基于模式匹配的网格扫描法在高铁线下结构检测中的应用

高铁是连接地区交通的纽带,我国计划2030年将建成近4万km的高速铁路,形成八横八纵铁路网;但是高速铁路线下结构在长期的运营中会产生如混凝土裂缝、结构层脱空、砂浆层离隙等病害。高速铁路线下结构病害检测要求效率高、精度高、设备集成化程度高;针对高铁线下结构的典型病害CA砂浆层脱空及离隙,提出了基于模式匹配法的网格化扫描检测方法,该方法基于线下结构标准设计,考虑砂浆层离隙的空间分布特征,建立三维有限元模型;通过数值模拟,模拟不同病害下网格化扫描法接收的弹性波响应,完成病害特征匹配库;通过多轮匹配、权重值矩阵和阈值函数,设计了模式匹配算法,对匹配的结构损伤识别要素进行敏感性分析,通过合理设计网格尺寸实现病害平面分布20 cm内的精确评价。设计了网格化检波器阵列,成功应用到沪杭高铁虹桥站线下结构检测中,完成线下结构快速、实时、定量化的病害检测。