沖擊回波質(zhì)量檢測論文

時(shí)間:2022-04-03 09:03:38

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沖擊回波質(zhì)量檢測論文

1沖擊回波原理

1.1沖擊回波法概述

沖擊回波法(impact-echo,IE)是在20世紀(jì)80年代中期由美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院率先提出,用于對混凝土和砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行無損評價(jià)的方法。沖擊回波法是運(yùn)用沖擊回波掃描儀在被測構(gòu)件的表面運(yùn)動而發(fā)出彈性波,其注漿密實(shí)度反映在檢測到的缺陷區(qū)域反復(fù)反射的激振信號中。當(dāng)注漿質(zhì)量較差時(shí),檢測到的回波在波形上有一定的反映,將出現(xiàn)較明顯的反射頻譜,同時(shí),反算的彈性波波速也會有所降低。

1.2沖擊回波的傳播

IE法檢測原理:在預(yù)應(yīng)力孔道位置處混凝土表面利用瞬時(shí)的機(jī)械沖擊產(chǎn)生低頻的應(yīng)力波,應(yīng)力波傳播到結(jié)構(gòu)內(nèi)部,遇到聲阻抗有差異的界面如構(gòu)件底面或缺陷表面時(shí)將被反射回來,并在構(gòu)件表面、內(nèi)部缺陷表面或構(gòu)件底部之間來回反射產(chǎn)生瞬態(tài)共振,其共振頻率能在振幅譜中辨別出來,然后通過對反射回來的應(yīng)力波進(jìn)行時(shí)域分析與頻域分析,就能用于確定構(gòu)件厚度及其內(nèi)部缺陷的位置。當(dāng)在結(jié)構(gòu)表面某一點(diǎn)激發(fā)彈性波時(shí),在結(jié)構(gòu)中主要有三種形態(tài)的波,即:P波,與正應(yīng)力傳播相關(guān);S波,與剪應(yīng)力傳播相關(guān);R波,與正應(yīng)力和剪應(yīng)力的合成相關(guān)。

1.3沖擊回波的測試

在結(jié)構(gòu)表面激發(fā)的沖擊彈性波以P波和S波的形式傳播到結(jié)構(gòu)內(nèi)部,而R波則沿結(jié)構(gòu)的表面向外傳播。其中,P波和S波在遇到內(nèi)部缺陷時(shí)會產(chǎn)生反射,而當(dāng)傳感器與激發(fā)點(diǎn)位置較近時(shí),P波占據(jù)了回波的主要成分。

2現(xiàn)場檢測及結(jié)果分析

內(nèi)蒙古自治區(qū)某一級公路一合同段橋梁共有兩種結(jié)構(gòu)形式,分別為20m預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式箱梁及13m先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板。混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級為C50。20m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋由4片箱梁組成,梁高為1.2m,空心板橋由兩塊邊板和7塊中板組成,板高70cm。橋梁設(shè)計(jì)荷載等級為公路-Ⅰ級。檢測時(shí)首先在完全灌漿的預(yù)應(yīng)力鋼束管道位置和正?;炷廖恢?即無波紋管位置)進(jìn)行測試,獲得混凝土內(nèi)部壓漿密實(shí)和無預(yù)應(yīng)力管道時(shí)的兩組沖擊回波的標(biāo)定聲時(shí),作為與測點(diǎn)檢測結(jié)果進(jìn)行對比的基礎(chǔ),根據(jù)標(biāo)定聲時(shí)及檢測時(shí)間云圖的分析結(jié)果可以預(yù)測鋼束管道內(nèi)的壓漿質(zhì)量,判斷孔道中是否有空隙存在。對某片20m箱梁中部分波紋管密實(shí)度檢測的結(jié)果如表1所示。表中位置指的是距離箱梁端部的位置以及鋼筋的編號。標(biāo)定聲時(shí)指的是混凝土密實(shí)情況下反射回波在混凝土中傳播用的聲時(shí),反射聲時(shí)指的是反射回波在實(shí)際波紋管中傳播用的聲時(shí)。

3結(jié)語

通過對檢測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場鉆孔綜合分析,沖擊回波法用于檢測預(yù)應(yīng)力束孔管道壓漿密實(shí)與否是可行的;沖擊回波法可以對束孔管道的壓漿質(zhì)量做出較準(zhǔn)確的評價(jià);沖擊回波法檢測精度與波速P、低頻沖擊所用鋼球直徑D和A/D的采樣頻率等因素密切相關(guān)。對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁束孔管道壓漿質(zhì)量的無損檢測目前還沒有比較成熟的技術(shù)方法及相關(guān)規(guī)范,仍然是一個(gè)較新的課題,如何進(jìn)一步用沖擊回波法準(zhǔn)確檢測預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)的壓漿質(zhì)量,還需要作進(jìn)一步的試驗(yàn)和理論研究。

作者:張俊光張勇單位:內(nèi)蒙古自治區(qū)交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督局招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)研究院有限公司