預(yù)應(yīng)力管道灌漿檢測(cè)方法介紹

1、預(yù)應(yīng)力管道灌漿檢測(cè)方法介紹摘要：在預(yù)應(yīng)力混凝土梁的制作中，預(yù)應(yīng)力管道灌漿的密實(shí)度質(zhì)晟保證重要的因素之: 否則，會(huì)加速結(jié)構(gòu)的劣化，嚴(yán)重時(shí)其至造成安全隱患和垮橋等惡性啡故，從而造成社會(huì) 紹濟(jì)的損失。因此本文在大量的研究皋礎(chǔ)z I提出了預(yù)應(yīng)力管道灌漿定性檢測(cè)、定位測(cè) 試等行之有效的新方法。關(guān)鍵詞：注漿飽滿度、全氏衰減法、全氏波速法、傳遞函數(shù)法、定位測(cè)試、沖擊回波、 孔道灌漿質(zhì)最1引言預(yù)應(yīng)力鋼絞線要在橋梁使川過(guò)程中 確保氏期發(fā)揮作用，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，孔道 壓漿的質(zhì)最效果是乖要的影響因素之一。 如果壓漿不密實(shí)，水和空氣的進(jìn)入使得處 于高度張拉狀態(tài)的鋼絞線材料易發(fā)生腐 蝕，造成冇效預(yù)應(yīng)力降低。嚴(yán)重時(shí)，鋼絞

2、線會(huì)發(fā)生斷裂，從而極大地彫響橋梁的耐 久性、安全性；此外，壓漿質(zhì)鼠缺陷還會(huì) 導(dǎo)致混凝上應(yīng)力集中致使破壞，進(jìn)而改變 梁體的設(shè)訃受力狀態(tài)，從而影響橋梁的使 用塔命。建于1953年的英國(guó)Ynys-Gwas橋梁 于1985年突然倒塌，建于1957年的美國(guó) 康涅狄格州的Bissell大橋于1992年炸 毀重建。英原因均在于預(yù)應(yīng)力鋼筋銹蝕導(dǎo) 致橋的安全度下降。我國(guó)某高速公路三座 預(yù)應(yīng)力梁橋，縱向預(yù)應(yīng)力孔道中無(wú)壓漿的 截面占調(diào)査總數(shù)的14. 5%,橫向預(yù)應(yīng)力無(wú) 壓漿截面則占到47. 6%。氏期以來(lái)，研究人員開(kāi)發(fā)了多種測(cè)試 方法。按測(cè)試所采用的媒介來(lái)分，大致可 以分為：1）基于放射線（X光）的檢測(cè)方法;2）荃

3、于電磁波的檢測(cè)方法（如電磁 雷達(dá)）：3）茶于超聲波的檢測(cè)方法：4）基于沖擊彈性波的檢測(cè)方法一般來(lái)說(shuō)，基于X光成像的檢測(cè)技術(shù) 稍度較舄,但測(cè)試設(shè)備復(fù)雜，檢測(cè)成本高, 難以大范用檢測(cè)。電磁雷達(dá)則受鋼筋影響 大，對(duì)缺陷不敏感、測(cè)試將度低。超聲波 法和沖擊彈性波法盡管從理論匕能夠檢 測(cè)灌漿密實(shí)度，但迄今為止尚無(wú)簡(jiǎn)捷可徐 的、實(shí)川化的針對(duì)灌漿密實(shí)度的無(wú)損檢測(cè) 技術(shù)和設(shè)備。在此，我們綜合了國(guó)內(nèi)外以及我們研 發(fā)的多種技術(shù)，提出新的灌漿密實(shí)度檢測(cè) 方法，梵授大的特點(diǎn)在于既可以快速定性 測(cè)試，也能夠?qū)τ袉?wèn)題的管道進(jìn)行缺陷定 位，從而達(dá)到了測(cè)試效率和梢度的最優(yōu) 化。2 定性測(cè)試定性測(cè)試包括全長(zhǎng)衰減法（FLEA）、

4、 全長(zhǎng)波速法（FLPV）和傳遞西數(shù)法（PFTF ）。 這3種方法可以在一次測(cè)試中同時(shí)完成， 通過(guò)相互之間的印證,可以提高測(cè)試精 度。1）全長(zhǎng)衰減法（FLEA）-般情況下，能量比越小,灌漿越密 實(shí)。如果幾道灌漿密實(shí)度較高，能最在傳 播過(guò)程中逸散的越多，衰減較大。如果孔 道灌漿密實(shí)度較低，能彊在傳播過(guò)程逸散 較少，衰減較小。在預(yù)應(yīng)力梁的-端激振，如果接收端 存在不密實(shí)悄況，會(huì)在接收端產(chǎn)生崗頻振 蕩。因此，通過(guò)對(duì)比接收信號(hào)與激發(fā)信號(hào) 相關(guān)部分的頻率變化，可以判定錨頭兩端 附近的缺陷情況。圖1全長(zhǎng)衰減測(cè)試示意圖內(nèi)此，通過(guò)粘密地測(cè)試能臺(tái)的哀減, 既可以推測(cè)灌漿質(zhì)星。2）全長(zhǎng)波速法（FLPV）通過(guò)測(cè)試彈性

5、波經(jīng)過(guò)錨索的傳播時(shí) 間，并結(jié)合錨索的距離計(jì)算出彈性波經(jīng)過(guò) 錨嗦的波速。通過(guò)波速的變化來(lái)判斷預(yù)應(yīng) 力管道灌漿密實(shí)度帖況。-般情況下波速 與灌漿密實(shí)度冇相關(guān)性,隨著灌漿密實(shí)度 測(cè)增加波速是逐漸減小，"灌漿密實(shí)度達(dá) 到100%時(shí)，測(cè)試的錨索的P波波速接近混 凝土中的P波波速。該方法垠早由H本學(xué)者鐮出敏郎教 授于2001年提出，盡管存在理論基礎(chǔ)不 嚴(yán)密等諸多問(wèn)題，但具作為一種較為苴觀 的測(cè)試方法，特別是在測(cè)試灌漿密實(shí)度很 低的時(shí)候，仍然有一定的應(yīng)用價(jià)值。3）傳遞兩數(shù)法（PFTF）'勺然，在激振端附近的鋼絞線也存在 灌漿不密實(shí)現(xiàn)象時(shí)，激振端的傳感器拾取 的振動(dòng)信號(hào)的頻率也會(huì)增加。圖3傳

6、遞函數(shù)法的測(cè)試概念4）灌漿指數(shù)上述各定性測(cè)試方法各有特色，盡管 測(cè)試原理不同，但測(cè)試方法完全一樣。因 此，根據(jù)一次的測(cè)試數(shù)據(jù)可以同時(shí)得到3 種方法的測(cè)試結(jié)果。為了定性測(cè)試的結(jié)果定量化，我們引 入了灌漿指數(shù)°。當(dāng)灌漿飽滿時(shí)，/z = l, 而完全未灌時(shí)，/; = 0 o因此，上述各方 法可得到相應(yīng)的灌漿指數(shù)/出，/刖和 /”。同時(shí)，綜合灌漿指數(shù)可以定義為：只要某項(xiàng)的灌漿指數(shù)較低，綜介灌 漿指數(shù)就會(huì)冇較明顯的反映。通常，灌漿 指數(shù)人T 0. 95 般意味著灌漿質(zhì)最較好, 而灌漿指數(shù)低丁 0. 85則農(nóng)明灌漿質(zhì)磧較 差。此外，灌漿指數(shù)是根據(jù)英準(zhǔn)值而門(mén)動(dòng) 計(jì)算的，因此,基準(zhǔn)值的選定是非常重要

7、 的。不同形式的錨真、梁的形式以及孔道 的位置都會(huì)對(duì)基準(zhǔn)值產(chǎn)生彩響，所用在條 件許町時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)定或通過(guò)人最的 測(cè)試并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法確定基準(zhǔn)值 是非常理想的。表1灌漿指數(shù)的茲準(zhǔn)值方法項(xiàng)目全灌漿時(shí)值無(wú)灌漿時(shí)值全長(zhǎng)波 速法波速(km/s)混凝土 實(shí)測(cè)波 速心5. 01 心全長(zhǎng)衰 減法能量比0. 020. 20傳遞函 數(shù)法頻率比 (F1/F0)1.003. 00激振頻 率心 （KHz）2.04.0注-1：參2-3-1的模型試驗(yàn)和其他 驗(yàn)證試驗(yàn)所定；注-2：梁不同部位的混凝土的P波波 速有一定的不同；注-3：采用SPC-MATS配置的激振導(dǎo) 向器和D50錘激振而口充分張拉時(shí)；注-4：根據(jù)鋼絞線

8、的模鼠（196GPa） 推算，并結(jié)合實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證；3定位測(cè)試根據(jù)定性測(cè)試的結(jié)果，對(duì)冇缺陷的管 道再利用沖擊回波等效波速法（IEEV）對(duì) 管逍灌漿缺陷進(jìn)行定位測(cè)試。IEEV法利用 在波紋管上部激振時(shí)，根據(jù)彈性波的反射 特性來(lái)判斷缺陷的JI體位置。當(dāng)管道灌漿 存在缺陷時(shí)，1）激振的彈性波在缺陷處會(huì)產(chǎn)生反 射：2）激振的彈性波從梁底部反射回來(lái)所川的時(shí)間比灌漿密實(shí)的地方 為長(zhǎng)，即用梁長(zhǎng)得到的等效波速 慢。圖沖擊回波法測(cè)試原理4 缺陷類型及規(guī)模的識(shí)別根據(jù)反射信號(hào)及等效速度的特點(diǎn)，利 用IEEV法不僅能夠檢測(cè)峽陷的位置,還 町以推斷灌漿缺陷的類型（空洞型或松散 型）和規(guī)模大小。表2缺陷類樂(lè)的區(qū)分管道處的反

9、射信號(hào)等效波速缺陷定義、類型明顯止常小規(guī)模空洞熨缺陷：有小規(guī)?？斩础⒖斩床贿B續(xù)慢大規(guī)?？斩葱腿毕?有大規(guī)模、連續(xù)性空洞不明顯止常沒(méi)有明顯缺陷慢松散型缺陷：無(wú)明顯空洞的材質(zhì)松散型缺陷對(duì)于空洞樂(lè)缺陷，山丁水和空氣的進(jìn) 入，使得鋼絞線容易產(chǎn)生銹蝕，通常需要 對(duì)空洞部位加以注漿。另方而，對(duì)于松 散型缺陷，盡管英強(qiáng)度較低，但仍具冇 泄的隔水隔氣能力，般不需要匕門(mén)的注 漿修補(bǔ)。沖擊回波法的基本概念在90年代即 被提出。我們?cè)诖藞R礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)頻譜 分析方法和增加“等效波速”的判斷技術(shù), 從而大幅捉烏了該方法的測(cè)試搟度和應(yīng) 用范圍。5 結(jié)束語(yǔ)1) 在全長(zhǎng)波速(FLPV)法中,基準(zhǔn)波速 是非常重要的參數(shù)。一般來(lái)說(shuō),基準(zhǔn) 波速可取鋼筋混凝土的波速。但是， 在采用特制灌漿料時(shí)，如果灌漿料的 波速快于混凝土的波速，則應(yīng)采用灌 漿料中的波速。而灌漿料的波速則應(yīng) 通過(guò)試塊加以測(cè)試。2) 在傳遞函數(shù)法中,若鋼絞線未充分張 拉，或者未灌漿部分過(guò)長(zhǎng)時(shí)，英口振 頻率反而可能降低。因此,結(jié)合張力 測(cè)試是有必要的。3) 灌漿密