聲波傳遞技術(shù)在預(yù)制梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

劉高企

(石家莊鴻森巖土工程技術(shù)有限公司)

1 聲波傳遞技術(shù)檢測(cè)理論基礎(chǔ)

用聲波檢測(cè)混凝土質(zhì)量的方法在工程界趨于成熟，應(yīng)用此方法檢測(cè)孔道內(nèi)壓漿結(jié)石體的密實(shí)度具有良好的物理?xiàng)l件。利用聲波在介質(zhì)中的傳播速度與密實(shí)度的V=f(D)函數(shù)關(guān)系來(lái)評(píng)價(jià)壓漿結(jié)石體在孔道內(nèi)的密實(shí)度不失為無(wú)損檢測(cè)的首選方法。聲波在凝固后的漿體(以下統(tǒng)稱結(jié)石體)中傳播會(huì)有一個(gè)固定的波速，聲波在錨索中的傳播速度也是一個(gè)定值，結(jié)石體與錨索共同構(gòu)成一個(gè)結(jié)合體，結(jié)合體的波速介于錨索波速與結(jié)石體波速之間并且偏向于結(jié)石體的波速，而結(jié)合體的波速可以通過(guò)錨索波速與結(jié)石體波速的相關(guān)性關(guān)系公式計(jì)算出來(lái)。如果錨索的根數(shù)和直徑與孔道的直徑是定值且假定孔道內(nèi)結(jié)石體的密實(shí)度是100%，則相關(guān)性系數(shù)和結(jié)合體的波速為定值。在此相關(guān)性系數(shù)下以儀器采集的聲波在結(jié)合體中的傳播速度與假定密實(shí)度為100%狀態(tài)下結(jié)合體波速的相互關(guān)系作為判定預(yù)應(yīng)力橋梁孔道壓漿的密實(shí)度的指標(biāo)。由于孔道內(nèi)介質(zhì)種類(lèi)的不確定性和錨具與梁體的結(jié)合程度的復(fù)雜性等因素的影響，此方法檢測(cè)的精確度達(dá)不到100%，但是通過(guò)大量的工程實(shí)踐證明此方法檢測(cè)的可靠度在95%以上，可滿足工程要求。

2 聲波傳遞技術(shù)的應(yīng)用

2.1 檢測(cè)儀器

橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量檢測(cè)儀，是一種預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)壓漿質(zhì)量智能檢測(cè)專(zhuān)用設(shè)備。檢測(cè)儀主要由聲波發(fā)射震源、檢波器、主機(jī)和分析處理軟件等幾部分組成。

2.2 檢測(cè)原理

利用彈性波的傳播機(jī)理。震源從預(yù)應(yīng)力管的一端輸入彈性波信號(hào)，預(yù)應(yīng)力管的另一端接收此彈性信號(hào)，根據(jù)彈性波的入射信號(hào)和傳播輸出信號(hào)，再利用彈性波在此預(yù)應(yīng)力管不同結(jié)構(gòu)傳播的傳導(dǎo)函數(shù)來(lái)計(jì)算分析橋梁預(yù)應(yīng)力管的壓漿質(zhì)量。

2.3 檢測(cè)過(guò)程

測(cè)量前，我們分別將聲波信號(hào)發(fā)射源、檢波器連接至儀器主機(jī)，接收器的磁鐵吸附在錨具上(事先對(duì)錨具進(jìn)行清理預(yù)留好檢波器吸附位置)。連接好儀器后開(kāi)啟主機(jī)進(jìn)行測(cè)量參數(shù)的設(shè)置，然后就可以進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)量時(shí)，發(fā)射源把彈性波信號(hào)傳遞給錨具，信號(hào)通過(guò)波紋管內(nèi)壓漿體和鋼絞線傳播，檢波器將接收到的信號(hào)傳入儀器主機(jī)，在主機(jī)上以波形的方式顯示信號(hào)。為保證采集信號(hào)的可靠性，我們多次采集信號(hào)，選取相近的三組信號(hào)保存，供后期數(shù)據(jù)的處理與分析。

每條壓漿波紋管逐次以上述步驟進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)保存在儀器存儲(chǔ)單元。

在正式測(cè)量之前，用上述測(cè)量方式，選取張拉完成但未壓漿的梁板進(jìn)行參數(shù)采集實(shí)驗(yàn)及對(duì)本梁板混凝土進(jìn)行參數(shù)采集，獲取鋼絞線中聲波速度和混凝土中聲波速度，收集波紋管尺寸、施工記錄、壓漿試塊強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)等資料以供數(shù)據(jù)分析之用。

2.4 數(shù)據(jù)分析

測(cè)量結(jié)束后，每個(gè)波紋管上采集到的數(shù)據(jù)文件通過(guò)數(shù)據(jù)線導(dǎo)入電腦，用專(zhuān)業(yè)分析軟件，結(jié)合試驗(yàn)采集到的各種參數(shù)，經(jīng)過(guò)分析處理與計(jì)算便可得到每個(gè)孔的壓漿密實(shí)度值，以百分比的形式顯示。

3 對(duì)比試驗(yàn)

選取部分檢測(cè)結(jié)果低于75%的預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行了補(bǔ)漿前后對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如下。

表1 補(bǔ)漿量統(tǒng)計(jì)表

表2 復(fù)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表3 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表

通過(guò)以上比對(duì)試驗(yàn)可以看出波紋管壓漿量的增加、密實(shí)度的提高、檢測(cè)數(shù)據(jù)的變化量三者之間的正向相關(guān)性。

4 結(jié)論

(1)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量的好壞直接影響預(yù)應(yīng)力梁板的使用壽命及安全。

(2)聲波傳遞技術(shù)用來(lái)檢測(cè)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量速度快、檢測(cè)結(jié)果可靠，為孔道壓漿質(zhì)量提供了一種快速普查手段。