王修本 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

0 前言

在橋梁工程中，聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)整體澆筑質(zhì)量及波紋管注漿缺陷大小等都有著比較準(zhǔn)確的定位，與工程開(kāi)展的實(shí)際情況相符合。在今后的橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工中，聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)于結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)工作的開(kāi)展起到了較好的作用。

1 聲波檢測(cè)技術(shù)在混凝土橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 技術(shù)成熟

聲波檢測(cè)技術(shù)操作難度并不大，但是對(duì)于混凝土橋梁本身，就會(huì)存在一些不可逆的損傷，而且人工檢測(cè)也存在較大誤差，一些潛在問(wèn)題無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。聲波檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中趨于成熟，和傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)相比，不破壞混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，而且能發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，無(wú)論是在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，還是在后續(xù)應(yīng)用檢測(cè)上都效果較好。在技術(shù)趨于成熟時(shí)，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在復(fù)雜環(huán)境下能順利完成檢測(cè)工作。

1.2 無(wú)損

全程檢測(cè)過(guò)程不會(huì)對(duì)混凝土橋梁產(chǎn)生任何不可逆的破壞，而且也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的潛在問(wèn)題，在病害發(fā)生初期進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。在應(yīng)用過(guò)程中，檢測(cè)成本較低，而且能夠縮短檢測(cè)的時(shí)間，工作效率明顯提升。

1.3 應(yīng)用廣泛

傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足如今的橋梁檢測(cè)需求，建筑聲波檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，以及其他的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高工程檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在交通基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，混凝土橋梁檢測(cè)的前景廣闊，聲波檢測(cè)技術(shù)也成為了未來(lái)發(fā)展的重要方向。

2 聲波波速與混凝土橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系

對(duì)道路橋梁展開(kāi)定期檢測(cè)，是了解目前道路、橋梁應(yīng)用狀態(tài)的重要手段，也是后續(xù)橋梁養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)，借助聲波檢測(cè)技術(shù)，可以區(qū)域覆蓋性檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，在檢測(cè)過(guò)程中，不會(huì)破壞橋梁本身的結(jié)構(gòu)。聲波檢測(cè)技術(shù)在使用過(guò)程中是通過(guò)聲波在混凝土中進(jìn)行傳遞，其波速、波動(dòng)等數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生了相應(yīng)變化，針對(duì)于數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理時(shí)，要從橋梁的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行分析，最終得到存在的問(wèn)題因素[1]。聲波檢測(cè)難度是過(guò)濾掉一些非結(jié)構(gòu)傳播的聲音，準(zhǔn)確判斷損傷位置。為了進(jìn)一步分析波速和橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系，可以根據(jù)聲波特點(diǎn)從橫波與縱波兩個(gè)方向加以分析，了解波速特點(diǎn)，也能更好地分析聲波波速和橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系。對(duì)其聲波與其總比進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比：

在上列的算式中，剪切模量μ（MPa）；混凝土密度ρ（g/cm3）；泊松比σ；彈性模量E（MPa）；橫波波速Vs（km/s）；縱波波速Vp（km/s）。本文中混凝土密度為2.6g/cm3，泊松比為0.18。

3 對(duì)聲波檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

為了分析聲波檢測(cè)技術(shù)在混凝土橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用，選擇實(shí)際工程為例展開(kāi)分析。某工程的橋梁施工長(zhǎng)度為550m，底部的寬度為11.5cm，其頂部的實(shí)際寬度達(dá)到22.5cm，在進(jìn)行合攏張拉時(shí)，需要遵循實(shí)際工作開(kāi)展的順序。在實(shí)際的施工開(kāi)展中，邊跨與中跨的混凝土地板呈現(xiàn)出了崩裂現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)相關(guān)的施工加固之后，依舊在工作中存在裂開(kāi)的問(wèn)題，需要在今后的施工中強(qiáng)化檢測(cè)工作的開(kāi)展。

3.1 聲波檢測(cè)技術(shù)在混凝土橋梁頂板檢測(cè)中的應(yīng)用

橋梁頂板面積為1310㎡，測(cè)速4.69km/s，表明其混凝土強(qiáng)度不低于C45，頂板處和混凝土強(qiáng)度之間的波速較高，當(dāng)其應(yīng)用到的波速大于4.81km/s時(shí)，最終呈現(xiàn)出一種均勻連續(xù)的分布。采集頂板兩翼的波速值較低，其低波速帶比較明顯，達(dá)到了2m～3m的寬度，其波速主要分布在2.3km/s～4.1km/s，對(duì)于此類的問(wèn)題主要是受到非主要受力的作用影響，而且位置也并非橋梁主要的荷載區(qū)域，因此并不會(huì)影響到橋梁的穩(wěn)定性[3]。

3.2 聲波檢測(cè)技術(shù)在混凝土橋梁底板檢測(cè)中的應(yīng)用

橋梁底板檢測(cè)面積540㎡，平均波速4.10km/s。在檢測(cè)過(guò)程中，底板波速分布并不均勻，中間高，兩側(cè)低，可以看出底板存在低波速區(qū)域，這也可以確定底板的強(qiáng)度并不高。在檢測(cè)過(guò)程中，底板右側(cè)波速小于2km/s，呈現(xiàn)出的寬度在2m～3m，但是左側(cè)的波速則是小于3km/s，并且檢測(cè)中的寬度是1m～1.5m，根據(jù)最終根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)得知混凝土橋梁存在裂縫，出現(xiàn)裂縫的位置為底板。

3.3 聲波檢測(cè)技術(shù)在混凝土橋梁左腹板檢測(cè)中的應(yīng)用

左腹板面積324㎡，施工強(qiáng)度需大于C50，將檢測(cè)中的波速保持在4.5km/s，從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，施工質(zhì)量較好，不過(guò)受到高低速區(qū)域影響，在左腹板下方幅度是比較小的，對(duì)于整體發(fā)展的穩(wěn)定性并不會(huì)產(chǎn)生更大的變化[4]。

3.4 聲波檢測(cè)技術(shù)在混凝土橋梁右腹板檢測(cè)中的應(yīng)用

該腹板試件的面積為324㎡，針對(duì)于此類檢查需要將其強(qiáng)度設(shè)定在C60，在實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中其平均的數(shù)值為4.70km/s，數(shù)據(jù)的分布是比較均勻的，其總體情況與左腹板情況相比較，強(qiáng)度與波速都在不斷地提升，其有著較好的使用質(zhì)量。但是在下部比較過(guò)程中，就導(dǎo)致上部的波速是比較低的，在此過(guò)程中上部有著低速的一個(gè)異常區(qū)域，其檢測(cè)寬度為1m，檢測(cè)的波速值為4.1km/s，下部的波速值通常是大于4.6km/s的，所以通過(guò)檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)病害，且強(qiáng)度比較高。

4 檢測(cè)結(jié)果分析

本文通過(guò)相關(guān)研究的開(kāi)展，該結(jié)構(gòu)的其他在實(shí)際使用過(guò)程中有著比較好的連續(xù)性與質(zhì)量，沒(méi)有顯示出結(jié)構(gòu)缺陷。但是在底板的測(cè)量中，其數(shù)值是低于其他部位并且分布不均勻，在腹部連接處數(shù)值為3.1km/s，呈現(xiàn)出的波速是比較低的，所以存在著一定的質(zhì)量問(wèn)題。經(jīng)過(guò)相關(guān)的檢查工作開(kāi)展，該區(qū)域是低速條帶區(qū)域內(nèi)的裂縫為發(fā)育狀態(tài)，需要今后加以治理[5]。

想要進(jìn)一步地加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中存在的質(zhì)量問(wèn)題加以分析，需要工作人員在實(shí)際的工作開(kāi)展中制定出不同強(qiáng)度的試驗(yàn)板，同時(shí)開(kāi)展聲波檢測(cè)工作。在制作試驗(yàn)板時(shí)，需要使用到20mm與8mm直徑的鋼筋，圖1、圖2是試驗(yàn)板的設(shè)計(jì)情況，針對(duì)不同試驗(yàn)板展開(kāi)檢測(cè)。試驗(yàn)本身的缺陷極為清晰，為了聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效果，針對(duì)不同的試驗(yàn)板展開(kāi)檢測(cè)分析，判斷聲波檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確地檢驗(yàn)出試驗(yàn)板中存在的缺陷。

圖1 振搗不同的試驗(yàn)板設(shè)計(jì)圖

圖2 強(qiáng)度不同的試驗(yàn)板設(shè)計(jì)圖

圖1是在不同振搗情況下做出的設(shè)計(jì)圖，圖2則是針對(duì)于不同強(qiáng)度展開(kāi)聲波檢測(cè)的設(shè)計(jì)圖，對(duì)試驗(yàn)板開(kāi)展CT剖面波速圖的檢測(cè)分析，可以在震蕩與非震蕩區(qū)得出，傳播速度是比較低的，都是小于4.1km/s，但是聲波在輕微震蕩區(qū)中波速是比較大的都要高于4.1km/s。當(dāng)施工中混凝土的標(biāo)準(zhǔn)為C50時(shí)，波速達(dá)到最大值5.2km/s，C30時(shí)，波速為最低值為3.5m～-4.4km/s。

5 結(jié)語(yǔ)

①結(jié)合實(shí)際橋梁項(xiàng)目，借助聲波檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際檢測(cè)中的應(yīng)用，可以看出這一技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中效果突出，優(yōu)勢(shì)明顯，并且與實(shí)際施工情況緊密配合，從上述的相關(guān)圖片數(shù)據(jù)中，針對(duì)橋梁的澆筑均勻性、混凝土缺陷等情況進(jìn)行分析。

②在開(kāi)展不同強(qiáng)度試驗(yàn)板的過(guò)程中，收集到波在分散時(shí)的散射性能量，分析頻率能量的時(shí)間分布，更好地了解混凝土缺陷。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在試件的1m～2m處，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)散射能量，主要是因?yàn)槠涠祟^區(qū)域有著一定空區(qū)。

總的來(lái)說(shuō)，聲波檢測(cè)技術(shù)在橋梁實(shí)際檢測(cè)中應(yīng)用效果良好，發(fā)展前景廣闊，在應(yīng)用過(guò)程中可以準(zhǔn)確定位缺陷區(qū)域，并且在定位和檢測(cè)精確度上，準(zhǔn)確程度不斷提升，為今后的橋梁工程施工奠定基礎(chǔ)。