橋梁檢測中錨桿無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

張睿 劉智琦

摘要：以某橋梁上部結(jié)構(gòu)建設(shè)工程為研究對象，深入分析錨桿無損檢測技術(shù)的應(yīng)用效果，首先從錨桿無損檢測技術(shù)的發(fā)展和原理出發(fā)，在分析錨桿錨固質(zhì)量評價要求基礎(chǔ)上，綜合討論錨桿無損檢測技術(shù)在橋梁檢測中應(yīng)用，實踐可知，通過錨桿無損檢測技術(shù)應(yīng)用能夠識別橋梁鋼筋等材料的質(zhì)量，可以給后續(xù)工程提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

【關(guān)鍵詞】橋梁檢測；錨桿無損檢測；技術(shù)；應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力連續(xù)鋼構(gòu)橋梁中箱梁腹板結(jié)構(gòu)部分，其主要作用可以大大提升整體橋梁工程的抗剪性能，同時還能夠防止橋梁結(jié)構(gòu)部分出現(xiàn)豎向、斜向裂縫的問題。在工程中，由于施工工藝存在很多的缺陷和不足，導(dǎo)致工程質(zhì)量存在較大問題，應(yīng)該采取有效措施，確保預(yù)應(yīng)力鋼筋長度和灌漿密實度達(dá)到要求。

1.檢測基本原理

1.1 錨桿無損檢測研究發(fā)展

目前，錨桿無損檢測技術(shù)已廣泛運用于橋梁檢測過程中。自二十世紀(jì)80年代開始，瑞典的研究人員就已經(jīng)逐漸研發(fā)該技術(shù)，并且應(yīng)用到了錨固質(zhì)量無損檢測儀器Boltometer。該設(shè)備是在錨桿外露端部位置上激發(fā)超聲波，然后在另一側(cè)設(shè)置有接收器，可以接收超聲波，從而可以通過反射波的幅值，最終確定注漿密實度參數(shù)。而在80年代中，鐵道科學(xué)院在該設(shè)備的基礎(chǔ)上，研發(fā)出了能量穩(wěn)定的M-7錨桿檢測儀用來檢測密實度參數(shù)，并且于2009年我國的主管機構(gòu)中也發(fā)布了兩本關(guān)于錨桿無損檢測技術(shù)規(guī)程，這也說明了我國的無損檢測技術(shù)逐漸進(jìn)入到了城市發(fā)展的階段中。

1.2 工作原理

對于工程中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸中圓柱體的直徑d要比長度L小很多，也就是L>>d，那么該結(jié)構(gòu)中應(yīng)該利用彈性波中一維桿理論進(jìn)行綜合分析。錨桿是將鋼筋與錨固材料膠結(jié)連接起來，其與周邊環(huán)境中的巖土有著比較大的彈性波波阻抗差異，從而可以通過彈性波理論對錨桿實施無損檢測處理，此時可以將錨桿作為一維彈性桿件，然后利用其來確定錨桿質(zhì)量。在應(yīng)用的過程中，錨桿體系中所存在的波阻抗存在差異的界面中，彈性波就會在該階段中產(chǎn)生反射的反應(yīng)。然后通過設(shè)備測定反射信號的頻率、幅值以及反射波的時間等參數(shù)，進(jìn)而可以準(zhǔn)確了解錨固狀態(tài)和工程中所存在的質(zhì)量缺陷問題。

1.3彈性波傳播機理與桿系波速

工程錨桿結(jié)構(gòu)中所存在的彈性波傳遞過程中，其能量可以逐漸的分成兩個方向進(jìn)行傳播，一部分是在錨桿的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行傳播，此處的頻率會比較高，但是會快速的衰減變?nèi)?；另外一個部分是沿著錨固體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播，此處的頻率比較低，而衰減比較慢，然后在桿底或者缺陷的位置上直接將其反射到傳感器中，被接收的是錨桿和錨固體傳播的混合波，其速度要明顯高于錨固介質(zhì)，而低于錨桿。從當(dāng)前的彈性波在粘滯彈性介質(zhì)中的傳播具體情況來分析，其傳播速度會因材料的力學(xué)性質(zhì)而不同，同時與彈性波頻率存在直接的關(guān)系。因此，錨桿桿體波速與桿系波速是不同的，通常情況下，桿體波速會比桿系波速要大，其差異性會因為波長、錨桿直徑、膠粘物厚度尺寸、膠粘物波速等方面而不同。對錨桿長度在進(jìn)行數(shù)據(jù)計算的過程中，可以通過波速平均值進(jìn)行綜合分析密實度參數(shù)。因為桿系平均波速會因為外部因素的影響，并不能準(zhǔn)確確定與密實度存在的關(guān)系，但是在實測過程中，應(yīng)該綜合分析桿長度檢測的精度與密實度參數(shù)存在直接的聯(lián)系。

2.錨桿錨固質(zhì)量評價

2.1錨桿長度

錨桿長度會給工程質(zhì)量產(chǎn)生非常大的影響，在實際的檢測過程中，應(yīng)該綜合分析所有的數(shù)據(jù)，作為依據(jù)。如果錨桿測量的長度達(dá)到了設(shè)計方案中所規(guī)定的95%或者更長，同時長度未能達(dá)到0.5m，這也就表示其錨桿長度可以達(dá)到工程的要求，否則判定為不合理，應(yīng)該采取必要的處理之后，才能應(yīng)用到工程中。

2.2錨固密實度

錨桿體結(jié)構(gòu)內(nèi)部如果存在有非常嚴(yán)重的空漿結(jié)構(gòu)部分，應(yīng)該通過確定空間段長度確定灌漿密實度參數(shù)，從而可以以反射波與入射波能力比較最終確定密實度數(shù)據(jù)，此時可以經(jīng)過計算確定密實度參數(shù)。這種方法計算出的最終數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度比較高，可以達(dá)到工程施工的需要，對于改善工程的質(zhì)量來說也是非常有益的。

3.工程概況

某橋梁上部結(jié)構(gòu)部分設(shè)計為137.16m+3×250m+137.16m連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式，橋梁的總長度達(dá)到了1024.32m，橋面分為左右兩幅，每幅中的箱梁都屬于單箱單室的預(yù)應(yīng)力形式，上部寬度為15m、底部寬度為7m，梁體高度4.3～13.8m。該橋梁自2009年底施工結(jié)束并且正式運行。 通過深入分析當(dāng)前養(yǎng)護(hù)管理相關(guān)的資料并且與養(yǎng)護(hù)管理人員進(jìn)行溝通和交流，發(fā)現(xiàn)該橋梁的底部預(yù)應(yīng)力鋼筋存在有脫落的現(xiàn)象，并且在運營之后的幾年中已經(jīng)持續(xù)進(jìn)行了三次大修。而進(jìn)入到2013年之后，該橋梁逐漸出現(xiàn)了更為嚴(yán)重的坑槽等病害，深入分析其出現(xiàn)的原因，多數(shù)是因為豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋露頭所導(dǎo)致的。

4.檢測方法及結(jié)果

4.1試驗標(biāo)定

根據(jù)所檢測的主要情況進(jìn)行標(biāo)定試驗。其主要包含了：（1）桿體波速，該參數(shù)主要可以確定所需要檢測的桿體長度參數(shù)。（2）準(zhǔn)確反應(yīng)出鋼筋中間部分的機械形態(tài)，且也能反應(yīng)出本次桿底信號發(fā)出的具體位置以及接頭位置。在試驗過程中，可以將詳細(xì)的分成5種具體的工況形式，其中第1種就是進(jìn)行桿體波速參數(shù)的標(biāo)定，其他的都是接頭的標(biāo)定。

通過試驗數(shù)據(jù)結(jié)果可以總結(jié)出如下的結(jié)論：（1）桿體波速為3000m/s。（2）如果中間位置上的套筒接頭密實度可以達(dá)到比較高的狀況，就能夠確保所檢測的鋼筋桿長參數(shù)，在接頭位置并沒有檢測出明確的反饋信號。（3）檢測設(shè)備在進(jìn)行工況4中的桿底擴徑檢測過程中，并沒有接收到明顯的信號。（4）中間套筒結(jié)構(gòu)上，如果密實度存在問題，檢測設(shè)備將可以獲取第1段信號的反射，但是并不會獲取第2段的信號。

4.2檢測結(jié)果

從最終的檢測結(jié)果以及所獲得的技術(shù)參數(shù)分析，經(jīng)過比較上述所測的5根桿體數(shù)據(jù)信息，其中的4根鋼筋結(jié)構(gòu)存在缺陷問題，而無法判斷整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，跨中較短的位置有1根預(yù)應(yīng)力鋼筋可以滿足實際工作的需要。

5.注意事項及局限性

（1）在對錨桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測時，需要掌握全面的技術(shù)資料，同時還應(yīng)該深入的了解地質(zhì)條件和錨桿類型等信息，在該階段中，選擇合適的施工工藝對于最終結(jié)果有著直接的影響。

（2）檢測實施前，應(yīng)該對自由狀態(tài)的錨桿進(jìn)行檢測，同時還應(yīng)該明確各種不同的結(jié)構(gòu)材料的傳播波速。（3）錨桿外露位置長度不能超出限度，同時還應(yīng)該確保端頭位置上的平整性、清潔性符合要求，傳感接頭緊密連接。（4）檢測過程中要停止任何施工。為了可以全面提升數(shù)據(jù)的精確度，要盡量的避免外部因素造成的影響，還應(yīng)該確保光滑度達(dá)標(biāo)，不能存在振蕩問題，使得檢測施工能夠順利完成，保障結(jié)果的準(zhǔn)確性。（5）全面分析測試信號，綜合分析其錨固密實度對波速所存在的影響，還要綜合考慮到聲波、幅值、波形的等具體的情況，從而可以最終達(dá)到準(zhǔn)確檢測的需要。（6）對于預(yù)應(yīng)力鋼筋長度過長的情況，在其中間位置需布置有套筒結(jié)構(gòu)，此時如果各個結(jié)構(gòu)部分接觸良好，設(shè)備就不會探測出反射波形信號，從而導(dǎo)致了最終檢測結(jié)果的不準(zhǔn)確，整個檢測施工也難以順利的進(jìn)行。

6.結(jié)束語

錨桿無損檢測法是用來確定預(yù)應(yīng)力鋼筋長度和密實度等參數(shù)的有效技術(shù)。從當(dāng)前實際檢測結(jié)果來分析，該技術(shù)可以大大提升工程質(zhì)量，具備非常強的實用效果，但是還存在很多的問題，需要加強研發(fā)，切實提升技術(shù)水平，滿足橋梁建設(shè)的需要，為我國交通事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步起到積極的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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