混凝土桥梁金属波纹管注浆质量声波检测法探讨.pdf

第 3 7卷 ， 第 2期 2 0 1 2年 4月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i ng Vo 1 3 7，No 2 Ap r， 2 0 I 2 混凝土桥梁金属波纹管注浆质量声波检测法探讨 喻波 ， 欧宁 ， 鲁光银 ， 密士文 ( I 湖南省吉茶高速公路建设开发有 限公 司 ， 湖南 吉首4 1 6 0 0 0 ； 2 中南 大学 地球 科学与信息 物理学院 ，湖南 长 沙4 1 0 0 8 3 ) 摘要】混凝土桥梁波纹管的灌浆质量直接关系到桥梁的使用寿命和安全， 但是 目前还没有能够准确检测 波纹管 注浆 质量 的方法。在混凝土结构物 的无损检测 中 ， 应用最 广泛 的就是超 声波检 测法及 冲击 回波法 ， 但本 质 都属 于声波类 方法的范畴 。通过理论分析和声波 的数 值模 拟 ， 证明根据初至时 间或者主频特 征评价金属预应 力管 道注浆 质量是 不可行的。 关键词 】金属 预应 力孔 道 ； 注浆质量 ； 声波 ；冲击 回波 中图分类号】U 4 4 8 3 3 文献标识码A 文章编号】1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 0 1 0 3 T h e S t u d y o f De t e c t i n g t h e Gr o u t i n g Qu a l i t y o f P r e - s t r e s s e d M e t a l l i c Te n d o n Du c t s Th r o u g h Ac o us t i c YU Bo ，OU Ni n g ，LU Gu a n g y i n ，M I S h i we n ( 1 Hu n a n P r o v i n c e ， J i c h a H i g h w a y C o n s t r u c t i o n a n d D e v e l o p m e n t C o ， L t d J i s h o u ， H u n a n 4 1 6 0 0 0 ， Ch i n a； 2S c ho o l o f Ge o s i c s a n d I n f o Ph y s i c s ， Ce n t r a l S o u t h Un i v e r s i t y， Ch a n g s h a，Hu na n 41 0 08 3， C h i n a ) A b s t r a c t T h e g r o u t i n g q u a l i t y o f p r e - s t r e s s e d t e n d o n d u c t s i n f l u e n c e s t h e b r i d g e s e c u r i t y a n d d u - r a b i l i t yHo we v e r ，t he p r e s e nt me t h o d s c a n t a c c u r a t e l y d e t e c t t h e g r o u t i n g q u a l i t y I n t h e no n d e s t r u c - t i v e t e s t i n g o f c o n c r e t e s t r uc t u r e s，t h e u l t r a s o ni c de t e c t i o n a n d i mp a c t - e c h o me t h o d a r e t h e mo s t c o mmo n me t h o d，a nd t he y a r e e s s e n t i a l l y wi t hi n t he a c o u s t i c me t h o d Ba s e d o n t h e t h e o r y a n a l y s i s a n d a c o us t i c n ume r i c a l s i mu l a t i o n，t hi s pa p e r p r o v e s t ha t t h e e v a l u a t i o n o f t h e q ua l i t y o f me t a l l i c p r e s t r e s s e d g r o u t i n g a c c o r d i n g t o t h e f i r s t t i me o r f r e q u e n c y c h a r a c t e r i s t i c s i s no t f e a s i bl e K e y w o r d s p r e - s t r e s s e d me t a l l i c t e n d o n d u c t s ；g r o u ff n g q u a l i t y ； a c o u s t i c ； i m p a c t - e c h o 0 前 言 混凝 土桥梁 波纹管的灌浆质量事关 大桥的安 危 ， 一直受到人们 的高度关注。如果预应力波纹管 注浆不密实 ， 其中的钢绞线极易锈蚀 ， 降低了有效预 应力， 进而影响桥梁的耐久性 。最近几 1 0 a在 国内 外均有因钢绞线腐蚀而出现桥梁垮塌 的事故 因此 ， 因此采取有效的检测方法 以保证波纹管注浆质量及 密实度是非常必要 的。但是， 如何能快速准确地判 断波纹管内部灌浆密实情况， 是 目前工程界亟待解 决而又一直没有解决的重要课题。 1 国内预应 力孔道注 浆质量检测研 究现 状 国内近年来对预应力孔道注浆质量检测的研究 有很多 ， 从理论到仪器都有较为深入 的研究。大致 主要分为 2类 ，声透射法测量方式 ，冲击 回波 法 。 采用声透射法测量方式进行测量 ， 以 T D - B WG 为例 ， 一般采用一端发射信号 ， 两端接收的方法。测 量方式如图 1 所示。首先是用声透射法测量波纹管 的平均速 度。一端发射 ， 另一端 接收， 测量声波走 时， 结合波纹管长度计算平均波速； 第 2步是使用逆 散射观测方式记 录波纹管内部缺陷的散 射， 在同一 锚头进行激发和接收。解释依据主要： 根据声波 的平均速度 ， 波纹管速度低表示注浆质量好 ， 速度高 表示注浆质量差 。 时频分析 的结果， 散射波能量 收稿 日期 】2 0 1 2 0 1 2 0 基金项 目】 国家 自然科学基金项 目资助( 4 l l 7 4 0 6 1 ) ； 中南大学 自由探索计划资助 ( 2 O l l Q N z T o l 1 ) 作者简介 】喻波 ( 1 9 6 6 一) ， 男 ， 湖南 宁乡人 。 研究员 ， 主要从事公路工程建设管理与研究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 姚 志立 ， 等 ： 矮寨连续刚构桥合龙顺序分析及过程模拟计算 7 影响底板要 比顶板大。此外 ， 根据表 1表 3可 以 发现每一个合龙段在合龙的工程中对其他的关键部 位影响很小 ， 特别是前 3个工况合龙 ， 不管是在根部 截面、 1 4截面还是跨 中截面对应力的影响几乎可 以忽略 ， 虽然最后合龙前后变化要稍微大些， 但不影 响得出在合龙过程中没有出现局部应该过大情况和 一 些其它的不良情况 的结果 ， 表 明采用这个方案合 龙 是可行 的。 5 结论 从本文的分析结果可以看出， 采用不同的方案 合龙对桥的受力影响不是很大 ， 但对某些梁段 的线 形影响还是 比较明显的 ， 因此在桥梁上部结构进行 施工组织设计时 ， 对合龙顺序应予重视 。 在实际的施工过程 中， 往往受到各种条件 的限 制而导致变更合龙方案的事时有发生。本文通过对 方案 I、 方案 的对 比分析得 出， 只要在配重和施工 荷载合理 的情况下 ， 合龙方案 的变更是可以实现的 ， 矮寨刚构桥结合 自身特殊条件在施工中采用方案 进行合龙 ， 从结果来 看， 不仅节约施工成本 ， 提高工 作效率 ， 还缩短 了工期。 2 3 【 4 5 6 7 8 9 1 O 参考文献 刘沫宇 ， 杜细春 多跨 P C刚构 一连续 组合梁桥 的合龙次序分 析 J 武汉理工大学学 报，2 0 0 7， ( 6 ) 姚 国文 ， 宋文锋 ， 周志祥 多跨连 续刚 构桥水 平推力 与合龙顺 序优化 J 公 路与汽运 ，2 0 0 8， ( 1 ) 周春玲 ， 黄国清 ， 马文田 ， 等 凫洲大桥 主桥 中跨合龙段施工工 艺 J 广东土木与建筑 ，2 0 0 7， ( 7 ) 胡清和 ， 邓江明 ， 周水兴 ， 等 多跨连续 刚构 桥顶推合龙方案研 究 J 中外公路 ， 2 0 0 9， ( 6 ) 石云 ， 朱红礼 ， 朱红阳 ， 等 预应力混凝 土连续梁桥合龙顺序 对结构 内力的影响分析 J 交通科技 ， 2 0 0 9 ， ( 6 ) 魏胜勇 ， 王根会 结构体 系转换对 P c连续 梁桥变形 的影响研 究 J 兰州交通大学学报 ， 2 0 0 4 ， ( 2 ) 郭林兴 ， 彭亮 预应力混凝 土悬 臂浇筑梁桥合 龙施工技术研 究 J 公路与汽运 ， 2 0 1 0 ， ( 1 ) 王军文 ， 石现峰， 李建 中 预应力混 凝土 连续组合 梁桥 的收缩 徐变次 内力分析 J 公路交通科技 ， 2 0 0 3， ( 1 0 ) 彭东黎 ， 余 钱华， 杨 胜 大跨高墩 连续 刚构桥施 工期主 梁变 形监测 公路与汽运 ， 2 0 0 6 ， ( 2 ) 陈 自华 大瞪大桥 连续 矮墩 刚构 合龙 措施研 究 J 中外 公 路 ， 2 0 0 9， ( 4 ) ( 上接第 3页) 在空洞的模型频谱较为简单 ， 幅值较大； 空洞越多 ， 频谱越复杂 ， 且 幅值越 低。总 的来说 ， 频谱较为复 杂 ， 简单依 靠频谱特征 ， 无 法准确 判断出 T粱 中波 纹管压浆缺陷的位置、 大小等信息。 3 结 论 声波在波纹管中的传播遵守费马原理 ， 波沿 时间最小路径传播。透射波的初至时间与波纹管内 空洞的大小 、 数量和数量无关 。 冲击回波法检测波纹管压浆质量 中， 单独依 靠频谱特征分析 ， 无法 准确 圈定波纹管压浆缺 陷位 置、 大小等信息。 建议在波纹管注浆质量检测技术研究 中， 应 综合利用声波的波形 、 振幅、 频谱等多参数进行综合 饵 释 。 2 3 4 5 6 7 8 9 参考文献 吴佳哗 ， 杨超 ， 季文洪 ， 等 预应力 管道灌浆质量检测方 法的 现状和进展 J 四川 理工 学院学 报 (自然科 学版 ) ， 2 0 1 0 ， 2 3 ( 5) ： 5 0 05 0 3 I O 刘俊起 ， 刘浩 ， 赵永贵 ， 等 声波散射法在桥 梁波纹管注浆 质 量检测中的应用 J 公路交通科技 2 0 0 9 1 l ： 1 3 91 4 0 王智 丰， 周先雁 ， 晏班夫 ， 等 冲击 回波法检测预应力束 孔管道 压浆质量 J 振动与冲击 ， 2 0 0 9 ， 2 8 ( 1 ) ： 1 6 61 6 9 周先雁 ， 栾健， 王智丰 桥 梁箱梁 孔道 灌浆质量 检测 中冲击 回波法的应用 J 中南林业科 技大学 学报 ， 2 0 1 0， 3 0 ( 1 O) ： 7 8 8 2 王伟 ， 水中和， 王桂 明， 等 冲击 回波法检测波纹管灌浆 质量 的研究及工程实践 J 混凝土 ， 2 0 1 0 ， 5 ： 1 3 41 3 7 邹春江 ， 陈征宙， 董平 ， 等 冲击 回波主频对箱梁预应力孔 道 注浆饱 满度 的响应及应 J 公路交通科技 。 2 0 1 0 ， 2 7 ( 1 ) ： 7 2 7 7 Ch r i s t i a n e Ma i e r ho f e r ， Ma r t i n Kr a us e， F r a nk Mi e l e n t z， e t a 1 Co mpl e me nt a r y Ap pl i c a t i o n o f Ra d a r ，I mp a c t Ec h o， a n d Ul t r a s o ni c s f o r Te s t i n g Co n c r e t e St r u c t u r e s a n d Me t a l l i c T e n d o n D u c t s J T r a n s p o r t a t i o n R e s e a r c h R e c o r d 2 0 0 4。 1 8 9 2： 1 7 01 7 7 C Ch e ng M S a n s a l o n e Th e i mp a c t e c h o r e s p o n s e o f c on c r e t e p l a t e s c o nt a i n i ng d e l a mi n a t i o n s：nu me ric a l ，e x pe r i m e n t a l a n d f i e l d s t u d i e s J MA T E R I A L S A N D S T R U C TU RE S， 1 9 9 3。 2 6 ( 5 ) ： 2 7 42 8 5 Ni n e l At a，S h i n i c hi Mi h a r a，Ma s a y a s u Oht s uI ma g i n g o f u n g r o u t e d t e n d o n d u c t s i n p r e s t r e s s e d c o n c r e t e b y i m p r o v e d S I B I E J N D T &E I n t e r n a t i o n a l ， 2 0 0 7 ， 4 0 ( 3 ) ： 2 5 8 2 6 4 C h i a me n Hs i a o ， Ch i a Ch i Ch e n g ， T z u n g h a o L i o u ，e t a 1 De t e c t i n g fl a w s i n c o n c r e t e b l o c k s u s i n g t h e i mp a c t e c h o m e t h o d J N D T & E I n t e r n a t i o n a l ， 2 0 0 8 。 4 1 ： 9 8 1 0 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m