摘要：采用案例分析法，结合某实际案例，详细阐述了弹性波CT技术在桥梁检测中应用的相关问题，并对其应用路径、效果等进行了详细的分析。从案例项目的实践结果可知，弹性波CT技术可以满足桥梁检测的要求，值得做进一步推广。
关键词：弹性波层析技术；桥梁检测；桥梁病害
前言
自桥梁建成以来，随着使用时间的增加、车辆超载、多种因素腐蚀等因素的影响，桥梁会出现多种损害，若不能得到及时有效的处理，将会降低桥梁的使用年限，还有可能引发交通事故，危及行车安全。现阶段，桥梁检测中的常见技术主要有回弹法、超声回弹综合法、钻芯法等，这些技术都存在缺点，无法整体反映桥梁质量，寻找一种更加科学有效的检测手段，已经成为相关人员关注的重点。
1弹性波CT技术简介
1.1技术分析
弹性波层析扫描技术简称CT，是目前一种直观、全面评估混凝土内部质量的无损检测方法，该方法以弹性波（CT波）理论为基础，在桥梁混凝土无损检测过程中，CT波处于不同类型的介质中时，其产生的传播特性会表现出明显的差异，并且弹性波的传播速度、能量衰减及频谱成分和目标体的介质成分、结构和密度等因素相关，一般认为，当弹性波通过混凝土时，若混凝土内部无缺损，则CT波的传播速度很高，并且声波的衰减很满；而如果声波穿过存在缺陷的位置（如混凝土强度不理想、混凝土浇筑不密实等），声波的传递会受到影响，波速会明显下降[1]。
根据相关文献的研究结果，弹性波层析扫描的评判标准如表1所示。
表 1 CT波波速评定混凝土质量参考标准（单位：m/s）
在按照表1的数据对桥梁混凝土性能进行评价时，还需要考虑骨料、级配等因素的影响，但是基本数据不会出现较为明显的差异。
1.2检测应用
一般在桥梁病害检测中，采用弹性波层析扫描技术可以在受检混凝土结构的两个对立面的检测面布置测点，并且激发依次布设激振源，受激侧依次等量的布置受信点。在这个过程中，受信点与激振点之间采用两两对穿的方法，通过弹性波射线构成一个射线网，通过这个射线网所覆盖的范围，就是桥梁混凝土的检测坡面。所以在工程项目阶段，需要将检测剖面设置在想要检测的范围内，因此为了保证检测质量，可以将检测剖面设置在想要探测的桥梁部位上，并对网格的密度进行设定；同时，按照“走时成像原理”，可以对不同射线速度函数数据的网络模型，通过计算机反演技术，获得剖面不同点位的弹性波波速值。这样通过波速云图的方式展示，获得整个检测剖面的速度分布图，这样就可以了解整个桥梁的病害情况[2]。
对于工作人员而言，在利用弹性波层析扫描技术对桥梁病害进行识别时，可以结合外观检测的结果，对检测确定的病害与缺陷去进行钻孔采样，或者通过采用内窥镜对其内部混凝土进行内窥检测，更加直观准确的掌握病害及缺损状况，能够进一步提高检测准确率。
2应用实例
2.1工程背景介绍
某高速公路大桥长度为482m，为三跨预应力混凝土连续刚构桥，在该桥梁维修阶段，技术人员检查发现该桥梁的中跨跨中合拢段底板与板面出现裂缝，并且在箱内中横隔板位置也出现了裂缝。技术人员在通过长期的观察之后，发现了一些裂缝发生了发展的趋势，可能会对桥梁性能产生影响。针对这种情况，在2017年对该桥梁进行了质量无损检测，检测范围主要包括中跨跨中周边30m的范围，检测的内容主要包括底板、箱梁顶等，并对桥梁外观与混凝土结构进行了详细的检查，不仅使用了常规检测手段，还使用弹性波层析扫描技术进行了检测，对检测区域的混凝土结构强度等进行了详细的检查。
在检查过程中，所采用的弹性波层析扫描技术采用现场观测系统，在一侧单点激发后，另一侧作扇形排列接收，之后逐点同步并沿着解剖面线移动实施扫描观测；观测过程中，接收点的间距为1.0m。
2.2检测结果
在该案例中，弹性波层析扫描技术的检测结果如图1所示。
图1 案例桥梁的弹性波层析扫描技术扫描结果
根据图1的相关资料，获得CT波速分布图像等，图中按照不同的颜色，将CT波的传播进行了划分，其中红色、黄色等为高波速区，而蓝色、浅蓝色为低波速区，根据图1中的颜色划分，代入到表1的相关资料，这样就可以对该桥梁的病害情况有一个具体的认识。
根据图1的内容，可以认为该桥梁的CT检测结果为：（1）桥梁顶板、左右腹板的CT波传播速度很高，因此可以认为混凝土强度更高，并且质量均匀，具有良好的连续性；同时在顶板两侧位置，其紧急停车带部位的波速相对较低，尤其是在顶板的右侧部位有一个十分明显的低波速带。根据这一结果可以认为，该桥梁的右侧部位需要做加固处理。（2）检测结果显示，可以发现桥梁底板的平均波速低，并且分布十分不均匀。根据这一结果可以认为，在该桥梁的混凝土施工阶段存在质量差异，尤其是底板两翼与腹板的结合部位存在较大范围的条带型低速带,最低波速低于3000m/s。根据这一检测结果，认为该位置的混凝土施工效果差，存在浇筑施工质量问题。同时，桥梁拱部底板两侧缝隙主要就集中在这个低速区，并且长时间的检测结果显示，该位置的裂缝还处在发展阶段，因此需要及时处理。
为了验证该检测方法的科学性，对相关区域进行了取芯采样，采样结果也证明，弹性波层析扫描技术的检测结果都是科学的。
2.3对该案例结果的分析
根据该工程项目的实践经验可以发现，通过弹性波层析扫描技术可以有效检测案例桥梁的病害问题，与传统检测方法相比，该方法具有以下优点：（1）在桥梁质量检测中，通过弹性波层析扫描技术可以对整个检测区域进行全面、客观的检测，不仅可以真实的反映出混凝土强度的相对关系，并且对于混凝土浇筑的均匀性、密实性等十分敏感，所以具有应用价值。（2）与传统检测方法相比，弹性波层析扫描技术具有精度高、定位准等优点，可以为桥梁病害的识别提供真实、可靠的数据支持，最终为桥梁的返修等提供全面的支持。
3结论
在桥梁病害检测中，弹性波层析扫描技术具有理想的应用效果，通过该方法可以对桥梁的整体性能进行识别，快速、全面的发现桥梁中存在的质量问题，具有应用价值，并且该方法可以弥补传统检测方法中存在的不足，因此应该在更多地区做进一步推广。
参考文献
[1]王学胜.超声层析技术中射线追踪方法的研究与应用[D].中国地质大学（北京），2018.
[2]朱兆青.弹性波层析技术的研究[J].南通工学院学报(自然科学版)，2017(01):15-17.
论文作者:李羽婷
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
标签：层析论文; 桥梁论文; 弹性论文; 波速论文; 混凝土论文; 技术论文; 病害论文; 《防护工程》2018年第36期论文;