超聲回彈法在檢測橋梁中的技術(shù)應(yīng)用分析

劉善友

摘 要：隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷進(jìn)步，在橋梁結(jié)構(gòu)的建造過程當(dāng)中，需要對(duì)樁基的完整性做出分析和測量，在進(jìn)行測量的過程當(dāng)中，很多地方都已經(jīng)應(yīng)用到了超聲波檢測方式，在此種情況下就需要對(duì)其技術(shù)在應(yīng)用的過程當(dāng)中的應(yīng)用做出分析和研究。在本文當(dāng)中，首先對(duì)超聲回彈法的基本技術(shù)原理做出了分析;其次在實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，進(jìn)行橋梁檢測中對(duì)于超聲回彈法的應(yīng)用，最終利用其先進(jìn)的超聲波檢測技術(shù)來對(duì)橋梁的相關(guān)部位做出了分析檢測。

關(guān)鍵詞：超聲回彈法;橋梁;技術(shù)應(yīng)用

前言：

近年來，隨州我國的交通在不斷的得到增大，我國大批既有橋梁相繼進(jìn)入老化時(shí)期，因此為了確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營，急需提升橋梁檢測工作方法，對(duì)橋梁檢測方法的研究和分析也越發(fā)得到重視?，F(xiàn)在越來越多的現(xiàn)代檢測方法及檢測技術(shù)應(yīng)用到國內(nèi)外的橋梁檢測方法，而目前動(dòng)力試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)、無損試驗(yàn)等是橋梁檢測中常用的試驗(yàn)方法。而在無損試驗(yàn)方法中，超聲回彈法最普遍。超聲回彈綜合法利用測強(qiáng)曲線，再通過利用將實(shí)際超聲結(jié)果及回彈結(jié)果結(jié)合曲線即可推斷出橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，其中測強(qiáng)曲線由試驗(yàn)混凝土所得的抗壓強(qiáng)度跟非破損參數(shù)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系所得出的曲線。

1 超聲回彈法的基本技術(shù)原理

回彈法，即為充分的利用其傳力桿當(dāng)中所存在彈簧驅(qū)動(dòng)的下的重錘來對(duì)混凝土所產(chǎn)生的荷載力，通過記錄重錘之間每次反彈的距離，來對(duì)其距離的初始變化程度做出相對(duì)應(yīng)的計(jì)算。利用此種方式計(jì)算下的指標(biāo)可以對(duì)混凝土的表面做出基本的判斷和測量。其中的回彈值反映了混凝土彈性性能以及塑性性能，利用重錘彈擊的前后混凝土表面能量的變化表示，通過實(shí)驗(yàn)歸納法總結(jié)回彈值與混凝土強(qiáng)度之間的一元回歸公式或者回彈值、混凝土強(qiáng)度與其主要影響因素之間的二元公式建立其關(guān)系表達(dá)式。以上回歸公式由大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與不同函數(shù)形式回歸擬合而總結(jié)得出，進(jìn)而根據(jù)其相關(guān)系數(shù)選取最為合適的公式作為實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)公式。而超聲回彈法測定混凝土強(qiáng)度則通過超聲波在結(jié)構(gòu)混凝土中的聲速、衰減度等傳播參數(shù)跟混凝土強(qiáng)度的關(guān)系為測定基礎(chǔ)。超聲波是一種高頻率的機(jī)械振動(dòng)能量（聲波），超聲波在混凝土介質(zhì)中傳播過程中，會(huì)在其每一個(gè)微觀結(jié)構(gòu)區(qū)域形成剪切力或者伸縮力等應(yīng)力改變。理論報(bào)道已證實(shí)，利用超聲波反映混凝土的強(qiáng)度是一種理想的選擇。但是，因?yàn)榛炷翉?qiáng)度受到許多因素影響，各種因素關(guān)系復(fù)雜，因此要準(zhǔn)確表達(dá)超聲波傳播與混凝土強(qiáng)度參數(shù)的關(guān)系是十分不容易的。

2 進(jìn)行橋梁檢測中對(duì)于超聲回彈法的應(yīng)用

在本文當(dāng)中，以某個(gè)地區(qū)的某座大橋?yàn)橹饕难芯繉?duì)象，某大橋建成于1965年，主橋長645m。在本工程當(dāng)中，其中的施工方在2010年進(jìn)行大橋橋面維修時(shí)，對(duì)于橋梁的整體性能做出了檢測，發(fā)現(xiàn)其中的部分行車道板的底面存在邊緣因?yàn)橛晁畯臉蛎鏉B漏到底部的原因，對(duì)于大橋的車道板地面造成了嚴(yán)重的影響，從而對(duì)形成了混凝土的脫落現(xiàn)象，導(dǎo)致了鋼筋暴露外面的現(xiàn)象。因此需要對(duì)行車道板混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測定，從而利用科學(xué)有效的方式來對(duì)其做出基本的測量，該大橋的行車道板當(dāng)年采用相當(dāng)C20強(qiáng)度等級(jí)的卵石混凝土。在相同的工藝及條件下，利用60組篩選出的數(shù)據(jù)計(jì)算試件的回歸曲線的回歸方程式。利用超聲回彈法測定橋面強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)通過將每塊橋面分成8個(gè)測試區(qū)，之后在每個(gè)測試區(qū)中取10個(gè)測試點(diǎn)進(jìn)行回彈值測試。在每個(gè)測試區(qū)所測得的10個(gè)回彈值中，將其最大值及最小值分別刪除，計(jì)算剩余8個(gè)回彈值的平均值從而得到被測試區(qū)的平均回彈值。在對(duì)其進(jìn)行分析的時(shí)候主要分為以下幾個(gè)方面來進(jìn)行了分析：

2.1檢測混凝土強(qiáng)度

在對(duì)監(jiān)測區(qū)域當(dāng)中的混凝土抗壓強(qiáng)度換算值的確定的時(shí)候，需要無專用和地區(qū)測強(qiáng)曲線時(shí)，可按下列全國統(tǒng)一測區(qū)混凝土抗壓強(qiáng)度換算公式計(jì)算。推定混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)利用具有相同條件的從結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件或者立方體試件測試區(qū)中取得混凝土芯樣試件并對(duì)其的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行修正。試件數(shù)量不應(yīng)少于4個(gè)。

2.2檢測區(qū)平整清潔處理

在對(duì)檢測區(qū)域的整潔程度進(jìn)行分析的時(shí)候，需要從幾個(gè)方面來進(jìn)行分析，首先在結(jié)構(gòu)的豎向撓度、側(cè)向撓度和扭轉(zhuǎn)變形方面。在每個(gè)跨度至少要有三個(gè)測試點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)測取其撓度以及變形值的最大值，并對(duì)支座的下沉值進(jìn)行觀測。有時(shí)要通過實(shí)時(shí)測試控制截面的內(nèi)力、撓度的縱向及橫向影響線，來驗(yàn)證測試所用的計(jì)算理論是否合適;其次在控制截面的應(yīng)力分布當(dāng)中需要做出充分的計(jì)算和記錄，并取得最大值和偏載特性。沿截面的高度范圍內(nèi)應(yīng)包含上、下邊緣及截面突變部位在內(nèi)的五處測試點(diǎn)。另外在部分結(jié)構(gòu)處應(yīng)測試其支點(diǎn)及附近和橫隔板及附近的主拉應(yīng)力與剪應(yīng)力，同時(shí)應(yīng)該將應(yīng)變計(jì)以應(yīng)變花方式分布。

2.3保持回彈儀器水平

在利用回彈儀器進(jìn)行水平測量的過程當(dāng)中，需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)行當(dāng)中的全方面系數(shù)做出測量，其中包括車輛的荷載力、沖擊系數(shù)、橋梁的振動(dòng)頻率等，在此情況下，還要對(duì)橋梁在運(yùn)行當(dāng)中自身所呈現(xiàn)出來的特點(diǎn)做出分析，其中包括自振頻率、振型和阻尼特性等相關(guān)的特性。在測試橋跨結(jié)構(gòu)動(dòng)力時(shí)，首先應(yīng)使橋跨結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，并利用記錄儀器實(shí)時(shí)記錄該結(jié)構(gòu)的振動(dòng)時(shí)程曲線，之后由傅里葉轉(zhuǎn)換儀器快速轉(zhuǎn)換并分析出各項(xiàng)橋跨結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特征參數(shù)。可以利用穩(wěn)態(tài)激振或者脈動(dòng)激振方法來模擬外界因素對(duì)結(jié)構(gòu)的激振影響。

2.4測點(diǎn)布置分析

在對(duì)測量點(diǎn)進(jìn)行布置的時(shí)候需要根據(jù)實(shí)際情況來做出的及時(shí)的分析，在測試的時(shí)候需要仔細(xì)觀察是否已出現(xiàn)裂縫，同時(shí)記錄裂縫開始出現(xiàn)時(shí)荷載的大小，并仔細(xì)觀察出現(xiàn)裂縫的位置及裂縫的長度、寬度和裂縫方向及荷載卸載之后裂縫的閉合程度。對(duì)于像懸索橋及斜拉橋之類的特殊結(jié)構(gòu)橋梁來說，還需要對(duì)索力以及塔的變位和支座結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察測定。對(duì)混凝土橋的關(guān)鍵控制截面進(jìn)行靜載試驗(yàn)試驗(yàn)之時(shí)， 應(yīng)在加載標(biāo)準(zhǔn)荷載車隊(duì)時(shí)將其控制在該控制截面影響線范圍之內(nèi)，以此來確定在橋上的標(biāo)準(zhǔn)車輛的輪位位置。除了對(duì)加載車輛的輪位有所控制外，試驗(yàn)時(shí)溫度是一個(gè)重要因素。通常而言，溫度變化一攝氏度，混凝土構(gòu)件將產(chǎn)生十個(gè)微應(yīng)變的變形，對(duì)于50號(hào)混凝土，相應(yīng)于0.35h中的應(yīng)力誤差。因此應(yīng)該將溫度補(bǔ)償及收縮補(bǔ)償塊等工作做好，從而間接或直接地消除收縮或溫度對(duì)其的影響。

結(jié)束語：

綜上所述，在超聲回彈綜合法的應(yīng)用當(dāng)中，由于其顯著的特點(diǎn)，被得到了橋梁方面的廣泛應(yīng)用，在對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場檢測的時(shí)候，需要準(zhǔn)備好相關(guān)的測量儀器以及測量工具。在進(jìn)行現(xiàn)場檢測前，需要做好選擇儀器設(shè)備及構(gòu)件等準(zhǔn)備工作， 并將測試區(qū)布置合理;并在檢測時(shí)選擇合理、合適的檢測方法，檢測時(shí)做到認(rèn)真仔細(xì);在處理檢測數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注重修正相關(guān)數(shù)據(jù)。然而，因?yàn)槌暬貜椌C合法屬于非破損法，所以其是間接檢測，其檢測結(jié)果可能受到多種因素的影響，導(dǎo)致其檢測精度要低于破損性檢測方法，因而只能視使用超聲回彈綜合法檢測所得到的構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度推定值為評(píng)定混凝土強(qiáng)度的參考值，當(dāng)對(duì)其測得的數(shù)據(jù)有爭議之時(shí)應(yīng)當(dāng)將破損法測得的結(jié)果為準(zhǔn)確值。在此種方式的不斷的應(yīng)用下就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁相關(guān)部位的有效測量。

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