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超声平测法在箱梁混凝土强度检测中的应用

2016-05-07

西部交通科技 2016年1期

柳 斌

(新疆立弓交通勘察设计研究院,新疆 乌鲁木齐 831401)



超声平测法在箱梁混凝土强度检测中的应用

柳斌

(新疆立弓交通勘察设计研究院,新疆乌鲁木齐831401)

摘要:超声平测法能够有效地对混凝土中存在的裂缝、损伤层等缺陷进行检测,因而在桥梁混凝土质量检测中应用广泛。文章结合预应力箱梁工程实例,探讨超声平测法在预应力箱梁混凝土强度检测中的应用方法。

关键词:超声平测法;预应力箱梁混凝土;强度检测

0引言

超声波是用于检测结构混凝土内部缺陷的一种无损检测方法,在我国的建筑工程中具有非常广泛的应用。超声回弹综合法是采用超声仪对混凝土构件的声速值进行测量,同时采用回弹仪对同一测区的回弹值进行测量,将两种检测结果进行对比,并通过有关的强度曲线对混凝土的强度等级进行评价。对于混凝土结构中所存在的裂缝和损伤问题,通过超声平测法即可测量得到。因此在桥梁混凝土质量检测中具有非常广泛的应用。本文将结合具体的预应力箱梁工程项目,简要探讨超声平测法在预应力箱梁混凝土强度检测中的应用。

1超声平测法的原理

对混凝土强度的检测,一般采用超声回弹法,这种方法又可以分为三类:对测法、角测法以及平测法。当采用对测法对混凝土强度进行检测,需要将测点布置在混凝土表面的两个侧面上,这两个侧面相对要对称。采用平测法时,需要将测量点放在其中一个侧面上。采用角测法时,需要将测量点放在混凝土结构相邻的两个侧面上。因此对于混凝土结构的检测,其目的无论是检测强度还是检测缺陷,检测方法是首先应该考虑的。

超声波平测法主要是采用平测法进行测量,脉冲发射源和接受系统均在混凝土的同一个面上[1]。混凝土内部受到损坏,则在该界面处会形成波阻抗界面。当超声波在混凝土穿行达到该波阻抗界面时,会产生透射波和反射波,接受系统接收得到的反射波明显会比入射波的能量降低较多。假如混凝土内部有裂缝或者其他的缺陷,超声波在经过混凝土内部时会出现散射和绕射。如果没有缺陷。超声波即可在混凝土内部顺利传播,直至到达接收系统中。

2工程概况

本工程为某一桥梁施工建设项目。该桥梁的总长度为185 m,总宽度为9 m。桥梁的上部结构为悬链线箱型梁,跨径为70 m。桥梁两岸的引桥采用13 m预应力混凝土简支空心板梁,如表1所示为预应力混凝土简支空心板梁的设计参数。本工程中一共有90块空心板。根据设计要求,该空心板为预应力A类构件。根据设计的要求,需要对结构实体强度进行检测,以此为工程施工提供科学的依据。

表1 预应力混凝土简支空心板梁的设计参数表

3检测方法的选取

根据相关的规范要求可以知道,对于结构实体混凝土强度的检测,可以采取的无损检测方法包括回弹法、超声回弹综合法、后装拔出法以及钻芯法等。在规程中,测强曲线的范围在10~60 MPa之间,但是根据经验判断,本工程的混凝土强度换算值有很大可能会超过该范围,因此不适合采用回弹法。在后装拔出法的规程中,只是给出了测强曲线,但未给出相应的系数,这就要制定专用测强曲线,因此同样不适合采用后装拔出法。钻芯法需要对梁体造成一定的损坏,虽然是一种精度较高的检测方法,但是不适合在预应力结构中应用。因此,经过综合分析考虑,采用超声回弹综合法对结构混凝土强度进行检测比较合适。

由于在本工程中,梁体为空心板,其两侧的平面并不平行,因此对于本工程空心板混凝土进行检测需要采用超声平测法。

4抽检数量和测区布置

依据有关规范,复检根据C类进行抽检,抽检20根构件。本工程梁的长度和相邻两个测区之间的距离应控制在2 m以上,因此在每个梁上一共布置了10个测区。如图1所示为本工程平测法测点的布置示意图。

图1 平测法测点的布置示意图

5回弹测试及回弹值计算

采用回弹仪对梁体的侧面进行回弹测试,确保回弹仪的轴线垂直于梁体侧面。对于每个测区,弹击点应控制在16点。根据检测结果,应将其中较大的3个值和较小的3个值去除,剩余的10个回弹值作为有效回弹,并取平均回弹值作为测区的回弹值[2]。

6超声测试及声速值的计算

进行超声测试时,先对超声仪系统进行调零处理,采用黄油作为耦合剂,然后即可进行超声测试。按照编号的顺序依次逐点对每个测区的声时值进行检测。传输声时值的测定:将发射和接收探头放置在选取的测点上,发射电压置于200 V上,打开“增益”,并调节“粗调”旋纽,使示波器上有波形显示,再调节“增益”旋钮,使首波波形高度占屏幕总高度的2/3,然后调节“细调”“微调”旋钮使光标移动到接收波的起始处,读取显示器的数值,此数值即为超声波在混凝土中的传播时间。

各测区的平测声速V=(l1/t1+l2/t2+l3/t3)/3,然后再选择几个测区,以不同的测距再次逐点测读相应的声时t,一般情况下,测距分别为200 mm、250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、450 mm、500 mm。通过不同测距所得到的不同声时,即可通过回归分析的方法求出直线方程l=a+bt。直线方程中的系数b与该测区的平测声速V之间的比值即为修正系数,以此修正系数即可对平测声速进行修正[3]。

比如说,根据18#梁超声波检测结果所得到的直线方程,系数b=5.07 km/h,其相应的平测法声速V=4.63 km/h,因此计算得到的修正系数为1.095。其他几个梁体的修正系数算法相同。

7芯样制备及抗压强度试验

在采用综合法测试的九个测区内进行钻芯取样,在试验室内,应对芯样进行加工以制作成标准试件,根据要求标准试件的高径比应控制在1∶1。芯样的两端应确保平整,如果存在不平整的问题,应采用硫磺胶泥进行补平处理。补平处理之后需要在室内进行3 d的静置,之后即可进行抗压强度试验。

把每个测区的平均回弹值和经过修正的超声声速值代入到统一测强曲线中,通过测强曲线即可计算出各测区的强度换算值。然后采用芯样抗压强度换算值与综合法测试强度进行对比,可以得出每片梁的测强曲线修正系数。将各个测区的强度换算值与修正系数相乘便可得到每个测区最终的强度换算值。

对每片梁10个测区的强度换算值进行平均计算,能得出每片梁的混凝土强度平均值[4]。同样,根据计算公式可以得到强度的均方差和推定强度。

8结果分析

(1)通过采用超声平测法和取芯法等对压强度换算值进行比对分析,经对比,其比值在0.96~1.15之间,表明超声平测法与取芯法的测试的数值是一致的。

(2)结合以上测量的结果,不难看出,该桥梁板材的混凝土强度应该在49.3~51.1 MPa之间,因此可以认定本工程梁板混凝土的强度满足设计强度C50的要求。

9结语

针对于混凝土构件强度检测来说,传统的钻芯检测由于其破坏构件而逐渐减小应用,超声法等无损检测成为检测的主要方法之一。文章通过结合某桥梁施工建设项目,由于该桥梁使用的是空心板材,板梁的两个侧面相互又不平行,因此在进行检测时主要是采用超声平测法进行。结合该工程实践经验,笔者提出合适的测点布置及其设置数量,同时结合测试结果,提出合理的计算方法,从而根据测试准确推算出混凝土强度,为后续工作提供参考。

参考文献

[1]何东晓.超声法检测混凝土强度的特点和缺陷[J].河南广播电视大学学报,2005(1):58-59.

[2]王闯;苑志强.超声法检测混凝土强度工程应用实践[J].岩土工程界,2005(11):64-65.

[3]赵庆昌.超声回弹综合法检测结构混凝土强度应用[J].山西交通科技,2010(3):62-64.

[4]韦武举,逄焕平,李宣霖.超声平测法检测钢筋混凝土结构裂缝深度[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2007(4):475-477.

Application of Ultrasonic Testing Method in Strength Testing of Box Girder Concrete

LIU Bin

(Xinjiang Ligong Highway Design Institute,Urumqi,Xinjiang,831401)

Abstract:Ultrasonic testing method can effectively detect the cracks,damage layer and other defects present in concrete,thus is is widely used in bridge concrete quality inspection.Combined with pres-tressed box-girder engineering examples,this article discussed the application methods of ultrasonic testing method in strength testing of prestressed box girder concrete.

Keywords:Ultrasonic testing method;Prestressed concrete box girder;Strength testing

收稿日期:2015-12-08

文章编号:1673-4874(2016)01-0070-04

中图分类号:U446

文献标识码:A

DOI:10.13282/j.cnki.wccst.2016.01.016

作者简介

柳斌(1989—),助理工程师,研究方向:公路桥梁、涵洞设计及桥梁检测。