超聲回彈法在檢測橋梁中的技術應用研究

楊允泉

(黔南州交通試驗檢測中心)

超聲回彈法在檢測橋梁中的技術應用研究

楊允泉

(黔南州交通試驗檢測中心)

當前國內外在橋梁檢測方面有許多技術和方法，在橋梁檢測中經常使用的試驗方法有靜載試驗、動力試驗、無損試驗等等。其中，無損檢測、超聲回彈綜合檢測應用范圍最為廣泛。超聲回彈綜合法是通過混凝土試塊的抗壓強度和非破損參數間的相關管理建立曲線，也就是超聲回彈綜合法測強曲線，再根據實際的回彈以及超聲結果判斷結構混凝土的強度。根據實際的工程實例簡述超聲回彈法的應用。

超聲回彈法;橋梁;檢測;應用

1 工程概況

該工程包括路基土石方149萬方，中橋四座(I、II號橋為1～20 m的簡支空心板橋，III、IV號橋為3～20 m的簡支空心板)。本項目路基寬度采用雙車道二級公路進行設計，一般路段路基寬度12.0 m，斷面布置為:0.5 m土路肩+ 2.0 m硬路肩+2×3.5 m行車道+2.0 m硬路肩+0.5 m土路肩。對該工程進行聲波透射法檢測，目的是檢測樁身混凝土結構完整性，根據國家和省市有關規范、規程和規定，并考慮本工程的具體情況，經有關單位研究協商，確定本工程共檢測4根樁。

2 超聲回彈法檢測概述

2.1 儀器設備

檢測儀器設備采用武漢巖海RS－ST06D(D)跨孔超聲檢測儀，包括雙孔換能器、孔口深度滑輪。數據自動連續采集。

2.2 基本原理

超聲波透射法檢測樁身結構完整性的基本原理是:由超聲脈沖發射源在混凝土內激發高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統記錄該脈沖波在混凝土內傳播過程中表現的波動特性;當混凝土內存在不連續或破損界面時，缺陷面形成波阻抗界面，波到達該界面時，產生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明顯降低;當混凝土內存在松散、蜂窩、孔洞等嚴重缺陷時，將產生波的散射和繞射;根據波的初至到達時間和波的能量衰減特性、頻率變化及波形畸變程度等特征，可以獲得測區范圍內混凝土的密實度參數。測試記錄不同側面、不同高度上的超聲波動特征，經過處理分析就能判別測區內部存在缺陷的性質、大小及空間位置。

在基樁施工前，根據樁直徑的大小預埋一定數量的聲測管，作為換能器的通道。測試的每兩根聲測管為一組，通過水的耦合，超聲脈沖信號從一根聲測管中的換能器中發射出去，在另一根聲測管中的換能器接收信號，超聲儀測定有關參數并采集存儲。換能器由樁底同步往上提升，檢測遍及整個截面。

2.3 對超聲回彈綜合法的影響因素

如表1所示。

表1 各因素對超聲回彈綜合法的影響及處理方法

3 超聲回彈法在檢測橋梁中的技術應用

3.1 專用測強曲線的建立

測強曲線的建立有兩種方法，一種是標準混凝土法，即采用標準曲線，再使用多個系數進行修正以確定該橋梁當前的混凝土強度;另一種是常用的最佳配合比法，即根據所采用的配合比、原材料等制作多組測強曲線，確定混凝土的強度。測強曲線的數學模型如下

模型的復相關系數為0.9310，相對誤差為6.84%，完全滿足檢測精度的要求。

需要注意的是:(1)要選擇合適的測試儀器;(2)要做好試塊的制作和養護工作;(3)試塊的測試，主要包括聲時值的測量及聲速計算、回彈值的測量及計算、抗壓強度試驗; (4)建立測強曲線。

3.2 回彈測試及回彈值計算

回彈測試的過程中，始終都要保持回彈儀的軸線垂直于混凝土測試面。應該首先選擇混凝土澆筑方向的側面進行水平方向的測試。如果不具備澆筑方向側面水平測試的條件，可采用費水平狀態測試，或者是測試混凝土澆筑的頂面或地面。測試回彈值應該在構件測區內超聲波的發射和接受面各彈擊8點;當超聲波單面平測時，可在超聲波的發射和接受測點之間彈擊16點;每一測點的回彈值，測度精確到1。測點在測區范圍內宜均勻布置，但不得布置在氣孔或外露石子上;相鄰兩側點的間距不宜小于30 mm;測點距構件邊緣或者是外露鋼筋、鐵件的距離不應該小于50 mm，同一測點只允許彈擊一次。

橋梁部分測區回彈代表值應該是從該測區的16個回彈值中去除3各較大值和3各較小值，剩下的10個回彈值按照下式計算

式中:R為測區平均回彈值，精確至0.1;Ri為第i各測點的回彈值。

3.3 超聲測試及聲速指計算

超聲測點應該不止在回彈測試的同一個區域之內，每個測區布置3各測點，超聲測試的方法分為對測、角測和單面平測;測試應該優先選用對測或者是角測，當被測構件不具備被測量的條件時，可采用單面平測。

超聲波角測法就是指當橋梁結構和構件被測部分只有兩個相鄰的表面可以被檢測，這時就可以選用角測方法測量混凝土中聲速。在該工程中，選擇角測法，每個測區布置了3各測點。

需要注意的是，布置超聲角測點的過程中，換能器中心和構件的邊緣距離不能小于200 mm。在檢測時，如果一個表面比較窄，另一個表面較寬時，測點布置時可不相等，但二者相差不能大于兩倍。

角測時超聲測距計算如下

式中:li為角測第i個測點換能器的超聲測距，mm;l1、l2為角測第i個測點換能器與構件邊緣的距離，mm。

4 檢測結果計算與分析

表2 該工程測量結果

續表2

本次檢測的4根樁，其中:Ⅰ類樁4根，占所測樁數的100%;Ⅱ類樁0根，占所測樁數的0%;Ⅲ類樁0根，占所測樁數的0%。Ⅳ類樁0根，占所測樁數的0%。

5 結束語

綜上所述，超聲回彈綜合法優勢明顯，在橋梁構件混凝土強度檢測中的運用取得了較為顯著的效果。在現場檢測之前需要做好充分的準備工作，如儀器設備和構件的選擇，對測區進行合理規劃。在檢測的過程中，需要選擇合適的檢查方法，對橋梁做全面和深入的檢查。在分析和處理檢測數據時，嚴格按照相關要求進行。然后，超聲回彈綜合法雖然是非破損法的一種，但是屬于間接檢測，其檢測結果會受到多種因素的影響，檢測精度也較低。所以，通過超聲回彈綜合法所得的構件混凝土抗壓強度推定值只能被當做混凝土強度評估的參考值，當出現誤差或者是爭議時，要以破損法的檢測結果為準。

［1］ 孫萬洋.超聲回彈法在檢測橋梁中的技術應用研究［J］.四川建材，2010，(6):81－82.

［2］ 石為斌.超聲回彈綜合法檢測橋梁結構混凝土強度的應用研究［J］.交通世界，2010，(7):116－117.

［3］ 孫全國，趙麗蓉.分析在檢測橋梁中超聲回彈法的應用［J］.門窗，2012，(5):34－35.

U442

C

1008－3383(2015)10－0082－02

2015－03－26

楊允泉(1978－)，男，貴州都勻人，工程師，研究方向:公路工程試驗檢測。