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摘要：利用弹性波波动力学特性，布置观测系统，结合现代信号处理技术，进行桥梁预应力孔道灌浆质量弹性波无损检测与评价。
关键词：注浆密实度；无损检测；透射波
针对孔道（空心板、T梁、箱梁）、钢筋、浆体的空间位置、介质特征、制作流程和依附关系，利用弹性波波动力学特性，布置观测系统，结合现代信号处理技术，进行桥梁预应力孔道灌浆质量弹性波无损检测与评价。
工作思路为：首先对孔道压浆质量定性测试，若质量不合格则针对该孔道进行灌浆异常或缺陷区域定位测试。各种测试检测方法见表1，各种测试方法的特点见表2。本方法集弹性波激励与采集、信号分析、判定准则于一体，现场操作快速、无损、成本低，数据处理标准、准确、简易化。
一、孔道压浆质量定性测试
压浆质量定性测试即在预应力梁孔道两端钢绞线露出端上分别固定一个加速度传感器，用激励器敲击钢绞线端面中心部位产生弹性波，利用传感器记录下孔道两端的测试弹性波数据，如图1，通过对激励段信号与接收端信号的弹性波属性（波速、振幅、主频）相关分析，对孔道压浆质量定性评价。由于桥梁设计与生产具有一定物性差异，为了提高检测精度，需在检测前进行标准试验。
图1 压浆质量定性测试示意图
利用锚索两端露出的钢绞线进行测试，测试效率高。在一次测试过程中，可以同时完成上述三种方法（FLEA、FLPV、PFTF）的测试，通过相互之间的印证，可以提高测试精度。
①全长衰减法（FLEA）
在锚索一段激振的信号传递到另一端时，会产生能量的衰减。一般而言，灌浆越密实，振动能量逸散越快，其衰减也就越大。因此，用能量比（即接收信号与激发信号的振幅比）即可反映灌浆密实度，能量比越小说明越密实。
②全长波速法（FLPV）
通过测试弹性波经过锚索的传播时间，并结合锚索的距离计算出弹性波经过锚索的波速（通常测试P波波速）。一般情况下，随着灌浆密实度测增加测试得到的波速会逐渐减小。当灌浆密实度越高，测试波速越接近混凝土波速，相反，则接近空置锚索的波速。
对于C50的混凝土，其P波波速一般在4.2-4.6km/s，而空置锚索的P波波速则在5.0-5.1km/s左右。
③传递函数法（PFTF）
在预应力梁的一端激振，如果接收端存在不密实情况，会在接收端产生高频振荡，通过此方法可以判定锚头两端附近的缺陷情况。
二、孔道压浆缺陷定位测试
孔道压浆缺陷定位测试采用冲击回波法（IEEV），沿着管道的上方或侧方以扫描的形式连续测试（激振和受信），如图2，通过反射信号的特性来测试管道内灌浆的状况。当管道灌浆存在缺陷时，一方面激振的弹性波在缺陷处会产生反射，同时在底部反射回来的弹性波的传播时间也会比灌浆密实的地方为长。[1]
图2孔道压浆缺陷定位测试示意图
孔道压浆缺陷定位测试现场测点的间距为0.2m，每点敲击2次，利用在波纹管上部激振时，根据弹性波经过内部有缺陷的部位时达到底部的反射信号增加来判断缺陷的具体位置。
三、孔道压浆质量判断标准
1孔道压浆质量定性测试判断标准
只要某一项的灌浆指数较低，综合灌浆指数就会有较明显的反映。通常，综合灌浆指数大于0.95一般意味着灌浆质量较好，而综合灌浆指数低于0.85则表明灌浆质量偏差或较差不合格[2]。
此外，灌浆指数是根据基准值而自动计算的，因此，基准值的选定是非常重要的。不同形式的锚具、梁的形式以及孔道的位置都会对基准值产生影响，所用在条件许可时，进行相应的标定或通过大量的测试并结合数理统计的方法确定基准值是非常理想的。
2孔道压浆缺陷定位判断标准
根据长期工程经验和现场破梁验证结果大致将缺陷分为四种，如图3。
图3 缺陷的类型示意图
① 密实型：
②松散型：灌浆料强度和刚性较低，较为松散，但仍保持连续性，对钢绞线能起到保护作用；
③空洞型：有空洞，容易侵入空气和水。根据空洞截面的大小，又可以分为小规模空洞和大规模空洞。
孔道压浆质量现场检测时，预应力孔道浆体龄期超过24h，并凿开孔道两端封锚混凝土，露出端部钢绞线3～5cm，若需进行孔道压浆缺陷定位测试，则需在梁体侧面标出各个孔道位置。
综上所述，基于弹性波原理的孔道压浆密实度测试方法确定了一种快速检测、评定桥梁预应力孔道注浆质量的方法，相比于现有的其他技术操作方便、简单；检测结果较为准确；对环境要求低；抗干扰能力强，在无剧烈振动和冲击的地方都可以使用。而且检测效率高，操作安全，对人体无害。准确可靠地得到压浆质量的评价。因此该方法值得推广应用。
参考文献：
[1]预应力桥梁孔道注浆质量无损检测 重庆交通大学 重庆400074 云南省公路科学技术研究院 云南昆明650051粟海涛 杨静 《山西建筑》2013年 第21期 166-167页
[2]桥梁预应力孔道注浆密实性无损检测技术规程 DB14/T1109-2015 山西省地方标准
论文作者:黄智焱,田浩,刘锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/17
标签：孔道论文; 测试论文; 密实论文; 弹性论文; 波速论文; 质量论文; 缺陷论文; 《建筑学研究前沿》2017年第8期论文;