声波检测技术在混凝土桥梁检测中的应用

2022-04-01王修本安徽省建筑科学研究设计院安徽合肥230031

安徽建筑 2022年3期

关键词：波速声波底板

王修本（安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥 230031）

0 前言

在桥梁工程中，声波检测技术对整体浇筑质量及波纹管注浆缺陷大小等都有着比较准确的定位，与工程开展的实际情况相符合。在今后的桥梁混凝土结构施工中，声波无损检测技术对于结构病害检测工作的开展起到了较好的作用。

1 声波检测技术在混凝土桥梁检测中的应用优势

1.1 技术成熟

声波检测技术操作难度并不大，但是对于混凝土桥梁本身，就会存在一些不可逆的损伤，而且人工检测也存在较大误差，一些潜在问题无法及时发现。声波检测技术在应用过程中趋于成熟，和传统的检测技术相比，不破坏混凝土桥梁结构的基础，而且能发现潜在问题，无论是在预防性养护，还是在后续应用检测上都效果较好。在技术趋于成熟时，保证检测结果的准确性，在复杂环境下能顺利完成检测工作。

1.2 无损

全程检测过程不会对混凝土桥梁产生任何不可逆的破坏，而且也能及时发现其中存在的潜在问题，在病害发生初期进行预防性养护。在应用过程中，检测成本较低，而且能够缩短检测的时间，工作效率明显提升。

1.3 应用广泛

传统的检测技术已经无法满足如今的桥梁检测需求，建筑声波检测技术可以实现，以及其他的无损检测技术可以优势互补，提高工程检测的准确性。在交通基础设施行业发展的同时，混凝土桥梁检测的前景广阔，声波检测技术也成为了未来发展的重要方向。

2 声波波速与混凝土桥梁结构强度之间的关系

对道路桥梁展开定期检测，是了解目前道路、桥梁应用状态的重要手段，也是后续桥梁养护的基础，借助声波检测技术，可以区域覆盖性检测，及时发现潜在问题，在检测过程中，不会破坏桥梁本身的结构。声波检测技术在使用过程中是通过声波在混凝土中进行传递，其波速、波动等数据之间产生了相应变化，针对于数据信息进行处理时，要从桥梁的内部构造进行分析，最终得到存在的问题因素[1]。声波检测难度是过滤掉一些非结构传播的声音，准确判断损伤位置。为了进一步分析波速和桥梁结构强度之间的关系，可以根据声波特点从横波与纵波两个方向加以分析，了解波速特点，也能更好地分析声波波速和桥梁结构强度之间的关系。对其声波与其总比进行相应的对比：

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；弹性模量E（MPa）；横波波速Vs（km/s）；纵波波速Vp（km/s）。本文中混凝土密度为2.6g/cm³，泊松比为0.18。

3 对声波检测技术的运用

为了分析声波检测技术在混凝土桥梁检测中的应用，选择实际工程为例展开分析。某工程的桥梁施工长度为550m，底部的宽度为11.5cm，其顶部的实际宽度达到22.5cm，在进行合拢张拉时，需要遵循实际工作开展的顺序。在实际的施工开展中，边跨与中跨的混凝土地板呈现出了崩裂现象，经过相关的施工加固之后，依旧在工作中存在裂开的问题，需要在今后的施工中强化检测工作的开展。

3.1 声波检测技术在混凝土桥梁顶板检测中的应用

桥梁顶板面积为1310㎡，测速4.69km/s，表明其混凝土强度不低于C45，顶板处和混凝土强度之间的波速较高，当其应用到的波速大于4.81km/s时，最终呈现出一种均匀连续的分布。采集顶板两翼的波速值较低，其低波速带比较明显，达到了2m～3m的宽度，其波速主要分布在2.3km/s～4.1km/s，对于此类的问题主要是受到非主要受力的作用影响，而且位置也并非桥梁主要的荷载区域，因此并不会影响到桥梁的稳定性[3]。

3.2 声波检测技术在混凝土桥梁底板检测中的应用

桥梁底板检测面积540㎡，平均波速4.10km/s。在检测过程中，底板波速分布并不均匀，中间高，两侧低，可以看出底板存在低波速区域，这也可以确定底板的强度并不高。在检测过程中，底板右侧波速小于2km/s，呈现出的宽度在2m～3m，但是左侧的波速则是小于3km/s，并且检测中的宽度是1m～1.5m，根据最终根据检测数据得知混凝土桥梁存在裂缝，出现裂缝的位置为底板。

3.3 声波检测技术在混凝土桥梁左腹板检测中的应用

左腹板面积324㎡，施工强度需大于C50，将检测中的波速保持在4.5km/s，从检测结果来看，施工质量较好，不过受到高低速区域影响，在左腹板下方幅度是比较小的，对于整体发展的稳定性并不会产生更大的变化[4]。

3.4 声波检测技术在混凝土桥梁右腹板检测中的应用

该腹板试件的面积为324㎡，针对于此类检查需要将其强度设定在C60，在实际检测的过程中其平均的数值为4.70km/s，数据的分布是比较均匀的，其总体情况与左腹板情况相比较，强度与波速都在不断地提升，其有着较好的使用质量。但是在下部比较过程中，就导致上部的波速是比较低的，在此过程中上部有着低速的一个异常区域，其检测宽度为1m，检测的波速值为4.1km/s，下部的波速值通常是大于4.6km/s的，所以通过检查没有发现病害，且强度比较高。

4 检测结果分析

本文通过相关研究的开展，该结构的其他在实际使用过程中有着比较好的连续性与质量，没有显示出结构缺陷。但是在底板的测量中，其数值是低于其他部位并且分布不均匀，在腹部连接处数值为3.1km/s，呈现出的波速是比较低的，所以存在着一定的质量问题。经过相关的检查工作开展，该区域是低速条带区域内的裂缝为发育状态，需要今后加以治理[5]。

想要进一步地加强对混凝土结构中存在的质量问题加以分析，需要工作人员在实际的工作开展中制定出不同强度的试验板，同时开展声波检测工作。在制作试验板时，需要使用到20mm与8mm直径的钢筋，图1、图2是试验板的设计情况，针对不同试验板展开检测。试验本身的缺陷极为清晰，为了声波检测技术的应用效果，针对不同的试验板展开检测分析，判断声波检测技术准确地检验出试验板中存在的缺陷。

图1 振捣不同的试验板设计图

图2 强度不同的试验板设计图

图1是在不同振捣情况下做出的设计图，图2则是针对于不同强度展开声波检测的设计图，对试验板开展CT剖面波速图的检测分析，可以在震荡与非震荡区得出，传播速度是比较低的，都是小于4.1km/s，但是声波在轻微震荡区中波速是比较大的都要高于4.1km/s。当施工中混凝土的标准为C50时，波速达到最大值5.2km/s，C30时，波速为最低值为3.5m～-4.4km/s。