橋梁檢測(cè)中超聲回彈法技術(shù)的應(yīng)用分析

朱良成

摘 要：隨著城市化建設(shè)的加劇，較多的橋梁出現(xiàn)了老化現(xiàn)象，為了提升橋梁公路的使用質(zhì)量，對(duì)橋梁檢測(cè)工作的要求也逐漸增加，本文主要探討的是超聲回彈法檢測(cè)技術(shù)測(cè)試橋梁的抗壓強(qiáng)度，首先分析了橋梁檢測(cè)中超聲回彈法技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)闡述了橋梁檢測(cè)中超聲回彈法技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，最后總結(jié)了全文。

關(guān)鍵詞：橋梁檢測(cè) 超聲回彈檢測(cè)技術(shù) 影響因素 檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（b）-0013-02

本文以江蘇某橋梁為例，橋梁全長(zhǎng)646m，橋梁的拱橋部分拱箱高度為1.6m，主拱箱的高度為7.8m。拱軸系數(shù)（2.524）為1～91m，采用的是上承式鋼筋混凝土（C30）懸鏈接箱型。該橋梁建設(shè)于20世紀(jì)70年代，在2015年檢修的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)橋梁部分出現(xiàn)雨水滲漏情況，板底的混凝土出現(xiàn)剝落，影響著橋梁的使用質(zhì)量。

1 橋梁檢測(cè)中超聲回彈法技術(shù)原理

超聲回彈檢測(cè)法是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中的一種，這類(lèi)檢測(cè)方法具有較高的精準(zhǔn)度，且在檢測(cè)過(guò)程中不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)有任何的破損，檢測(cè)成本較低，工作量也比較少，檢測(cè)方法也比較簡(jiǎn)單。

1.1 回彈儀器

回彈儀器可以按照沖擊能力的大小劃分為三種，主要包括輕型回彈儀、中型回彈儀、重型回彈儀。在實(shí)際的橋梁檢測(cè)中設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50的混凝土適合中型回彈儀，若是檢測(cè)設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C60以上的混凝土，開(kāi)展檢測(cè)工作要使用重型回彈儀。

1.2 回彈檢測(cè)法儀器

橋梁回彈檢測(cè)儀器主要使用指針讀數(shù)式系統(tǒng)，對(duì)混凝土橋梁進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。在施工過(guò)程中要按照相關(guān)的回彈儀檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展檢測(cè)工作，主要流程：（1）水平彈擊時(shí)，彈擊錘脫鉤瞬間，中型回彈儀標(biāo)稱(chēng)0能量檢測(cè)（2.207J），錘脫鉤在受到水平彈擊的一瞬間檢測(cè)回彈數(shù)據(jù)；（2）在洛氏硬度HRC60±2的鋼砧上率定時(shí)，要將回彈儀的后蓋頂住，率定值應(yīng)為80±2，回彈儀在工程檢測(cè)前后均因在鋼砧上進(jìn)行率定試驗(yàn)，在檢測(cè)中為了確保彈擊桿順利壓在儀器外面，要在彈擊桿上施加壓力。若是向后移動(dòng)重錘，在彈擊桿受到重錘脫鉤出現(xiàn)彈擊情況時(shí)，橋梁混凝土表面受到彈擊桿擊打，在彈性作用的影響下，會(huì)出現(xiàn)回彈重錘，電阻桿的指針劃片會(huì)帶動(dòng)劃線，產(chǎn)生電阻，減少壓力，伸出單擊桿，就能夠?qū)⒅劐N復(fù)位；（3）當(dāng)彈擊彈簧處于自由狀態(tài)的時(shí)候，同時(shí)碰撞彈擊桿和彈擊簧，刻度標(biāo)準(zhǔn)上的“0”刻度為彈擊錘的起跳點(diǎn)；（4）在使用回彈檢測(cè)技術(shù)的時(shí)候，應(yīng)該將檢測(cè)溫度控制在-4℃～40℃的范圍內(nèi)。

1.3 回彈法原理分析

回彈檢測(cè)法是根據(jù)部分來(lái)推測(cè)整體，簡(jiǎn)單而言就是根據(jù)混凝土表面的強(qiáng)度推斷橋梁整體混凝土的強(qiáng)度。在混凝土強(qiáng)度和混凝土硬度兩者之間的關(guān)系的前提下，混凝土表面上的沖擊桿受到運(yùn)動(dòng)中的重錘沖擊之后，會(huì)出現(xiàn)重錘反擊，需要將反彈的距離測(cè)試出來(lái)，通過(guò)檢測(cè)到的混凝土強(qiáng)度回彈值、橋梁的表面強(qiáng)度等指標(biāo)，將混凝土的強(qiáng)度推測(cè)出來(lái)。在推斷過(guò)程中，應(yīng)該結(jié)合試驗(yàn)檢測(cè)的結(jié)果，建立以混凝土強(qiáng)度、回彈值之間關(guān)系模型圖，在模型圖的基礎(chǔ)上推測(cè)出混凝土的強(qiáng)度。

在檢測(cè)過(guò)程中，影響橋梁檢測(cè)數(shù)據(jù)的因素較多，包括回彈儀器本身的影響，主要指的是回彈儀器的零件質(zhì)量、零件尺寸、回彈儀器的狀態(tài)；橋梁檢測(cè)區(qū)域的位置、大小、監(jiān)測(cè)點(diǎn)等也會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響。在檢測(cè)過(guò)程中，橋梁建設(shè)的施工材料也是回彈法影響因素之一。

2 橋梁檢測(cè)中超聲回彈法技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

以本文上述的橋梁為例，使用超聲回彈法需要做好事前準(zhǔn)備，使用超聲檢測(cè)系統(tǒng)、回彈儀ZC3-A型，在混凝土超聲回彈綜合檢測(cè)強(qiáng)度，檢測(cè)橋面車(chē)道板的強(qiáng)度。

2.1 建立測(cè)強(qiáng)曲線

上述例子中在進(jìn)行本橋建造的時(shí)候，使用的是強(qiáng)度等級(jí)為C20的卵石混凝土，在試驗(yàn)檢測(cè)中需要建立在這類(lèi)工藝條件上，假設(shè)第i個(gè)檢測(cè)區(qū)混凝土的強(qiáng)度換算值為fcu.i（MPa），經(jīng)過(guò)修正的第i個(gè)檢測(cè)區(qū)超聲波的速度值為Vcu.i（km/s），修正后第i個(gè)檢測(cè)區(qū)的回彈值為Rcu.i。將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)集中，取其中的60組數(shù)據(jù)值作為曲線回歸，得到的測(cè)強(qiáng)曲線方程為：

fcu.i=0.005612（Vcu.i）1.462（Rcu.i）1.928 （1）

最終的結(jié)果顯示，這類(lèi)計(jì)算模式的負(fù)相關(guān)系數(shù)為0.9310，相對(duì)誤差為6.85%，最終的檢測(cè)結(jié)果在精度檢測(cè)要求的范圍內(nèi)。

2.2 計(jì)算檢測(cè)結(jié)果

在試板中使用超聲回彈法檢測(cè)橋梁構(gòu)件強(qiáng)度，其檢測(cè)流程：先將檢測(cè)區(qū)按照等級(jí)劃分，總共分為8個(gè)等級(jí)，在8個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)取10個(gè)測(cè)試回彈值，需要注意的是回彈值要將最大值和最小值剔除，留8個(gè)回彈值。按照式（2）求出剩下回彈值的平均值，檢測(cè)區(qū)的回彈平均值用Rm表示，有效回彈值用n表示，其中第i個(gè)回彈值用Ri表示。

Rm=（R1+R2+…+R8）/n （2）

需要特別聲明，在不同的測(cè)試情況下，回彈值需要進(jìn)行修正。

測(cè)試聲速和測(cè)距之間均是按照0.1μs和1mm的精確值控制，將誤差范圍控制在1%之內(nèi)。在測(cè)量澆筑混凝土橋梁側(cè)面的時(shí)候，通過(guò)3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的混凝土聲速來(lái)確定檢測(cè)值，在測(cè)試橋梁混凝土頂面和混凝土地面的時(shí)候，最終的測(cè)定值需要進(jìn)行修正。

在表1中，C20行車(chē)道板和板面的強(qiáng)度符合相關(guān)的要求，例子中橋梁的使用年限已經(jīng)40年左右，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示橋面的行車(chē)道板質(zhì)量較好，且通過(guò)觀察下板面也沒(méi)有橫向裂縫產(chǎn)生。通過(guò)實(shí)踐得知，儀器ZC3-A型回彈儀的檢測(cè)結(jié)果比較精準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出橋梁的強(qiáng)度，為橋梁的承載力提供了評(píng)估依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)本文上述的分析闡述，得知使用超聲回彈綜合檢測(cè)法能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出橋梁行車(chē)道板的混凝土強(qiáng)度，使用ZC3-A型回彈儀得到的檢測(cè)結(jié)果較為精準(zhǔn)，能夠通過(guò)分析數(shù)據(jù)判定橋梁的質(zhì)量，為橋梁的實(shí)際承載力評(píng)估提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，最為重要的是能夠推動(dòng)我國(guó)橋梁建筑的穩(wěn)定發(fā)展。

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