陳麗貞,(2000) 「混凝土結構厚度之時間領域檢測法」,國立中興大學土木工程研究所碩士論文。 17.林宜清、陳真芳、蔡聖德,混凝土構件幾何形狀對波速之影響,興大工程學報,第五期,pp. 27-39. (1994) 18.Lin, J.M., Sansalone, M., and Streett,W.B., "A Procedure Based on the Use of Direct P-Waves for Determining the P-Wave Speed for Use in Impact-Echo Testing of Concrete," ACI Materials Journal, Vol. 94, No. 6, (1997) 19.童建樺,(2001)「彈性波混凝土品質檢測系統之研製與應用」,國立台灣大學應用力學研究所博士論文。 20.李盈萩,(2003) 「應用可感測敲擊時間原點之敲擊珠量測混凝土裂縫及厚度」,國立中興大學土木工程研究所碩士論文。 21.胡盟宗,(2006)「反射波走時法應用在混凝土構件之厚度量測」,國立中興大學土木工程研究所博士論文。 22.吳德彥,(2009)「反射波走時法應用於混凝土版厚度量測自動化軟體開發」,國立中興大學土木工程研究所碩士論文。zh_TW
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/16170-
dc.description.abstract本研究主要目的係利用水平位移探頭來量測應力波造成表面之水平位移波形,進而探討反射P波波動行為,並應用反射P波走時法來推求得版厚及波速,不但可以解決ASTM C1383檢測程序中,以混凝土表面P波波速代表內部P波波速,對於混凝土表面弱面版厚檢測結果所產生之明顯誤差問題,亦可解除四周邊界效應對版厚頻率以及側向尺寸量測之限制。 文中首先介紹版厚量測技術並探討半無窮域及版底反射波波動行為,從反射波原理中可以得知距離配置及敲擊接觸時間之不同,會影響波到時間判讀,本論文分別以數值分析與實際試體試驗,進行分析討論及試驗研究。利用近距離及遠距離兩種儀器配置,配合不同之敲擊接觸時間來討論反射P波波動行為,進而建立反射波到時間判讀準則,以作為混凝土波速及版厚計算之依據。 經由實驗結果顯示,可以得到以下結論:當使用較小的敲擊源作用於遠距離儀器配置下,在表面P波通過後第二個向上位移訊號的起始點即為反射P波波到點;使用較大敲擊源作用在遠距離儀器配置下,表面P波通過後至第二個向上位移起始點區間為一正弦曲線,結合DQ微分商數理論,求得該段最佳化曲線之反曲點即為反射P波到達時間。因此利用水平位移波形來判讀反射P波到達時間並結合應力波走時法,來推算混凝土版厚度是可行的。zh_TW
dc.description.abstractThe objective of this thesis makes use of horizontal displacement probe to measure the horizontal displacement responses caused by the stress wave arrivals and then explore the behavior of the P- wave reflected from the bottom surface of a plate. This thesis measures the thickness and P-wave velocity of concrete plates based on the time-of-flight- reflection technique. The technique adopted in this thesis can eliminate the errors caused by using surface P-wave velocity instead of internal P-wave's during the measuring procedure of ASTM C1383 and it can also break the limitation on the lateral dimension of plate-like concrete elements. The thesis first introduces the nondestructive techniques for determining the thickness of plates and the behavior of stress waves genertaed by impact on a semi-infinite domain and on a plate. The behavior of the reflected P-wave is investiagted in consideration of various contact times of impact and different distances between the impactor and the receiver. Both numerical and experimental studies are performed to establish the signal analysis principle for determining the arrival time of the reflected P-wave. Results obtained from the studies show that when a relatively small contact time of impact is used in the case of far distance between the impactor and the receiver, the second upward displacement after the passage of the surface P-wave is caused by the arrival of the reflected P-wave. When a relatively larg comtact time of impact is used, the arrival of the reflected P-wave occurrs in a sine curve, which is the response of the arrival of the surface P-wave mixed with the arrival of the reflected P-wave. The inflection point of the sine curve is found to be the arrival time of the reflected P-wave and can be determined by the differential quotient DQ theory. It is concluded that the use of horizontal displacement response combined with the time-of-flight- reflection technique to estimate the tickness and P-wave speed of concrete plates is feasible.en_US
dc.description.tableofcontents目錄 摘要 I ABSTRACT II 目錄 III 表目錄 V 圖目錄 VI 第一章 緒 論 1 1-1 前言 1 1-2 研究方法 1 1-3 研究內容 2 第二章 文獻回顧 3 2-1 應力波動原理 3 2-2 應力波反射行為 4 2-2-1 應力波反射原理 4 2-3 敲擊回音法檢測原理及方法 5 2-4 版厚量測技術 7 2-4-1 ASTM C1383 7 2-4-2 反射波走時法 8 2-4-2-1 版厚頻率及遠距離反射推算厚度 8 2-4-2-2 近距離及遠距離反射推算厚度 9 第三章 研究流程與檢測原理 11 3-1 研究流程 11 3-2 檢測原理 11 3-2-1 半無限域條件下之應力波動行為 11 3-2-1-1 半無限域基本假設 11 3-2-1-2 應力波在半無限域物體表面之擾動行為 12 3-2-1-3 應力波在半無窮域物體表面之位移行為 12 3-2-2 版狀結構物應力波反射行為 13 3-2-3 配置距離與應力波位移波形之影響 14 第四章 數值分析 15 4-1 數值分析研究原理與方法介紹 15 4-2 版狀結構物應力波位移波形 16 4-2-1 近距離反射波配置(H/T<0.5) 16 4-2-2 遠距離之反射行為(H/T>2.43) 17 4-3 版底反射波到達判讀準則 19 4-3-1 近距離反射波到達判讀準則 19 4-3-2 遠距離反射波到達判讀準則 21 第五章 試體規劃及儀器設備 22 5-1 試體規劃 22 5-2 儀器設備 22 5-2-1 主要元件 22 5-3 試驗結果與討論 24 5-3-1 ASTM C1383 24 5-3-1-1表面P波波速之量測 24 5-3-1-2 敲擊回音法量測版厚頻率fT 24 5-3-1-3 量測版厚 25 5-3-2 可感敲擊器搭配單一水平位移感測器 25 5-3-2-1 表面P-波波速量測 25 5-3-2-2 ASTM C1383 量測版厚 25 5-4 應力波走時法量測版厚 25 5-4-1逐點陣列遠距離反射波(tc=20μs) 26 5-4-1-1利用頻率及遠距離反射波推算版厚 26 5-4-1-2利用近距離及遠距離反射波推算版厚 27 5-4-2不同敲擊接觸時間遠距離反射波(H=0.55m) 27 5-4-2-1利用頻率及遠距離反射波推算版厚 27 5-4-2-2利用近距離及遠距離反射波推算版厚 28 5-5 討論 29 第六章 結論與建議 30 參考文獻 31 表目錄 表4-1 數值分析採用之材料性質 34 表5-1 逐點陣列版厚及內部P波波速計算結果 35 (tc=20us) 35 表5-2 不同敲擊接觸時間於遠距離配置(H=0.55m)版厚及內部P波波速計算結果 36 圖目錄 圖2-1 應力波動行為示意圖 37 圖2-2 版試體應力波路徑示意圖 38 圖2-3 Snell’s Law示意圖 39 圖2-4 敲擊回音試驗示意圖 40 圖2-5 應力波反射示意圖 40 圖2-6 敲擊回音法於混凝土版試驗示意圖 41 圖2-7 ASTM C1383 P波波速及版厚量測法 42 圖2-8 內部P波反射前後之振幅比A2/A1與入射角之關係圖 43 圖2-9 版厚頻率及遠距離反射推算厚度配置圖 44 圖2-10(a) 短距離配置之反射波路徑 45 圖2-10(b) 長距離配置之反射波路徑 45 圖3-1 研究流程圖 46 圖3-2 研究流程細部圖 47 圖3-3 半無限域應力波動行為示意圖 48 圖3-4 無反射邊界下表面訊號(H=0.004m) 49 圖3-5 半無限域之混凝土版試體反射波擾動行為圖 50 圖3-6(a) 模擬鋼珠敲擊之半無限域垂直位移及水平位移[19] 51 圖3-6(b) P波到達訊號垂直及水平位移比較圖[19] 51 圖3-7(a) 近距離配置下混凝土版內應力波反射路徑示意圖 52 圖3-7(b) 近距離配置應力波水平位移波形圖 52 圖3-8(a) 遠距離配置下混凝土版內應力波反射路徑示意圖 53 圖3-8(b) 遠距離配置應力波水平位移波形圖 53 圖4-1 混凝土試體數值模型示意圖 54 圖4-2 接觸時間tc=12μs近距離反射波水平向行為分析圖 55 圖4-2 續 接觸時間tc=12μs近距離反射波水平向行為分析圖 56 圖4-2 續 接觸時間tc=12μs近距離反射波水平向行為分析圖 57 圖4-3 接觸時間tc=24μs近距離反射波水平向行為分析圖 58 圖4-3 續 接觸時間tc=24μs近距離反射波水平向行為分析圖 59 圖4-3 續 接觸時間tc=24μs近距離反射波水平向行為分析圖 60 圖4-4 接觸時間tc=36μs近距離反射波水平向行為分析圖 61 圖4-4 續 接觸時間tc=36μs近距離反射波水平向行為分析圖 62 圖4-4 續 接觸時間tc=36μs近距離反射波水平向行為分析圖 63 圖4-5 接觸時間tc=50μs近距離反射波水平向行為分析圖 64 圖4-5 續 接觸時間tc=50μs近距離反射波水平向行為分析圖 65 圖4-5 續 接觸時間tc=50μs近距離反射波水平向行為分析圖 66 圖4-6 接觸時間tc=60μs近距離反射波水平向行為分析圖 67 圖4-6 續 接觸時間tc=60μs近距離反射波水平向行為分析圖 68 圖4-6 續 接觸時間tc=60μs近距離反射波水平向行為分析圖 69 圖4-7 接觸時間tc=12μs反射波水平向行為分析圖 70 圖4-7 續 接觸時間tc=12μs遠距離反射波水平向行為分析圖 71 圖4-7 續 接觸時間tc=12μs遠距離反射波水平向行為分析圖 72 圖4-7 續 接觸時間tc=12μs遠距離反射波水平向行為分析圖 73 圖4-8 接觸時間tc=24μs遠距離反射波水平向行為分析圖 74 圖4-8 續 接觸時間tc=24μs遠距離反射波水平向行為分析圖 75 圖4-8 續 接觸時間tc=24μs遠距離反射波水平向行為分析圖 76 圖4-8 續 接觸時間tc=24μs遠距離反射波水平向行為分析圖 77 圖4-9 接觸時間tc=36μs遠距離反射波水平向行為分析圖 78 圖4-9 續 接觸時間tc=36μs遠距離反射波水平向行為分析圖 79 圖4-9 續 接觸時間tc=36μs遠距離反射波水平向行為分析圖 80 圖4-9 續 接觸時間tc=36μs遠距離反射波水平向行為分析圖 81 圖4-10 接觸時間tc=40μs遠距離反射波水平向行為分析圖 82 圖4-10 續 接觸時間tc=40μs遠距離反射波水平向行為分析圖 83 圖4-10 續 接觸時間tc=40μs遠距離反射波水平向行為分析圖 84 圖4-10 續 接觸時間tc=40μs遠距離反射波水平向行為分析圖 85 圖4-11 接觸時間tc=50μs遠距離反射波水平向行為分析圖 86 圖4-11 續 接觸時間tc=50μs遠距離反射波水平向行為分析圖 87 圖4-11 續 接觸時間tc=50μs遠距離反射波水平向行為分析圖 88 圖4-11 續 接觸時間tc=50μs遠距離反射波水平向行為分析圖 89 圖4-12 接觸時間tc=60μs遠距離反射波水平向行為分析圖 90 圖4-12 續 接觸時間tc=60μs遠距離反射波水平向行為分析圖 91 圖4-12 續 接觸時間tc=60μs遠距離反射波水平向行為分析圖 92 圖4-12 續 接觸時間tc=60μs遠距離反射波水平向行為分析圖 93 圖4-13 數值分析水平位移波形圖及微分商數處理分析圖(H=0.55m) 94 圖4-13 續 數值分析水平位移波形圖及微分商數處理分析圖(H=0.55m) 95 圖4-14 數值分析水平位移波形圖比較圖 96 圖4-15 數值分析模擬遠距離(H=0.55m)水平位移波形圖比較圖 97 圖5-1 試體規劃 98 圖5-2(a) 固定間距式波速量測探頭組構造圖[19] 99 圖5-2(b) 可變間距式波速量測探頭組構造圖[19] 99 圖5-3 檢測混凝土版表面P-波波速之示意圖 100 圖5-4 混凝土版表面P波波速之檢測結果波形圖 101 圖5-6 可感敲擊器表面P波速量測結果波形圖 103 圖5-7 可感敲擊器近距離反射波量測結果波形圖(H=0.015m) 104 圖5-8 逐點陣列遠距離反射波量測結果波形圖(tc=20μs,H=0.35m) 105 圖5-8 逐點陣列遠距離反射波量測結果波形圖(tc=20μs) 106 圖5-8 逐點陣列遠距離反射波量測結果波形圖(tc=20μs) 107 圖5-8 逐點陣列遠距離反射波量測結果波形圖(tc=20μs) 108 圖5-9可感敲擊器遠距離反射波量測結果波形圖(H=0.55m,tc=24μs) 109 圖5-10實驗結果水平位移波形圖及微分商數處理分析圖(tc=50μs) 110 圖5-11實驗結果水平位移波形圖及微分商數處理分析圖(tc=60μs) 111zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher土木工程學系所zh_TW
dc.relation.urihttp://www.airitilibrary.com/Publication/alDetailedMesh1?DocID=U0005-0408201012174900en_US
dc.subjecthorizontal displacement responseen_US
dc.subject水平位移zh_TW
dc.subjecttime-of-flight- reflection techniqueen_US
dc.subject應力波走時法zh_TW
dc.title利用水平位移反應量測混凝土版厚度zh_TW
dc.titleUse of the Horizontal Displacement Response to Measure the Thickness of Concrete Platesen_US
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
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