唐 寅，車愛蘭

(上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院，上海 200240)

鋼殼沉管隧道和混凝土沉管隧道分別起源于美國和歐洲。而日本在掌握這兩種隧道施工方法的基礎(chǔ)上又創(chuàng)造了鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)的沉管隧道工法[1]。鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)在防滲、結(jié)構(gòu)抗震、質(zhì)量控制等方面具有優(yōu)勢，并且由于能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化制造，近年來在我國部分重大工程項目中逐漸開始大規(guī)模應(yīng)用。2017年，港珠澳大橋海底隧道的最終接頭方案采用了鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)，這是國內(nèi)沉管隧道首次采用鋼殼混凝土的案例。武漢楊泗港長江大橋2號橋墩采用沉井基礎(chǔ)，其下部采用鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)，高度達到28 m[2]。泰州大橋在基礎(chǔ)方案的選擇中，考慮受力、工序和經(jīng)濟等方面因素選用鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)為沉井基礎(chǔ)的下部結(jié)構(gòu)。福建漳州雙魚島陸島連接橋成功將外包鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用到索塔結(jié)構(gòu)中，充分利用其減少模板，加快施工進度的特點。綜上，鋼殼混凝土作為一種新的構(gòu)形式，在大型工程項目中具有較好的應(yīng)用前景。

然而在鋼殼混凝土施工中面臨的最大問題就是無法確保鋼殼內(nèi)的混凝土充分填充。在澆筑過程中一方面由于澆筑速度和混凝土下落高度等施工工藝的不規(guī)范。造成鋼板與混凝土之間產(chǎn)生脫空。另一方面由于混凝土自身流動性不高，以及混凝土凝結(jié)收縮等原因，也會產(chǎn)生一定程度脫空，尤其在隔板及型鋼等構(gòu)件處，脫空現(xiàn)象尤為嚴重。這些脫空的存在使得周圍的鋼板在受力作用下容易出現(xiàn)變形，尤其在肋板等重要部位，引起構(gòu)件的承載力顯著下降[3-4]。此外，在沉管隧道中，一旦存在防水缺陷脫空處會與外界貫通，埋下鋼材被腐蝕的隱患。因此為了保證工程的安全，需要尋求較好的檢測手段來評價混凝土注漿效果，確定脫空的范圍及厚度，為后期二次注漿提供依據(jù)，避免安全隱患。

由于混凝土表面覆蓋有鋼殼，無法利用常規(guī)的目測法或電磁法進行注漿效果檢測，因此目前的檢測技術(shù)主要有基于彈性波技術(shù)的聲振法(聲波)、沖擊振動法和沖擊映像法，以及基于射線的中子法等。聲振法通過檢測聲諧振子各模式特性的變化判定缺陷是否存在及其位置等信息，但該方法卻無法定量測出脫空的大小[5]。沖擊振動法利用沖擊荷載作用下的時域動力響應(yīng)來探測病害的位置。但無法確定病害的大小，且在面對大范圍檢測時效率低[6]。沖擊映像法是基于彈性波反射原理的無損檢測方法，利用彈性波的近源波場，具有能量大，信號強等特點。但存在評價方法不一致，主觀性強等問題[7]。中子法利用快中子慢化原理，通過探測快中子穿過鋼板與混凝土之間脫空時產(chǎn)生的熱中子分布異?，F(xiàn)象，判斷脫空范圍和深度。但是該方法在針對內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)復雜的情況尚不能進行缺陷判斷，且不能滿足工程上快速數(shù)據(jù)處理的要求[8]。對于大體積鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)注漿效果評價問題，目前的檢測方法均存在主觀性強、檢測效率低、定量評價標準不明確等問題。

本文針對鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)中注漿效果評價問題，基于彈性波在層狀介質(zhì)中的傳播特性，考慮鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)特點，提出一種三維陣列掃描成像方法。明確了該方法的基本原理、采集工藝、三維成像過程等。利用掃描成像方法對深中通道鋼殼混凝土管節(jié)模型進行缺陷檢測。現(xiàn)場實踐表明，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)掃描式快速數(shù)據(jù)采集，同時從三維空間角度實現(xiàn)對注漿效果準確評價。

1 基于組合結(jié)構(gòu)特點的掃描成像方法

1.1 基本工作原理

將鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)視為多層層狀介質(zhì)，介質(zhì)中的某一層或多層的彈性參數(shù)發(fā)生變化時，彈性波場的傳播特性亦發(fā)生變化。當給介質(zhì)表面施加一個沖擊力時，會在介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生由縱波、橫波、瑞雷波和勒普波組成的彈性波動場。根據(jù)彈性波的反射系數(shù)公式，如式(1)，當彈性波在兩層介質(zhì)中傳播時，反射波的反射系數(shù)由兩種介質(zhì)的波阻抗(波速與密度的乘積)差決定。兩種介質(zhì)材料的波阻抗相差越大，反射系數(shù)也越大，產(chǎn)生的反射波響應(yīng)能量也就越強[9]。因此介質(zhì)表面的彈性波場分布與介質(zhì)內(nèi)部的構(gòu)造以及介質(zhì)的物理性質(zhì)密切相關(guān)。當介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如內(nèi)部存在裂縫或空洞，介質(zhì)密度和波速都會降低[10]，形成反射界面，接收到的波形響應(yīng)能量就會變強，當裂縫或空洞大小發(fā)生變化時，所接受的波形也會產(chǎn)生不一樣的響應(yīng)特征。因此從波形的響應(yīng)能量變化就可判斷介質(zhì)內(nèi)部是否存在缺陷，以及確定缺陷的大小。

(1)

式中：RPP為縱波反射系數(shù)；RSS為橫波反射系數(shù)；ρ1、VP1、VS1分別為介質(zhì)1的密度、縱波速度、橫波速度；ρ2、VP2、VS2分別為介質(zhì)2的密度、縱波速度、橫波速度。

1.2 鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)特點

鋼殼混凝土管節(jié)組合結(jié)構(gòu)由鋼殼結(jié)構(gòu)和充填于鋼殼結(jié)構(gòu)中的混凝土組成。鋼殼結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外側(cè)鋼板組成，橫向與縱向L型鋼和扁鋼焊接于鋼板內(nèi)側(cè)，加強外殼強度及剛度?；炷脸涮顫M殼體內(nèi)部以提高管節(jié)結(jié)構(gòu)的整體剛度和強度。結(jié)構(gòu)要求混凝土能夠完全緊密充填于鋼殼內(nèi)部，形成一體化結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的整體性能[11]，如圖1所示。

鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點在于，縱橫排列的L型鋼和扁鋼將整個鋼殼混凝土管節(jié)劃分成多個相似的組合結(jié)構(gòu)。各個組合結(jié)構(gòu)由鋼板、L型鋼、扁鋼和混凝土組成，形成了三種不同的結(jié)構(gòu)區(qū)域，如圖1所示。區(qū)域1、2和3分別表示L型鋼區(qū)域、扁鋼區(qū)域和單一鋼板區(qū)域。當在鋼殼混凝土表面三種結(jié)構(gòu)區(qū)域激發(fā)沖擊力時，區(qū)域3可以認為是多層層狀介質(zhì)，區(qū)域1和區(qū)域2受構(gòu)件的影響，彈性波場的傳播特性非常復雜，在構(gòu)件處會發(fā)生反射、折射、繞射等，導致三個區(qū)域的傳播特征存在差異，如圖2所示。因此，各個區(qū)域的波形響應(yīng)亦會呈現(xiàn)不同的特征，需按照區(qū)域?qū)Σ杉牟ㄐ螖?shù)據(jù)分別進行處理。

圖1 組合結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Diagram of composite structure

圖2 組合結(jié)構(gòu)中彈性波傳播特性Fig.2 Elastic wave propagation in composite structure

基于彈性波在復雜介質(zhì)中的傳播特性，并考慮鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點，提出一種基于組合結(jié)構(gòu)特點的掃描成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)特征在于能夠分別采集三個區(qū)域的波形數(shù)據(jù)，自動識別對應(yīng)的位置信息，實現(xiàn)不同區(qū)域波形數(shù)據(jù)的分類處理。同時利用各個組合結(jié)構(gòu)性質(zhì)相同的優(yōu)勢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的掃描式快速采集。

1.3 基于組合結(jié)構(gòu)特點的掃描成像系統(tǒng)

圖3為基于組合結(jié)構(gòu)特點的掃描成像系統(tǒng)。將檢測區(qū)域根據(jù)組合結(jié)構(gòu)的大小和形狀劃分成多個掃描單元，如圖4所示，每個組合結(jié)構(gòu)相當于一個掃描單元。檢波器網(wǎng)格化連接形成陣列式組合裝置，陣列大小與掃描單元的大小相一致，設(shè)置為長a，寬b，檢波器沿陣列長方向道間距設(shè)置為dx，沿陣列寬方向道間距為dy。激發(fā)錘由電動機控制沿垂直方向依次下落激發(fā)，每個激發(fā)點位置設(shè)置在兩個相鄰檢波器的中心點，實現(xiàn)一次激發(fā)兩個檢波器同時接收，取兩個檢波器的平均值作為該激發(fā)點最終波形信息，并同時記錄該波形所對應(yīng)的位置信息。激發(fā)高度H依據(jù)現(xiàn)場對激發(fā)能量的要求確定。完成一個單元數(shù)據(jù)的采集后，移動采集系統(tǒng)依次掃描各個單元，并將各單元的采集數(shù)據(jù)拼接在一起，進而可以快速獲取現(xiàn)場全部檢測數(shù)據(jù)。

圖3 基于組合結(jié)構(gòu)特點的掃描成像系統(tǒng)Fig.3 Scanning imaging system based on the characteristic of composite structure

圖4 掃描式數(shù)據(jù)采集Fig.4 Scanning data collection

1.4 數(shù)據(jù)處理及三維成像方法

基于組合結(jié)構(gòu)特點的掃描成像方法的特征在于能夠分類處理三個區(qū)域的波形數(shù)據(jù)以及記錄對應(yīng)的位置信息，提高了數(shù)據(jù)處理的效率及結(jié)果的準確性。

1.4.1 波形信息識別與處理

對采集的波形數(shù)據(jù)按照區(qū)域進行分類，對同一區(qū)域的波形數(shù)據(jù)進行降噪、濾波處理。

1.4.2 響應(yīng)能量放大系數(shù)分布

定義波形響應(yīng)能量為波形振幅絕對值的平均值，對采集的所有波形數(shù)據(jù)進行響應(yīng)能量分析，提取各點的響應(yīng)能量值。為消除不同結(jié)構(gòu)區(qū)域波形信息差異性，按區(qū)域?qū)憫?yīng)能量值進行處理，將每個測點響應(yīng)能量值(Eij)除以對應(yīng)區(qū)域內(nèi)響應(yīng)能量平均值(Ea)，得到該點的響應(yīng)能量放大系數(shù)Mij=Eij/Ea(i，j=1,…,n)，以各點的響應(yīng)能量放大系數(shù)作為三個區(qū)域缺陷判斷的統(tǒng)一標準。并根據(jù)記錄的位置信息將放大系數(shù)在檢測區(qū)域內(nèi)展開，通過插值、平滑等處理后，得到二維的響應(yīng)能量放大系數(shù)分布圖。通過分布圖可以觀察缺陷的分布情況。

1.4.3 建立脫空厚度與波形響應(yīng)能量的關(guān)系

采用響應(yīng)能量放大系數(shù)Mij作為脫空厚度hij的評價指標。通過模型試驗或數(shù)值模擬等方法確定脫空厚度與響應(yīng)能量放大系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。本文采用不同脫空厚度模型試驗的方法，設(shè)計多個脫空工況，分析脫空厚度與響應(yīng)能量放大系數(shù)之間的相關(guān)性。

1.4.4 三維成像處理

根據(jù)脫空厚度與響應(yīng)能量放大系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，將二維的響應(yīng)能量放大系數(shù)分布圖轉(zhuǎn)換成三維脫空厚度的空間分布圖。通過三維可視化成像處理，基于組合結(jié)構(gòu)特點的掃描成像方法可以直觀的判斷缺陷的分布及大小，并選取脫空厚度hij以及檢測區(qū)域內(nèi)的連續(xù)脫空體積Vi兩個參數(shù)，作為注漿效果的評價指標。

2 鋼殼混凝土脫空模型中彈性波傳播特性

為了研究彈性波在鋼殼混凝土脫空模型中的傳播特性以及獲取脫空厚度與波形響應(yīng)能量之間的關(guān)系，開展了小倉格模型試驗。通過控制螺栓使混凝土表面與鋼板之間存在不同的脫空情況，分析各脫空情況下檢測區(qū)域的響應(yīng)能量分布，得到脫空厚度與波形響應(yīng)能量放大系數(shù)之間的定量關(guān)系。

2.1 模型試驗概況

根據(jù)鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，制作了小模型。試驗模型長寬高分別為2.1 m、2.1 m及0.5 m，除底面外，模型頂面及4個側(cè)面采用相同的鋼板厚度，均為18 mm，底部鋼殼厚度為12 mm，注漿孔直徑為30 cm。模型四周設(shè)置螺栓，通過調(diào)節(jié)螺栓抬升鋼板實現(xiàn)不同的脫空工況?？紤]螺栓對數(shù)據(jù)采集的影響，試驗選取模型中間1.4 m×1.6 m區(qū)域為檢測區(qū)域，如圖5所示?？紤]模型制作的方便，僅研究區(qū)域2的彈性波傳播特性，即可作為三個區(qū)域缺陷定量評價的標準，因此未設(shè)置L型鋼和扁鋼。

圖5 模型示意圖Fig.5 Diagram of model experiment

為獲取脫空厚度與波形響應(yīng)能量之間的關(guān)系，共設(shè)計了3個模型試驗工況進行試驗。具體操作為旋轉(zhuǎn)螺栓控制頂部鋼板與混凝土上表面之間脫空厚度為0、0.50 cm和1.00 cm，試驗方案和參數(shù)設(shè)置如表1所示。

2.2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由電瓶、外接計算機、數(shù)字地震儀、電纜、檢波器、激發(fā)錘等組成，如圖6所示。檢波器為速度型檢波器，固有頻率100 Hz，激發(fā)錘重量為10 g。由于檢測區(qū)域面積較小，且未設(shè)置L型鋼和扁鋼，因此采用單點激發(fā)單點接收的方式進行數(shù)據(jù)采集。試驗區(qū)域內(nèi)以10 cm為間隔布設(shè)測點，共255個測點。

表1 試驗方案及參數(shù)設(shè)置Tab.1 Test scheme and parameter setting

圖6 數(shù)據(jù)采集設(shè)備Fig.6 Data collection equipment

2.3 彈性波在脫空模型中的傳播特性

在完成三個工況的全部數(shù)據(jù)采集后，對波形的響應(yīng)能量進行了分析，圖7為工況1、2、3的典型的波形信息。可以看出，三個工況的波形形態(tài)基本一致，但是隨著脫空厚度的增加，波形的振幅有了明顯的變化，振幅呈現(xiàn)增大的趨勢，充分說明脫空對波形響應(yīng)能量具有放大效應(yīng)。

圖7 三個工況的波形例Fig.7 Waveform example of three cases

在對采集的所有測點波形進行響應(yīng)能量分析后，計算出每個工況下檢測區(qū)域內(nèi)255個測點的波形響應(yīng)能量平均值。并以工況1作為完全密實的狀態(tài)，即響應(yīng)能量放大系數(shù)M1=1.00，計算工況2的M2=1.51，工況3的M3=2.69，如下表2。

2.4 脫空厚度與波形響應(yīng)能量的相關(guān)性

隨著脫空厚度的增加，響應(yīng)能量放大系數(shù)也逐漸變大。將試驗結(jié)果通過數(shù)據(jù)擬合，獲得脫空厚度與響應(yīng)能量放大系數(shù)之間的關(guān)系，如圖8所示。

表2 模型試驗結(jié)果Tab.2 Model test results

圖8 脫空厚度與響應(yīng)能量放大系數(shù)的函數(shù)關(guān)系Fig.8 Function relationship between the thickness of filling-incompletion and the amplification coefficient of the response energy

同時根據(jù)曲線的變化趨勢，運用對數(shù)函數(shù)關(guān)系，擬合出脫空厚度與響應(yīng)能量放大系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式，如式(2)

hij=ln(1.04×Mij-0.02)

(2)

式中：Mij表示響應(yīng)能量放大系數(shù);hij表示脫空厚度，單位cm。

3 深中通道鋼殼混凝土管節(jié)模型試驗研究

針對深中通道沉管隧道工程，開展鋼殼混凝土管節(jié)模型試驗，旨在驗證方法的實際檢測效率，評價管節(jié)模型的注漿效果。

3.1 深中通道鋼殼混凝土管節(jié)模型概況

深中通道是世界級“隧-島-橋-水下互通”集群工程，通道總長度為6.8 km。其中特長雙向八車道海底鋼殼混凝土沉管隧道為世界首例，設(shè)計及施工難度大。每個標準管節(jié)的尺寸為46 m×10.6 m×165 m，共32個管節(jié)，每個管節(jié)用鋼量約1萬噸。

為確保后期工程中鋼殼混凝土管節(jié)混凝土注漿質(zhì)量，開展了真實模型的混凝土注漿效果檢測研究。比例尺模型以一定比例真實反映了鋼殼混凝土管節(jié)的實際制作情況，模型長9.0 m，高7.0 m，上表面寬10.1 m，下表面寬15.8 m，如圖9所示，立面設(shè)計圖如圖10所示。本次試驗選取模型內(nèi)側(cè)底面區(qū)域作為研究對象，模型內(nèi)側(cè)底面區(qū)域大小為3 m×3 m，混凝土外側(cè)鋼板厚度為30 mm，鋼板內(nèi)側(cè)設(shè)置L型鋼和扁鋼，如圖11所示。混凝土注漿口直徑20 cm，位于區(qū)域中心點左側(cè)30 cm處，在檢測區(qū)域的右上角預設(shè)缺陷，缺陷范圍60 cm×60 cm。設(shè)置的缺陷脫空厚度范圍在0.50 cm～1.00 cm。

圖9 鋼殼混凝土管節(jié)模型Fig.9 The model of steel and concrete composite immersed tunnel

圖10 模型立面設(shè)計圖(cm)Fig.10 The vertical design of the model(cm)

圖11 模型內(nèi)側(cè)底面區(qū)域Fig.11 Interior bottom area of the model

3.2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

由于檢測區(qū)域較大，且設(shè)置L型鋼和扁鋼，因此采用掃描成像系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集。采集設(shè)備及參數(shù)與2.2節(jié)一致，根據(jù)檢測區(qū)域底板加勁肋設(shè)計圖，如圖12所示。確定掃描單元大小為a=50 cm，b=60 cm，檢波器間距dx=dy=10 cm。所需檢波器為42個，依據(jù)現(xiàn)場對激發(fā)能量的要求確定激發(fā)高度H=15 cm。檢測區(qū)域共劃分為30個單元，移動采集系統(tǒng)依次掃描每個單元，完成全部區(qū)域的數(shù)據(jù)采集。

3.3 三維成像處理

圖13為檢測區(qū)域的響應(yīng)能量放大系數(shù)分布，可以看出在預設(shè)的缺陷處，響應(yīng)能量呈現(xiàn)不同程度的放大效應(yīng)，檢測結(jié)果與預設(shè)缺陷的范圍有了較好的一致性。在沿L型鋼及扁鋼區(qū)域，響應(yīng)能量放大系數(shù)較大，且出現(xiàn)大面積的連續(xù)放大現(xiàn)象，說明在該區(qū)域脫空現(xiàn)象尤為嚴重。

圖12 模型底板加勁肋設(shè)計圖(cm)Fig.12 The stiffener design of the model floor(cm)

圖13 響應(yīng)能量放大系數(shù)分布圖Fig.13 Distribution diagram of the amplification coefficient of the response energy

根據(jù)模型試驗得出的脫空厚度與響應(yīng)能量放大系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，實現(xiàn)檢測區(qū)域脫空厚度的三維成像。如圖14所示，深色區(qū)域表示為密實狀態(tài)，其他區(qū)域顏色由淺變深依次表示脫空厚度的逐漸增大。從圖中可以直觀的看到缺陷的空間分布情況，脫空厚度小于0.50 cm的區(qū)域數(shù)量少、面積小，脫空厚度主要集中在0.50～1.00 cm，局部區(qū)域脫空厚度大于1.00 cm。脫空區(qū)域主要分布在構(gòu)件處，存在連續(xù)貫通脫空區(qū)域。在預設(shè)缺陷的區(qū)域，三維成像結(jié)果顯示該區(qū)域脫空厚度在0.50～1.00 cm，與預設(shè)的脫空厚度基本吻合。

3.4 注漿效果評價

由三維成像處理結(jié)果可知，脫空厚度小于0.50 cm的區(qū)域離散性大，分布在非構(gòu)件處，對結(jié)構(gòu)性能影響小。大于0.50 cm的區(qū)域呈現(xiàn)面積大、連續(xù)性強、且分布在構(gòu)件處的特點，本文采用脫空厚度0.50 cm作為注漿效果評價指標。如圖15表示除預設(shè)缺陷區(qū)域外其他區(qū)域不同脫空情況的面積占比，可以看出脫空厚度大于0.50 cm的區(qū)域達到檢測區(qū)域的20%，注漿效果欠佳。

圖14 脫空厚度hij空間分布Fig.14 Space distribution of the thickness of filling- incompletion hij

圖15 不同脫空厚度面積占比Fig.15 Area ratio of different thickness of filling-incompletion

連續(xù)脫空體積是指脫空區(qū)域的面積對脫空厚度積分而得到的數(shù)值。在脫空厚度評價的基礎(chǔ)上，該指標充分考慮脫空的貫通性和連續(xù)性對結(jié)構(gòu)的影響，能夠進一步評價注漿效果。圖16為統(tǒng)計的檢測區(qū)域內(nèi)連續(xù)脫空的分布情況?？梢钥闯鲈跈z測區(qū)域內(nèi)，非構(gòu)件處的脫空較少，共統(tǒng)計出6個連續(xù)脫空區(qū)域，且脫空區(qū)域體積小，多集中在25～200 cm3。而構(gòu)件處的脫空較多，統(tǒng)計出13個連續(xù)脫空區(qū)域。這些區(qū)域存在體積大，連續(xù)性強的特點，體積大多集中在200～800 cm3，最大的連續(xù)脫空體積達到1 042.5 cm3，嚴重影響組合構(gòu)件的作用效果，造成結(jié)構(gòu)整體強度和剛度的下降。因此在實際工程項目中，從工程安全的角度考慮，針對鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)注漿效果的檢測是十分重要的，檢測的脫空位置和厚度為后期二次注漿提供重要的參考，保證了結(jié)構(gòu)的安全。

圖16 檢測區(qū)域內(nèi)連續(xù)脫空體積分布Fig.16 Distribution of continuous filling-incompletion volume in the detection area

4 結(jié) 論

(1)基于彈性波在層狀介質(zhì)中的傳播特性，并考慮鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點，提出一種掃描成像方法。明確了該方法的基本原理、采集工藝及三維成像方法，并提出脫空厚度以及檢測區(qū)域內(nèi)的連續(xù)脫空體積兩個參數(shù)，作為注漿效果的評價指標。

(2)針對成像方法中脫空厚度定量評價問題，開展了模型試驗，設(shè)置三種不同的鋼板抬升工況。通過數(shù)據(jù)擬合得到脫空厚度與響應(yīng)能量放大系數(shù)之間的關(guān)系，實現(xiàn)了缺陷的定量評價。

(3)針對深中通道沉管隧道工程，利用掃描成像方法，開展了鋼殼混凝土管節(jié)模型注漿效果的檢測。檢測結(jié)果表明，鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)受施工工藝以及混凝土自身性能等因素的影響，鋼材與混凝土之間易產(chǎn)生不同程度的脫空缺陷，脫空厚度大于0.50 cm的區(qū)域達到檢測區(qū)域的20%。且缺陷主要分布在組合構(gòu)件區(qū)域，構(gòu)件處最大的連續(xù)脫空體積達到1 042.5 cm3，導致結(jié)構(gòu)強度、剛度和承載力下降，對工程造成安全隱患。通過預設(shè)缺陷，證明該方法可以快速評價鋼殼混凝土管節(jié)的注漿效果。檢測結(jié)果為二次注漿提供依據(jù)，保證了結(jié)構(gòu)的安全。