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摘要：目前国内外在桥梁检测方面出现了许多现代检测技术与检测方法，桥梁常用试验方法有静载试验、动力试验、无损检测。而在现有的无损检测方法，超声回弹综合法应用最为广泛。超声回弹综合法借助于混凝土试块的抗压强度和非破损参数间的相关关系建立的曲线，即超声回弹综合法测强曲线，再根据实际回弹和超声结果推断结构混凝土强度。本文分析了超声波回弹法在检测桥梁中的技术应用。
关键词：超声波回弹法；检测桥梁；技术应用
超声回弹综合法是应用回弹法和超声波法综合测定混凝土的强度，该方法是建立在回弹值和超声波传播速度与混凝土的抗压强度之间互相联系的基础之上，即用回弹值和声波的速度综合反映混凝土的抗压强度，是目前工程实践中；使用较广泛的一种用于混凝土结构强度非破损检验方法。
一、技术原理
超声回弹法的技术原理不同于传统的检测技术。它是在传统上的进一步发展与完善。一般来说桥梁的检测方法包括静载测试、动力测试无损检测方法。桥梁的混凝土结构的静载测试主要包括桥梁结构的垂直挠度、侧面挠度、扭转变形。每一部分至少包含三个需要测量点。静载测试还包括对控制截面的应力分布值进行记录，沿截面高度至少有五个测点，还有的桥梁结构需要依据具体情况对支点附近和横隔板附近的剪应力、主拉应力进行准确测量。还包括测试桥梁支座的伸缩度和转角度，以及支座的沉降度，桥墩顶部位移值和转角的度数。桥梁检测动力实验的目的是通过研究桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性，判断出关于桥梁结构运营状况和承载性能。测试的内容通常包括对桥跨结构在车辆荷载下的强迫振动频率、冲击系数、动力位移的测定，还有对桥跨结构的自振频率、振型和阻尼特性的测评。超声回弹法就是在传统的无损检测技术上发展而来的，与它同时发展的无损检测技术还有红外检测、冲击回波检测、光干涉等，它们都可以用来对桥梁外观及内部构造强度的检测。
二、超声波回弹法在检测桥梁中的技术应用
1.静载试验。混凝土桥梁的静载试验，一般需进行以下测试内容：一是结构的竖向挠度、侧向挠度和扭转变形。每个跨度内至少有三个测点，并取得最大的挠度及变形值，同时观测支座下沉值。有时测试也为了验证所采用的计算理论，要实测控制截面的内力和挠度纵向和横向影响线；二是记录控制截面的应力分布，并取得最大值和偏载特性。沿截面高度不少于五个测点，包括上、下缘和截面突变处。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆有些结构需测试支点及附近、横隔板附近剪应力和主拉应力，此时需将应变计布成应变花；三是支座的伸缩、转角，支座的沉降；墩顶位移及转角；四是仔细观察是否已出现裂缝，出现初始裂缝时所加的荷载，仔细察明裂缝出现的位置、方向、长度、宽度及卸载后闭合情况。如果结构的控制截面变形、应力或裂缝扩展，在尚未加到预计最大试验荷载前，己提前达到或超过设计标准的允许值，应立即停止加载，同时注意观察裂缝扩展情况，撤离仪器和人员；五是仔细观察卸载后的残余变形。对于特殊结构而言，如悬索桥和斜拉桥，尚需观察索力和塔的变位并进行支座的测定。混凝土桥的静载试验，对关键控制截面的测试，严格在该截面影响线上加载标准荷载车队，以确定标准车辆在桥上的轮位位置。除了对加载车辆的轮位有所控制外，试验时温度是一个重要因素。通常而言，温度变化一摄氏度，混凝土构件将产生十个微应变的变形，相应于0.35h中的应力误差。因此应做好温度补偿和收缩补偿块等工作，以直接或间接消除温度及收缩的影响。
2.动力试验。桥梁结构的动力试验是研究桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性，其测试数据是判断桥梁结构运营状况和承载特性的重要指标。众所周知，桥梁在设计时，要避免外界的强迫振动源，如风、车辆等的频率与桥跨结构的自振频率相等，否则会引起过大的共振振幅危及桥梁的使用安全。同理，当车辆以某一速度通过桥面时，桥跨的动挠度和动应力最大，那么，此时的车速称为临界车速。由临界车速引起的共振将产生动力扩大效应并直接影响到桥梁的安全使用，通常用冲击系数表示这种扩大效应。桥梁的动力试验，主要是围绕冲击系数做文章，实际的的动力试验包括以下内容：一是测定桥跨结构在车辆荷载下的强迫振动特性，如冲击系数、强迫振动频率、动位移和动应力等。二是测定桥跨结构的自振特性，如自振频率、振型和阻尼特性等。桥跨结构的动力试验，首先必须使结构产生振动，然后通过仪器记录下结构的振动时程曲线，再通过专门的FPT（快速傅立叶转换）仪器，分析出结构的各项振动特性。有两种方法可模拟外界对结构的动力激振，这其中包括稳态激振和脉动激振。稳态激振包括以一辆或多辆并行满载车列以不同速度过桥或在桥上制动。而脉动激振可直接利用外界随机振源。动力分析设备越来越先进，具有丰富经验的工程师可直接分析输出结果。但与之同时的理论分析，与实际情况仍存在相当的差别。在进行动力试验时，应注意结构控制截面上的实测最大动应力、动挠度和最低标准限值应小于标准的容许值。否则容易对桥梁结构造成损坏。
3.回弹值的测量与计算。用回弹仪测试时，宜使仪器处于水平状态，测混凝土浇筑方向的侧面。如不能满足这一要求，也可非水平状态测试，或测试混凝土浇筑方向的顶面或底面。与回弹法测量要求一样，对构件或关键控制部位的每一测区的两个相对测试面各弹击8点，每一测点的回弹值测读精确至1.0。测点在测区范围内宜均匀分布，但不得布置在气孔或外露石子上。相邻两测点的间距一般不小于30mm，测点距构件边缘或外露钢筋、软件的距离不小于50mm，且同一测点只允许弹击一次。计算测区平均回弹值，应从该测区两个相对测试面的16个回弹值中，剔除3个最大值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值按上一节的有关规定计算测区平均回弹值，结果精确至0.1。超声声速值的测量和计算超声测点应布置在回弹测试的同一测区内，应保证换能器与混凝土耦合良好。测区的声时值应精确至0.1 s，声速值应精确到0.01km/s，超声测距的测量误差不应大于±10%。每个测区内的相对测试面上，应布置3个测点，且发射和接受换能器的轴线应在同一轴线上。测区声速应按下式计算vi=l/tmi 且tmi=（t1+t2+t3）/3式中：vi—测区声速值（km/s）；l—超声测距（mm）；tmi—测区平均声时值（s）；t1、t2、t3—分别为测区中三个测点的声时值。当在混凝土浇注的顶面与底面测试时，测区声速应按下式进行修正：vai=1.034vi式中：vai—修正后的测区声速值（km/s）。
超声回弹法在桥梁的安全检测中起到非常重要的作用，而且优点明显，在实际应用中应注意做好检测时的各项工作，选择适合的仪器设备，合理布置测量区域，选择恰当测量方法，保证测量结果的准确性。当然超声回弹法的测量结果也只是对混凝土强度值提供的参考值，不宜拘泥数字，必要时以破损法的结果为主。
参考文献：
[1]吴新璇．混凝土无损检测技术手册[ M]．北京：人民交通出版社，2014.
[2]张志峰．采用超声回弹综合法检测混凝土构件强度[J]．公路桥梁检测技术，2015.
[3]石为斌．超声回弹综合法检测桥梁结构混凝土强度的应用研究[J]．交通世界（建养机械），2015（4）.
论文作者:夏顺迪,代超鸿
论文发表刊物:《基层建设》2016年22期
论文发表时间:2016/12/7
标签：桥梁论文; 结构论文; 超声论文; 混凝土论文; 挠度论文; 应力论文; 测试论文; 《基层建设》2016年22期论文;