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隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在橋梁設(shè)計(jì)中。
其中，采用預(yù)應(yīng)力后張法制作混凝土構(gòu)件的方式應(yīng)用較為廣泛。預(yù)應(yīng)力后張法(post-tensioningmethod)是將鋼筋支架的橋體結(jié)構(gòu)預(yù)先澆筑混凝土，并在其中的預(yù)應(yīng)力管道（波紋管）中張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線，最后進(jìn)行灌漿形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。如此，可借助于混凝土較高的抗壓強(qiáng)度來(lái)彌補(bǔ)其抗拉強(qiáng)度的不足，達(dá)到延緩受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂的目的。
但管道中灌漿不密實(shí)、存在空洞或水時(shí)，會(huì)為氧氣和氯化物提供空間，使鋼筋出現(xiàn)銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全。因此，對(duì)預(yù)應(yīng)力管道灌漿密實(shí)度的檢測(cè)尤為重要。
箱梁的鋼筋結(jié)構(gòu)灌漿后的箱梁
灌漿后的箱梁
橋梁混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)的方法主要有：探地雷達(dá)法、沖擊回波法、超聲波法、紅外熱成像法以及CT掃描法等。
其中，探地雷達(dá)法在探測(cè)灌漿密實(shí)度時(shí)會(huì)受到鋼筋信號(hào)的嚴(yán)重干擾而易產(chǎn)生誤判；沖擊回波法利用沖擊波進(jìn)行探測(cè)，在缺陷部位會(huì)發(fā)生發(fā)射和繞射，通過(guò)信號(hào)接收器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理以判斷灌漿密實(shí)度，但該方法檢測(cè)效率較低；超聲波法利用設(shè)備激發(fā)超聲脈沖信號(hào)，使之在混凝土內(nèi)傳播，因?yàn)椴煌橘|(zhì)的聲阻抗不同，尤其是固體和氣體之間的差異，使得超聲波在檢測(cè)混凝土厚度和內(nèi)部缺陷領(lǐng)域有著優(yōu)異的表現(xiàn)。
經(jīng)過(guò)技術(shù)的發(fā)展，超聲波檢測(cè)技術(shù)結(jié)合了超聲橫波檢測(cè)和合成孔徑聚焦技術(shù)，使其廣泛應(yīng)用于檢測(cè)混凝土厚度、內(nèi)部缺陷甚至灌漿密實(shí)度。
陣列式超聲設(shè)備的表面有多組探頭，能激發(fā)和接收超聲脈沖信號(hào)，通過(guò)疊加鄰近多道通的回波信息，可增強(qiáng)目標(biāo)缺陷的信號(hào)特征。
陣列式超聲設(shè)備表面的探頭
陣列式超聲成像
應(yīng)用案例
某地區(qū)存在一批采用預(yù)應(yīng)力后張法制成的箱梁混凝土構(gòu)件，需要對(duì)箱梁中波紋管內(nèi)灌漿密實(shí)度情況進(jìn)行檢測(cè)。在混凝土表面沿著波紋管的走向，使用PD8050進(jìn)行檢測(cè)。
箱梁混凝土表面
波紋管埋深和間距
沿波紋管方向垂直進(jìn)行檢測(cè)
檢測(cè)結(jié)果
混凝土構(gòu)件中不只有混凝土注漿的波紋管，也會(huì)存在像鋼筋結(jié)構(gòu)和空洞等影響檢測(cè)效果的因素，容易對(duì)灌漿不密實(shí)檢測(cè)產(chǎn)生干擾。因此，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)混凝土內(nèi)部的鋼筋和空洞也分別同時(shí)進(jìn)行了探測(cè)。
根據(jù)不同介質(zhì)的聲阻抗差異和超聲脈沖橫波只能在固體中進(jìn)行傳播的特點(diǎn)，鋼筋的信號(hào)在超聲波檢測(cè)圖像中不應(yīng)該有很好的信號(hào)反應(yīng)，除非鋼筋與混凝土的接觸不夠緊密。
圖1
圖2
圖3
圖1：探測(cè)空洞(探頭與空洞平行)
圖2：探測(cè)鋼筋(探頭與鋼筋平行)
圖3：探測(cè)鋼筋&空洞(探頭與鋼筋垂直)
客觀來(lái)說(shuō)，該測(cè)試橋墩的鋼筋已經(jīng)發(fā)生明顯的銹蝕，且不是箱梁的結(jié)構(gòu)類型，并不是良好的測(cè)試體。但通過(guò)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，垂直于鋼筋和空洞進(jìn)行探測(cè)時(shí)，無(wú)論是鋼筋還是空洞，特征信號(hào)都很明顯。
實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，也通過(guò)垂直于波紋管的方向進(jìn)行了探測(cè)，以保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的一致性。同時(shí)，還根據(jù)同一波紋管不同位置的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，來(lái)對(duì)灌漿密實(shí)度進(jìn)行定性分析。
灌漿的箱梁一：沿一根波紋管方向垂直進(jìn)行檢測(cè)。首先準(zhǔn)確找到箱梁腹板的底板信號(hào)，再通過(guò)對(duì)同一個(gè)波紋管不同區(qū)域的檢測(cè)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)雖然波紋管上方存在鋼筋信號(hào)，但對(duì)灌漿是否密實(shí)判斷的影響有限，可以確定11-15區(qū)間存在灌漿不密實(shí)情況。
灌漿的箱梁二：沿一根波紋管方向垂直進(jìn)行檢測(cè)。箱梁腹板的底板信號(hào)明顯，波紋管位置整體灌漿較好，有鋼筋信號(hào)，但無(wú)灌漿不密實(shí)的明顯信號(hào)。
未灌漿的箱梁三：沿一根波紋管方向垂直進(jìn)行檢測(cè)。箱梁腹板的底板信號(hào)明顯，未灌漿的波紋管信號(hào)也很明顯。
總結(jié)
陣列式超聲應(yīng)用于灌漿密實(shí)度檢測(cè)時(shí)，鋼筋信號(hào)影響有限。通過(guò)同一根波紋管不同位置的信號(hào)對(duì)比，可以對(duì)灌漿不密實(shí)度進(jìn)行定性判斷，再結(jié)合沖擊回波法對(duì)可能存在不密實(shí)信號(hào)的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行驗(yàn)證，能大幅提高檢測(cè)效率。
同時(shí)，除了混凝土和波紋管內(nèi)的鋼筋會(huì)對(duì)灌漿密實(shí)度的信號(hào)產(chǎn)生干擾，還需對(duì)如下情況，通過(guò)控制不同變量的方法，建立不同密實(shí)度和不同砼（混凝土）齡期的箱梁模型來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)證。
如：
不同砼（混凝土）齡的混凝土，是否也會(huì)產(chǎn)生影響呢？
剛注完漿的混凝土和鋼筋能是否有很好的貼合？在此情況進(jìn)行灌漿密實(shí)度超聲波探測(cè)，能否有效減少鋼筋的存在對(duì)灌漿密實(shí)度情況的誤判？
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