古建筑木构件材料主要力学性能检测方法研究

为在不损害木构件功能情况下,于现场快速、有效地检测评估出构件材料的主要力学性能,以北京圆明园正觉寺鼓楼拆卸下来的落叶松材为试验对象,对力学试件进行应力波传播速度、微钻阻力、密度等检测,力图以微钻阻力与应力波速度平方的乘积（应力波-阻力模量）作为评估木构件材料力学性能的指标。经过与传统力学性能检测方法的检测结果对比发现：...     

木构件材料力学性能快速检测研究

木材的各项力学性能是反映木材综合利用价值的重要指标,如何快速预测出其各项指标,更好的运用木材,一直是相关工作者努力的方向。以木建筑常用材料——红松和落叶松2种木材为研究对象,运用微钻阻力仪和应力波测试仪分别对其进行力学性能快速检测,并将检测结果与传统力学试验机检测结果进行对比分析。结果表明,这2种方法都适于快捷检测评估木构件材料力学性能,其中对于红松,宜选用应力波速度检测弹性模量和抗弯强度2项性能;对应落叶松来讲,宜选用微钻阻力检测弹性模量、抗弯强度、抗压强度3项性能。     

古建筑圆柱形木构件内部缺陷筛查方法研究

为了快速、有效地筛查出古建筑木构件内部的缺陷,并估算其大小（尺寸）,使用Fakopp应力波检测仪和微钻阻力仪,在尽可能小的损伤情况下,快速筛查古建筑圆柱形木构件内部缺陷及其大小（尺寸）。并选取北京市古建筑常用木材落叶松（圆盘）进行验证试验。结果表明,利用Fakopp应力波检测仪和微钻阻力仪可以现场筛查古建筑木构件的内部缺陷及其大小（尺寸）。      

面向古建筑木构件内部缺陷勘测的应力波临界速度确定

利用Fakopp应力波检测仪对北京市古建筑中较常使用材落叶松、琼楠、杉木进行检测,结合统计学中置信区间估算方法,处理应力波仪检测出的应力波在健康材料中的传播速度,总结出一套古建筑木构件现场缺陷检测的应力波传播临界速度的计算方法,期望利用此方法建立一个应力波速度检测依据,使在今后现场检测当中能快速、准确判断出古建筑木构件中是否存在缺陷及缺陷的位置,以便进一步的检测.     

古建筑木构件缺陷及评价残余弹性模量的初步研究

以现场检测古建筑木构件的缺陷和评价残余弹性模量为目的,采用三维应力波的方法对保国寺大殿C1柱进行了现场勘查。结果表明:三维应力波无损检测技术可较好地进行现场古建筑木构件内部缺陷的检测,不仅可以现场检测同一高度截面内的缺陷状况,而且还可以现场检测不同高度的截面之间的缺陷状况;通过波速在不同截面之间的变化状况,说明柱子的缺陷主要存在于近地面区域;三维应力波无损检测技术还可较好地进行现场古建筑木构件平均残余弹性模量评价,传感器之间的距离对柱子的平均残余弹性模量的测定影响相对较小。     

应力波技术检测古建筑木构件残余弹性模量的初步研究

采用无损检测技术对古建筑木结构安全进行定量评价,对古建筑木结构维修和保护具有重要的现实意义。采用应力波测定仪FAKOPP对塔尔寺大金瓦殿的脊檩、檩、梁、承椽檩、房椽等五种木构件的动弹性模量进行了测定,结果表明:应力波无损检测可以有效的测定残余木构件的力学强度,不同种类木构件弹性模量保持率与其承重作用大小相关。     

明十三陵裕陵修缮工程中的木构件无损检测

北京明十三陵裕陵地面上的建筑损害严重,残留建筑的木结构承重构件(梁、柱)需要逐一排查、鉴定,以最大 程度地留用原有的木构件。本文对这些木构件进行了检测、评估。根据实际情况,方城明楼等建筑的木结构被拆 下落地后检测,三座门、神木等木结构构件在原结构上(未拆卸)检测。首先对木构件进行树种鉴定,然后利用外观 分等,再用应力波和微钻阻力检测等无损检测方法对梁、柱承重类木构件(共62 根)缺陷(内、外)进行检测。结果 表明:几乎所有承重木构件都存在不同程度的腐朽、裂纹等缺陷,其中大部分承重木构件(41 根)存在大范围缺陷, 已不可再用;少部分承重木构件(21 根)存在可修补的缺陷,修补后可再用。本次检测成果,为工程设计、施工方提 供了具体、可靠的木构件缺陷状况资料,为裕陵修缮工作提供了可靠的技术支持      

基于微钻阻力的落叶松弹性模量快速检测

以落叶松(Larix gmelinii)新鲜材、古建筑旧材为试验材料,运用微钻阻力仪对其内部的微钻阻力进行了快速检测,分析微钻阻力与两种落叶松材弹性模量之间的相关性及利用微钻阻力快速评估木材弹性模量的可行性.结果表明,对于新鲜落叶松材料,其微钻阻力检测值与弹性模量呈显著线性相关,可以利用微钻阻力较好地评估其弹性模量,且二者相关系数为0.831 9;对于古建筑的落叶松材料,利用微钻阻力快速检测弹性模量的精度则相对较差,二者相关系数为0.341 5,需结合其他检测指标综合进行判断.     

金中都水关遗址木结构无损检测与评估

  目的  金中都水关遗址有约870年的历史，是金中都现存最大的遗址。其中木结构作为遗址的基础和主体，在整个水关结构中起到了重要的作用。探明水关遗址木结构的详细组成，无损检测和评估木构件的缺陷状况，旨在为金中都水关遗址修缮、保护提供依据，为同类型的地下木结构的无损检测和评估提供借鉴。  方法  首先对木结构现场进行勘测、校对，获得擗石桩、基础木桩、衬石枋3类木构件的典型尺寸、位置、数目及相互关联等信息，还原水关木结构模型；其次，根据3类木构件各自特征，以其中的236根木构件为对象，进行现场检测和实验室分析，包括敲击、尺寸测量、含水率测量、微钻阻力检测和树种鉴定等；最后，汇总现场检测和实验室分析所获得的信息，对被测木构件状况给予分等，并归纳木构件腐朽缺陷存在规律。  结果  重构了金中都水关遗址木结构三维模型，发现木结构应当由204根擗石桩、771根基础木桩、92根衬石枋组成；遗址木构件主要缺陷形式为腐朽及腐朽导致的材料缺失，次要形式为裂纹；从单根木构件来讲，地面以上部分腐朽程度相对较轻，而地面以下部分腐朽程度相对严重；遗址木构件树种以落叶松为主，樟子松为辅。  结论  金中都水关遗址木结构整体状况较差，未发现状况良好的A等木构件。在3类木构件中，擗石桩的整体状况相对最好，基础木桩的整体状况相对最差。实践证明，对水关遗址木构件的缺陷状况，综合利用敲击、尺寸测量、含水率测量和微钻阻力检测等进行检测、评估是可行的。      

红松活立木内部腐朽程度的定量检测1）

在凉水实验林场（凉水国家级自然保护区）选取了21个红松活立木截面,用Arbotom应力波测试仪和Resistograph阻抗仪进行腐朽程度检测,得到两种检测方法的腐朽程度表征,即应力波传播速度与阻抗仪阻力曲线。用生长锥在各个横截面上分别取2根长度为25 cm的木芯,在实验室测得木芯质量损失率和含水率。然后利用最小二乘法分别建立应力波传播速度和阻抗仪阻力损失值与木材质量损失率的线性方程,进而分析应力波与阻抗仪检测表征与木材腐朽程度的关系。结果表明：应力波传播速度与质量损失率之间有较强的负相关关系（R＝0．698,P＜0．01）,且应力波检测结果需要根据影响因素进行适当修正。阻抗仪阻力损失值与质量损失率之间有显著的正相关关系（R＝0．851,P＜0．01）。两种方法都能有效地检测活立木的腐朽程度。     

不同含水率下利用电阻与应力波断层成像定量检测木材腐朽

通过对不同含水率的山杨原木试件进行检测,分析了含水率对腐朽和健康木材电阻与应力波传播速度的影响,及其对2种检测技术误差率的影响.结果表明:(1)随着含水率的提高,原木试件健康和腐朽区域的电阻均先减小后趋于平稳,但相同含水率下,腐朽区域木材电阻低于健康木材;(2)采用电阻断层成像仪检测腐朽缺陷面积的误差率随含水率的提高有差异(最大误差率为37.83%,最小误差率为2.48%),含水率在36.13%~81.79%时误差较小,腐朽缺陷检测较接近真实值;(3)应力波传播速度随着木材含水率的提高先降低后趋于平稳.应力波二维图像检测腐朽缺陷面积的准确率随着含水率的变化也有差异,最大误差率为52.61%,最小误差率为17.78%,腐朽缺陷检测准确性比较高的含水率为20.23%~71.58%;(4)通过2种方法测试腐朽缺陷面积的对比研究,结果表明电阻断层成像的腐朽缺陷识别优于应力波二维图像.     

用应力波频谱分析技术检测原木中的腐朽

运用应力波技术得到了原木中的频谱图,分析得出:谱线下的面积与产生这种频率范围所对应的木材的成分多少有正相关关系,腐朽成分越多与之对应的这种频率范围下的面积越大,对应于好的木材也是如此,因此可用频谱面积的大小来表示被测木材成分的多少。通过对已知内部腐朽情况的原木试样进行测试,得到了原木横截面上不同位置正常木频谱图,该频谱与原木实物正常木和腐朽木的分布一致,证实了频谱分析法有较高的正确性和测定木材内部腐朽分布的直观性。因此应力波频谱分析技术在无损检测木材内部的不同成分和分布方面是切实可行的。     

基于阻抗仪和ERT技术的红松内部腐朽定量检测

为了定量表征红松活立木内部腐朽情况,在黑龙江省五营国家森林公园选取了15棵有不同腐朽程度的红松,应用Resistograph树木微钻阻抗仪和PiCUS Treetronic树木电阻断层成像仪得到南北向与东西向的微钻阻力变化和同样高度上的截面电阻率分布图,对比分析阻抗仪测量方向上的电阻率变化和微钻阻力变化。用树木生长锥在样木的测量位置附近各取南北向与东西向的木芯,将其带回实验室测量质量损失率。将微钻阻力的下降幅度定义为阻力损失,对阻力损失和木芯质量损失率进行回归分析。还用腐朽和健康部分的电阻率均值定义了电阻率的异常程度, 并对其和阻力损失进行了回归分析。以阻抗仪为基准在电阻率分布图上对腐朽部位定位,应用监督分类的方法在图上将腐朽与健康部分区分出来,并计算腐朽面积所占比例。然后用最小二乘法将算得的比例与木芯质量损失率作回归分析。结果表明:平均阻力损失与木芯质量损失率之间存在显著的线性相关关系,阻抗仪可以较准确地表征一维直线上的腐朽情况;微钻阻力变化曲线上发生阻力值明显下降的位置对应的电阻率也会发生明显变化,阻力损失值和电阻率异常程度存在显著指数关系,还能推断出电阻断层成像检测对于轻度腐朽更加敏感,而阻抗仪检测对较严重的腐朽更加敏感;联合阻抗仪和电阻断层成像技术能够确定腐朽的位置和面积,得到的腐朽面积所占比例与木芯质量损失率有显著线性相关关系。      

木材动态弹性模量测量中节子对于应力波传播的影响

为了探讨振动法测量木材动态弹性模量时应力波波速的差异性,以油松、马尾松和杉木的锯材为试验材料,通过横向振动测量与纵向敲击法测量,研究其节子对木材应力波传播速度和弹性模量的影响。结果表明:随着节子质量的增大,引起纵向振动频率减小,应力波波速减小;在节子总质量不变的情形下,节子数量越多,应力波波速也越小;节子尺寸大小与应力波波速成反比,节子质量越大,应力波波速越小。木材节子影响了应力波波速及弹性模量,也影响了木材自身的品质。     

单轴加载下混凝土超声波与声发射联合特性试验研究

本研究通过混凝土试件在单轴向受压下的试验研究,对比了不同强度等级立方体和棱柱体试件对超声波波速的影响,分析超声波及声发射参数随应力的变化关系。试验结果表明:强度等级越高的混凝土超声波波速时间稳定性表现越好;棱柱体超声波稳定性优于立方体试件;在工作应力为极限破坏应力的20%~70%阶段,超声波波速下降缓慢,声发射撞击数增加,能量和振铃计数呈突发式增长;当工作应力大于混凝土的极限破坏应力70%后,超声波波速明显下降,声发射活动急剧增加。提出划分应力阶段对2种检测方法进行分析,为混凝土结构工作应力状态的检测提供参考。     

辐射松层板抗弯性能的指接参数优化及无损检测研究

[目的]通过对辐射松层板指接工艺的研究,优化指接过程中的参数,提高指接层板的力学性能;基于应力波方法,开展对指接层板抗弯性能的无损检测研究,提高指接层板的强度稳定性.[方法]通过预试验过程确定端压,选择4种不同指长的铣刀,设定3种不同嵌合度大小,研究3因素对指接层板抗弯性能的影响,进而从中选出较优指接参数组合并与标准比...