声波检测技术在混凝土桥梁检测中的应用

声波检测技术在混凝土桥梁检测中的应用

张代雨

苏交科集团检测认证有限公司 江苏南京市 210000

摘要：在开展桥梁混凝土工程施工的时候，要是没有选择合理的施工工艺，或者是相关的施工操作不够规范，就容易使得混凝土产生质量问题，如此会严重影响到桥梁混凝土结构的稳定性和可靠性，而且会影响到对于桥梁混凝土的质量控制。借助超声波检测技术，能够得到更加可靠的技术参数，而且可以有效地检测桥梁混凝土内部缺陷，正确评估桥梁的各项性能，所以声波检测技术在桥梁混凝土工程中具备比较可观的使用价值。

关键词：声探测技术；混凝土桥梁检测；应用；分析

1工程概况

某120M+210M+120M预应力混凝土连续刚构桥长550m，单箱单室三向预应力变高箱梁梁梁体顶宽22.5m，底宽11.5m，翼缘板悬臂长度5.50m，桥梁从中跨向边跨依次采取合拢张拉，在混凝土的底板部分容易产生裂缝问题，底板墙体在加固修复完毕也容易产生裂缝。要想可以更好地掌握箱梁合拢段存在的结构缺陷，明确梁板能否满足设计需求，判断是否需要针对桥梁的预应力混凝土结构开展声波的无损检测。

2声波技术在工程地基结构检测中的意义

声波无损检测能够达到一个良好的检测效果，在使用无损检测技术的时候，可以保障构件在检测完毕之后不会受到损伤。其中使用钻芯技术的时候，需要在建筑物中钻芯，施工现场的承载力会受到一定的影响，不过超声波技术不会给建筑物构造造成损伤，并且可以及时地得到检测结果，在桥梁工程中能够达到一个良好的使用效果。不仅如此，桥梁工程桩基属于主要的承载结构，桩基工程施工质量直接影响到了后续工作的顺利开展。可以看出使用超声波技术能够保障桩基结构的完整性和可靠性，得到更加可靠的数据信息，在检测时期，可以选择借助透射法来分析桩基存在的问题。不仅如此，传统的检测技术，桩基的长度超出了检测技术的使用范围，因此超声波检测技术在检测数据方面和传统的检测技术存在一定的差异，能够达到良好的测试效果，保障测试数据的准确性和可靠性。

3声波检测技术的基本原理

在桩基检测的时候，超声波检测技术的主要原理就是在桩身预埋多根试管来当作检测的通道，之后把发射探头以及接收探头放到侧声管中，管中注入清水，当作偶联剂进行处理。在这个时期，借助仪器中的脉冲信号发生器，发射周期性的电脉冲，之后把超声波脉冲借助发射换能器的压电体完成转换，压电体会通过被测桩的混凝土，让换能器完成接收，实现对于电信号的转换。仪器内测量系统接收超声波脉冲通过混凝土消耗的时间和波形频谱等参数，通过数据处理系统根据判断软件接收到的参数信号来完成评估和分析，如此可以更好地掌握混凝土中是否存在缺陷的情况，并且能够明确混凝土的整体均匀性以及强度等级。

4声波传播速度与混凝土桥梁结构强度的关系。

声波通过混凝土的时候，无论是波速还是频率等都会产生一定的变化，通过开展信号数字处理，能够更好地掌握混凝土桥梁的主体结构，本文分析了混凝土桥梁波速和结构强度之间的联系，对于声波速度的分析，能够更好地掌握混凝土桥梁结构的实际强度，其中纵波和横波速度的计算公式如下所示：

其中：剪切模量为μ（MPa）；混凝土密度为ρ（g/cm3）；泊松比为σ；弹性模量为E（MPa）；横波波速为Vs（km/s）；纵波波速为Vp（km/s）。本文中混凝土密度为2.6g/cm³，泊松比为0.18。一般情况下，波速和标准试块抗压强度之间存在紧密的联系，相关的公式如下所示：

其中：纵波波速为Vp（km/s）；回归参数为α、b；混凝土抗压强度为Rb（MPa）。

其中各个地区的混凝土骨料成分是有所不同的，相关的抗压强度回归参数也存在一定的差异，一般情况下需要严格地控制α和b的取值范围，需要注意的是声波波速和混凝土的抗压强度也存在一定的差异，相关的关系式如下所示：

5声波检测技术的应用

5.1声波检测结果

5.1.1桥梁顶板检测结果

本桥梁工程顶板声波检测面积为1310m2，顶板声波波速均值为4.69km/s，混凝土整体强度在C45以上，其中顶梁板的主体结构有着较高的声波波速和混凝土强度，具体的分布比较均匀，而且保持连续的状态，整体的强度较高。不过在顶板两翼部分的声波波速比较低，特别是在顶板的右侧存在一条低速的波速带，由于顶板的两翼不是桥梁的主要受力部位，因此不会影响到桥梁结构的安全性和稳定性。

5.1.2桥梁底板检测结果

桥梁工程底板声波检测面积为540m2，声波波速均值为4.10km/s，其中要严格地控制混凝土的整体强度，和顶板存在一定的差异，底板波速以及强度分布是不够均匀的，中间的波速明显高于周围的波速，底板两翼和腹板直接进行连接，直接影响到了桥梁梁体的整体结构。在地板的右翼缘和右侧腹板连接的部分存在一个低波速区域，并且在右侧翼缘连接的部分也包括一条低波速区域，因此桥梁底版容易产生裂缝的情况，需要注意的是在这个工程中箱梁底版强度是最小的。

5.1.3左腹板声波检测结果

桥梁左腹板声波检测面积为324m2，声波波速均值为4.5km/s，强度在C50以上，其中波速是相对均匀的，能够看出左腹板质量良好，不过在下部会有局部性高低速异常的区域，但是异常的幅度较小，不会影响到桥梁腹板结构的稳定性和可靠性。

5.1.4右腹板检测结果

桥梁右腹板声波检测的面积和左腹板检测面积是一致的，右侧的波速和梁板的强度都高于左腹板，声波的波速分布是比较均匀的，整体的施工质量较好。在右腹板上部波速小于下部的波速，在上部中有一条局部性低速异常区域，需要注意的是在右腹板下部有着较高的波速。总的来说，桥梁的右腹板波速是比较均匀的，低速异常区域面积也比较小，不会给腹板结构造成较大的影响，腹板结构强队较高，能够有效地增强桥梁结构的承载力。

5.2预应力箱梁声波检测结论

通过对于各个部分开展声波检测能够看出，箱梁顶板和腹板混凝土结构有着较高的声波波速，其中混凝土强度要是达到C50~C70设计值，混凝土结构具备良好的连续性，而且整体的质量较好，不会产生贯通性的低速结构缺陷问题。其中箱梁底版声波波速较小，强度也较低，波速的分布均匀性较差，在地板和腹板结合部分容易产生大规模的条带性声波传输速度较低的区域，容易产生质量缺陷问题，而且会给桥梁结构的承载力造成一定的影响。这部分条带性低速区域中容易产生裂缝的情况，因此需要得到有关人员的高度重视。要想更好地检测出桥梁混凝土结构存在的问题，就需要开展不同强度的声波检测试验板的浇筑，而且要严格地控制浇筑尺寸，选择尺寸合格钢筋。通过开展合理的声波检测，比较得到的检测结果和设计缺陷，实现对于桥梁工程声波检测技术准确性的可靠评价。

6结束语

总的来说，在桥梁混凝土工程中，声波检测技术能够达到一个良好的使用效果，具备较多的优势，因此得到了有关人员的高度重视，在桥梁混凝土工程中使用声波检测技术的时候，需要明确混凝土结构的特点，按照相关的技术参数来明确具体的缺陷位置，保障桥梁混凝土检测工作能够更加顺利地进行，如此也可以更好地发挥超声波检测技术的使用价值。

参考文献：

[1]司耀东.浅谈路桥试验检测技术及应用[J].中国新技术新产品,2015(10):118.

[2]密士文.混凝土中超声波传播机理及预应力管道压浆质量检测方法研究[D].中南大学,2013.