錨桿無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用

李世春

（北京中交橋宇科技有限公司，北京 100176）

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的箱梁腹板內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力在提高箱梁腹板抗剪能力、預(yù)防腹板豎向和斜向裂縫的發(fā)生起著不可替代的作用。由于受到以往施工工藝和技術(shù)水平等因素的限制，部分橋梁豎向預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量難以得到保障，應(yīng)及時(shí)對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的長(zhǎng)度和灌漿密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力有效性進(jìn)行評(píng)估，從而確保該類橋梁安全運(yùn)營(yíng)。本文以黃花園大橋豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋長(zhǎng)度和灌漿飽滿度檢測(cè)為例，對(duì)錨桿無(wú)損檢測(cè)儀RSM－SBT在橋梁豎向預(yù)應(yīng)力檢測(cè)中的應(yīng)用方法，注意事項(xiàng)及其局限性進(jìn)行探索，為今后此類工程提供寶貴經(jīng)驗(yàn)和參考。

1 工程概況

黃花園大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為（137.16＋3×250＋137.16）m 的5 跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，全長(zhǎng)1 024.32m。左右幅分離，每幅箱梁為單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，箱梁頂寬15 m，底寬7 m，梁高4.3～13.8 m。設(shè)計(jì)荷載：汽車－超20 級(jí)，掛車－120，人群荷載3.5kN／m2，地震烈度：按七度設(shè)防，該橋1996－12－26開工，1999年年底竣工。

2 該橋豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋主要病害

根據(jù)養(yǎng)護(hù)單位的歷年檢查，黃花園大橋箱梁底面豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋脫落情況較為嚴(yán)重，箱梁底面脫落的預(yù)應(yīng)力鋼筋分別在2004年、2008年和2010年進(jìn)行過(guò)3次集中整治處理。2011年2 月又在橋面發(fā)現(xiàn)多處坑槽，疑似豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋露頭。

3 檢測(cè)方法及結(jié)果

3.1 錨桿無(wú)損檢測(cè)儀的基本理論

利用聲頻應(yīng)力波（簡(jiǎn)稱聲波）對(duì)露頭豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行灌漿飽滿度無(wú)損檢測(cè)。若預(yù)應(yīng)力管道中存在注漿不密實(shí)段，則復(fù)合桿件的截面積及波阻抗發(fā)生變化，在波阻抗差異界面將產(chǎn)生反射應(yīng)力波，桿中反射應(yīng)力波的相對(duì)能量強(qiáng)度與注漿密實(shí)度差異程度有關(guān)。一般密實(shí)度越好，反射波的能量越強(qiáng)，衰減越慢；不密實(shí)區(qū)段越多，則波阻抗界面越多，反射應(yīng)力波越多。

當(dāng)桿端頭被激發(fā)應(yīng)力波后，錨桿端頭的應(yīng)力波動(dòng)能為

其中，反射波能量

式中：m為單位質(zhì)量；v為錨桿端頭質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度；E0為桿端入射波能量，固定激發(fā)方式時(shí)可視為常量。

如果以桿長(zhǎng)作為變量代替時(shí)間變量，得到

把反射波能量與入射波能量的比值作為錨桿的應(yīng)力波能量反射率：

η＝ES／E0.

式中：當(dāng)?shù)扔阡摻铋L(zhǎng)度L時(shí)，即為鋼筋全長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射波總動(dòng)能，鋼筋應(yīng)力波能量反射率與鋼筋注漿密實(shí)度存在一定的相關(guān)關(guān)系。

D＝（1－βη）×100%.

3.2 試驗(yàn)標(biāo)定

結(jié)合本次檢測(cè)具體情況，進(jìn)行本次標(biāo)定試驗(yàn)。本次標(biāo)定有：①對(duì)桿體波速進(jìn)行標(biāo)定，用來(lái)指導(dǎo)本項(xiàng)目實(shí)際的實(shí)測(cè)桿長(zhǎng)計(jì)算；②對(duì)鋼筋中間機(jī)械接頭的不同狀態(tài)進(jìn)行模擬，確定本次實(shí)際檢測(cè)的桿底信號(hào)位置和機(jī)械接頭位置。

針對(duì)試驗(yàn)標(biāo)定內(nèi)容，設(shè)置5個(gè)工況，其中工況1是進(jìn)行桿體波速標(biāo)定，其余工況是進(jìn)行接頭（套筒）狀況模擬，見圖1。標(biāo)定試驗(yàn)部分波形如圖2所示。

圖1 試驗(yàn)標(biāo)定的工況設(shè)置

圖2 工況1：桿體波速標(biāo)定波形

通過(guò)本次標(biāo)定試驗(yàn)，可得出：

1）桿體波速為5 200m／s；

2）在中間套筒接頭密實(shí)的情況下，可以測(cè)得整個(gè)鋼筋體系的桿長(zhǎng)（即上下兩根鋼筋），中間的套筒接頭在信號(hào)中沒(méi)有明顯反應(yīng)；

3）儀器對(duì)桿底擴(kuò)徑（即工況4）沒(méi)有相應(yīng)的反應(yīng)信號(hào)；

4）對(duì)于中間套筒處，機(jī)械接頭不密實(shí)的情況下，儀器可得到第1段鋼筋的反射信號(hào)，未測(cè)到底部第2段鋼筋的響應(yīng)信號(hào)。

3.3 檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)標(biāo)定結(jié)論和參數(shù)，對(duì)5根豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行檢測(cè)，其中4根墩頂長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼筋由于受鋼筋本身機(jī)械接頭的影響，不能對(duì)其整體質(zhì)量做出判斷；跨中較短的1根預(yù)應(yīng)力鋼筋被評(píng)定為合格。

4 注意事項(xiàng)及局限性

1）測(cè)試前，對(duì)桿體波速和桿系波速進(jìn)行標(biāo)定十分重要的，各橋使用的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋規(guī)格不同、材質(zhì)不同，其相應(yīng)的波速也不同；

2）測(cè)試過(guò)程中，對(duì)測(cè)試的預(yù)應(yīng)力鋼筋頭，必須進(jìn)行打磨，從而是探頭和待檢鋼筋較好的耦合；

3）對(duì)每根預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)采集多個(gè)波形，對(duì)采集的波形進(jìn)行初步判斷，各次采集的波形一致較好方可；

4）測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)避免車輛通過(guò)或大型機(jī)械作業(yè)，從而避免采集的波形受到干擾。

5）較長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力鋼筋，中間可能有套筒接頭，若上下兩端鋼筋接觸不好，儀器很難測(cè)出下面一段鋼筋的波形，這也是這種方法的局限性。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采用錨桿無(wú)損檢測(cè)儀對(duì)重慶市花黃園嘉陵江大橋的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的檢測(cè)，是對(duì)鋼筋長(zhǎng)度和灌漿密實(shí)度檢測(cè)方法的一次大膽創(chuàng)新和探索，實(shí)踐證明錨桿無(wú)損檢測(cè)儀對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的長(zhǎng)度和密實(shí)度檢測(cè)是可行的，同時(shí)也具有一定的局限性。

［1］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ／T 182－2009 錨桿錨固質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］JTG H11－2004公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［3］GB50086－2001 錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2001.

［4］JTG H10－2009公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［5］中冶集團(tuán)建筑研究總院.CECS22：2005 巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，2007.

［6］GB／T14370－2007 預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器［S］.北京：人民交通出版社，2007.

［7］丁志軍，杜軍，盧彭真.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在道橋工程中的應(yīng)用與發(fā)展［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2005，7（1）：26－28.