基于冲击回波法对混凝土预制箱梁梁板厚度及缺陷检测技术的应用

《基于冲击回波法对混凝土预制箱梁梁板厚度及缺陷检测技术的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、２０１５年第１２期（总第１６５期）江西建材工程应用基于冲击回波法对混凝土预制箱梁梁板厚度及缺陷检测技术的应用１２熊尽柯郭亮（１．中铁二十四局集团贵溪桥梁厂有限公司，江西贵溪３３５４００２．南昌航空大学土木建筑学院，江西南昌３３００６３）摘要：介绍了冲击回波法相对于其它无损检测手段的优越性，详尽的说明冲击回波法的检测原理，分析冲击弹性波的反射特性，并进行室内模型梁对比试验和实际工程验证试验。试验结果表明：冲击回波法能准确地检测出预制混凝土梁板厚度，可以有效评定预制混凝土梁的内部质量，冲击回波在边界、缺陷间的反射形

2、成的频谱曲线与预制混凝土梁板结构内部缺陷的有无有很好的相关性。关键词：冲击回波法；无损检测；预应力梁板；频谱分析手段有超声波法、雷达法、冲击弹性波法。在对预应引言力箱梁检测中，检测条件往往只有单一测试面，混凝预应力混凝土连续桥梁由其整体性好、结构刚土局部尺寸较大，而超声对测法和随距离衰减性使度大、变形小、抗震性能好等优点，使得公路和铁路其无法满足检测要求，并且预应力箱梁内部钢筋密桥梁工程中广泛的采用这种桥型。这类桥型不但施集，电磁屏蔽让电磁雷达法也变的不再可靠。冲击工质量和工期能很好控制，而且设计施工有成熟的弹

3、性波法作为一种新兴混凝土无损检测技术，其优［１］工艺。箱型桥梁做为其中一种桥梁型式，有其适点是冲击能量大、冲击源简单、测试环境需求不高用性强、抗扭刚度大、应力值低、徐变小的优点而得（单一测试面），对于不同几何形状的混凝土结构，有［２］到了大量的应用。但是施工过程有较多工序，配筋相应的波形和频谱特性，而且不仅可以检测混凝也较密，所以容易出现孔洞、不密实及板厚不足等工结构厚度还可以测定混凝土内部是否有缺陷，并确程缺陷，这就需要一套有效的检测方法来控制箱梁定位置及范围。的施工质量。传统的检测方法多为有损检测，虽然１冲

4、击回波法检测基本原理所得结果直观，但容易造成二次破坏，费时费力。无损检测技术的高速发展起始于第二次世界大冲击回波法作为一种新式检测方法，其基本原战之后，主要是无损伤性的探测和发现缺陷，常用的理是用不同直径的的钢球冲击混凝土表面引起瞬态２７８２０１５年第１２期（总第１６５期）江西建材工程应用的应力波，其中应力波作为一种击振波，含有纵波、材质变化情况下时，其反映为一种与截面和材质相［３］［４］横波和表面波。而纵波的传播特点是冲击回波法对关的一种抗性，我们称为波阻抗。垂直入射的混凝土结构进行无损检测的基本原理，纵波在

5、激振反射系数Ｒ由（１）式给出：产生的波中波速最大，在介质表面引起的位移比剪Ｚ２－Ｚ１Ｒ＝（１）Ｚ２＋Ｚ１切波大，其传播速度与介质的容变弹性有关。当弹其中Ｚ１、Ｚ２表示材料１和材料２的波阻抗，表１性波从材料１垂直入射到材料２时，波速受材料和给出几种典型材料的波阻抗参数值。波阻抗及界面形式影响，即弹性波遇到截面变化或表１典型材料的阻抗参数项目空气水土、岩石混凝土铁３）１．０１０００１８００～２５００２４００７８００密度（ｋｇ／ｍ波速（ｍ／ｓ）３４０１４５０３００～５０００３０００～４５００５３００６２阻抗１０ｋｇ／

6、（ｍｓ）０．０００３４１．４５０．５４～１２．５７．２～１０．８４１．３由表１可知，当弹性波由混凝土入射到空气界射波历时面时，由于空气阻抗远小于混凝土，即Ｒ≈１，表明弹１．２频域分析性波基本全部反射，产生一反射波，反射波传回混凝将所记录的数据信号通过快速傅里叶变换土表面，并被贴合在激振点附近的压电式加速度传（ＦＦＴ）转换到频域中进行处理，得到振幅谱图，幅值感器接收，转换成电信号，经放大后存储于计算机谱图中会出现不同的峰值，为冲击界面、缺陷及相异中。因为纵波为信号中的主要部分，因此厚度频率材质间多次反射产生的瞬态

7、共振所产生，且其结果的幅值峰在频谱图中可以清晰读取。依据弹性波速更稳定，所以后面分析将采用频域分析的方法。混度Ｖｐ和回波频率∫，利用公式（２）计算得到混凝土凝土梁厚度及缺陷深度计算公式如式４。厚度或缺陷位置。ａｓＶＰｈ＝（４）２ＦｔＶＰＨ＝（２）式中：Ｆｔ＝１／ｔｒ，表示应力波的共振频率。２ｆ１．３波速确定１．１时域分析［５］波速确定采用“直接确定法”，使用已知厚度根据采集的信号来获得缺陷或结构底面的反射位置的混凝土结构进行标定，确定其传播反射经时，波的经历时长（ｔｒ），并依据应力波在砼结构中的传播按式２确定，

8、采用频率一般可以覆盖现场检测的需速度（ＶＰ），由式３可得混凝土梁厚度及缺陷深度。要。λＶＰｔｒＨ＝（３）２２检测过程式中：λ为截面系数；Ｖｐ是Ｐ波的速度；ｔｒ是反２７９２０１５年第１２期（总第１６５期）江西建材工程应用２．１检测设备２．２试验模型制作实验采用的是四川升拓责任有限公司生产的预２．２．１厚度测试模型制作应力混凝土梁多功能检测仪ＳＰＣ－ＭＡＴＳ，其主要由混凝土按Ｃ５０配合比进