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1、振动与冲击第28卷第1期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVo.l28No.12009冲击回波法检测预应力束孔管道压浆质量1121王智丰,周先雁,晏班夫,肖云风(1.中南林业科技大学土木学院,长沙410004;2.湖南大学土木工程学院,长沙410082)摘要:详细阐述了冲击回波检测方法的原理及其在土木工程中的应用,结合厦门市某大桥,采用冲击回波法对箱梁预应力束孔管道的压浆质量进行无损检测。首先在完全灌浆的预应力钢束管道位置和正常混凝土位置(即无波纹管位置)进行测试,获得混凝土内部压浆密实和无预应力管道时的
2、两组冲击回波频谱图,作为与测点检测结果进行对比的基础,根据时频谱图的分析结果可以预测钢束管道内的压浆质量,判断孔道中是否有空隙存在。经检测与分析表明,冲击回波法是可行的,适用于预应力束孔管道的压浆质量检测。关键词:预应力管道;压浆评价;冲击回波法;时频分析;密实性中图分类号:TU755.6文献标识码:A随着中国公路建设的高速发展,预应力混凝土结95%以上,张拉节段纵向预应力束。预应力束张拉顺构得到广泛使用,其预留孔道的压浆质量一直是人们序为:腹板束)顶板束)底板束,预应力孔道压浆采用[1~5]关心的问题。为保证梁体的预应力
3、效果及结构的M40水泥砂浆。耐久性,且避免水分侵入而锈蚀钢束,预应力束孔管道2测试仪器及原理中必须压满水泥浆。但是,在实际灌浆操作中,由于管道堵塞、压浆方法不当、灌浆材料或人为疏忽等问题,冲击回波技术(Impact-EchoMethod,简称IE法)沿预应力束有时会出现灌浆不密实,甚至出现孔洞等是上世纪80年代中期由美国Cornell大学(MaryJ.现象。这将大大降低混凝土结构构件的耐久性与承载Sansaloneetc.)与国家标准技术研究院(theNationalIn-能力。stituteofStandardsandT
4、echnology,NIST;formerly作者结合厦门市某大桥现浇箱梁束孔管道的压浆knownastheNationalBureauofStandards,NBS.)率先质量进行了无损检测及相关研究工作,采用冲击回波提出的,用于对混凝土和砌体结构进行无损评价,并且[6~15]等多项技术方法对管道中是否存在压浆不密实等情况被证明是一种全方位的技术。该方法可以单点测进行检测,以便对波纹管内的压浆质量情况进行科学试,其结果反映的是测点处混凝土内部的质量情况,检的诊断评估,确保该大桥的质量。测仅需1个测试面,测试过程简便、结果
5、客观。本次冲击回波法采用的仪器设备为美国Olson公1工程概况司开发的CTG-1TF型便携式冲击回波仪,可用于测该大桥是一座正在建设中的城市跨线桥,其上部试8~220cm厚的混凝土板和墙的厚度。分析软件采为预应力混凝土连续箱梁和连续钢箱梁组合结构。全用WINTFS,其基本用途是分析缺陷。桥共分三联,由西向东跨径布置为:(5@30m)+(30m+2.1测试原理33.5m+30m)+(5@30m),中间三跨为连续钢箱梁。冲击回波法是基于使用弹性冲击产生的瞬时应力箱梁采用C50水泥混凝土现场浇注,采用高强度波,如图1所示。在预留
6、孔位置的混凝土表面利用一钢绞线、钢波纹管制孔,锚具采用自锚式锚具。腹板束个短时的机械冲击(用一个小钢球或小锤轻敲混凝土(Fi)采用19-7515.2钢绞线,底板束(Bi)采用12-表面)产生低频的应力波,应力波传播到结构内部,被7515.2钢绞线,顶板束(Ti)采用12-7515.2和9-缺陷表面或构件底面反射回来。因此,应力波在构件7515.2两种钢绞线。顶板采用扁锚BM15-3和表面、内部缺陷表面或构件表面底部边界之间来回反BM15-3P锚具。波纹管的厚度约为1mm,孔道直径射产生瞬态共振,其共振频率能在振幅谱中辨别出
7、,用D=90mm。待主梁混凝土强度达到设计强度等级的于确定内部缺陷的深度和构件的厚度。冲击回波法检测预应力预留孔压浆质量的一般原[16]理如图2所示。基金项目:湖南省建设厅科研基金资助项目(200355);中南林业科技大学研究生科技创新基金资助项目。收稿日期:2007-11-26修改稿收到日期:2008-04-25第一作者王智丰男,硕士,1984年生通讯作者周先雁男,博士,教授,博士生导师,1956年生第1期王智丰等:冲击回波法检测预应力束孔管道压浆质量167幅峰值。该峰值的频率大约是孔道灌浆填充密实时波纹管反射作用相应峰
8、值频率的两倍:F孔洞=as#VP/2d,如图2(c)所示。根据混凝土与钢材介面反射作用的位移频率及混凝土与空气介面反射作用的位移频率之间所存在的差别,可用来鉴别预应力孔道内灌浆的缺陷和空洞。对于具有给定保护层厚度的孔道,在灌浆后存在气孔的不密实孔道内预应力筋的反射频率为灌浆完满密实的相同孔道的两倍。2.
