钢管混凝土柱超声波检测
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超声仪发射的脉冲正弦或余弦波在传播过程中若 遇到缺陷界面，特别是固—气界面时，会发生反射、 绕射现象，使声波相位发生变化，导致接收波形发
生畸变 。
三、工程实例
超声法检测混凝土质量，可采用对测法，主要 有两种方试：一是在混凝土内部预埋声测管，采用 径向换能器进行对测，这种方法适合于较大的构件 (如桩等)；第二种方法是采用平面换能器直接在被 测试件的两个相对表面进行对测，它适合于大多数 有混凝土暴露面的混凝土构件。
一、前言 二、超声检测原理 三、工程实例 四、结语
一、前言
钢管混凝土结构在土木工程中的应用已有百年 历史，近20年来，随着高强、高流态、免振捣等现 代混凝土技术的发展，钢管混凝土结构在我国的高 层建筑、桥梁、地下结构及港口等工程中得到了越 来越广泛的应用。
其基本原理是利用横向配筋，对受压混凝土实 施侧向约束，使其处于三向受压的应力状态，延缓 其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其抗压强度 和压缩变形能力。钢管混凝土结构具有强度高、质 量轻、塑性变形大、耐疲劳、施工快等优点。
超声波在混凝土中传播时遇到空洞、酥松等有明 显差异的介质(固—气或固—液)构成的界面时，会 发生反射、折射 ，能量损失严重 ，导致首波幅度 下降 。
（3）首波频率法
检测中超声波的发射频率是固定的，但在超声 波传播过程中，存在缺陷的混凝土会使高频波快速 衰减，到达接收探头的波大多为较低频率的波。
（4）波形识别法
二、超声检测原理
基本原理是在钢管外壁的一侧利用发射换能器 发出周期性超声脉冲波，波经过混凝土、钢板等介 质传播后由钢管外壁另一侧的接收换能器接收，并 将声波信号显示在仪器上，从中可以测出声波在混 凝土内传播的波速、首波振幅、频率等声学参数。 当声传播路径中遇到空洞、缝隙、疏松区等混凝土 内部缺陷时，测得的声速、波幅都会有所降低，且 接收波形也会发生不同程度的畸变。根据以上特点， 采用超声法测缺有以下几种判断方法
(1) 柱下部隔板
柱下部隔板结合面质量超声检测结果数据中， 10个测点的声速值和频率并无异常点，波形较好， 只有斜测1位置首波的振幅有异常，怀疑该点附近 隔板与混凝土的结合面质量可能有问题。
(2) 柱中部隔板
柱中部隔板结合面质量超声检测结果数据中， 10个测点的声速值、频率并无异常点，但斜测1、2、 5位置波形较差，有一定程度的畸变，而且斜侧1、 5位置首波的幅度也有异常，怀疑这三点附近隔板 与混凝土的结合面质量可能有问题。
（2）应用超声法检测混凝土与钢板结合质量时，应 综合考虑波速、首波振幅、频率 和波形等因素。
The end
Thanks!
测点编号
○1 ○2 平测 ○3 ○4 ○1 ○2 斜测 ○3
○4
测距(mm) 580.00 580.00 580.00 580.00 588.00 588.00 588.00 588.00
声时(us)
116.80 117.20 118.00 117.60 116.40 125.60 126.00 126.80 126.00 125.20
波速(km/s)
4.966 4.949 4.915 4.932 4.983 4.682 4.667 4.637 4.667 4.696
幅度(dB)
96.98 90.45 86.81 94.80 89.37 71.44 85.91 84.75 87.40 71.49
（1）首波声时法（声速法）
当首波沿钢管混凝土径向传播，遇到混凝土内 部有孔洞、缝隙或疏松时，声波透过率极低，低频 超声波将绕过缺陷向前传播，从而使超声波在混凝 土中总的传播声时变长，声速降低。
此方法的关键是首波沿混凝土径向传播，而不 是沿管壁传播，即超声波声速大于3450 m/s
（2）首波幅度法
声时(us) 120.80 120.80 120.00 120.40 124.00 124.00 126.40 126.80
波速(km/s) 4.801 4.801 4.833 4.817 4.742 4.742 4.652 4.637
幅度(dB) 86.12 83.45 84.09 76.29 68.52 76.23 78.58 79.20
随着管理和施工技术的提高，以往存在的 混凝土内部空洞、酥松以及混凝土与钢管结 合面胶结不良等缺陷已得到明显改善。但对 于一些钢管内有加强环隔板作为抗剪连接件 的柱体，隔板与混凝土结合面处浇筑时容易 出现气泡，造成脱粘、空洞等现象，这将直 接影响钢管柱内剪力的传递，从而影响整个 结构体系的安全。
结合多年检测经验，对某工程中带有钢隔 板的钢管混凝土柱进行了现场超声检测 。
本工程中应用方形钢管混凝土柱，柱长12米， 截面为600*600mm，4米为一层，每层梁的位置柱 中有隔板，隔板中有圆形孔，采用高抛法浇筑管内 混凝土。根据工程特点应用第二种方法 ，平测和斜 测相结合对钢管混凝土柱的上、中、下三个部位的
隔板位置进行了检测 。
换能器
换能器 隔板 柱的一面
ห้องสมุดไป่ตู้
隔板 柱的另一面
(3) 柱上部隔板
柱中部隔板结合面质量超声检测结果数据中， 10个测点的声速值和频率并无异常点，但斜测5位 置首波的振幅有异常，且斜测1、5位置波形很差， 波形均有畸变，怀疑这两点附近隔板与混凝土的结 合面质量可能有较大问题。
四、结语
（1）为验证上述检测结论，将钢管混凝土试验柱拆 开，发现在以上怀疑部位均有气泡存在，使得钢隔 板与混凝土胶结不良，这种缺陷应该是浇筑混凝土 时气体并未完全跑出所致。现场检查结果与超声检 测结果基本一致。
频率(kHz)
50.66 50.05 50.05 55.54 48.22 52.49 44.56 48.83 47.61 48.83
频率(kHz) 48.83 47.61 48.22 45.17 47.61 45.78 46.39 47.61
测点编号
○1 ○2 平测 ○3 ○4 ○5 ○1 ○2 斜测 ○3 ○4 ○5
测距(mm)
580.00 580.00 580.00 580.00 580.00 588.00 588.00 588.00 588.00 588.00
生畸变 。
三、工程实例
超声法检测混凝土质量，可采用对测法，主要 有两种方试：一是在混凝土内部预埋声测管，采用 径向换能器进行对测，这种方法适合于较大的构件 (如桩等)；第二种方法是采用平面换能器直接在被 测试件的两个相对表面进行对测，它适合于大多数 有混凝土暴露面的混凝土构件。
一、前言 二、超声检测原理 三、工程实例 四、结语
一、前言
钢管混凝土结构在土木工程中的应用已有百年 历史，近20年来，随着高强、高流态、免振捣等现 代混凝土技术的发展，钢管混凝土结构在我国的高 层建筑、桥梁、地下结构及港口等工程中得到了越 来越广泛的应用。
其基本原理是利用横向配筋，对受压混凝土实 施侧向约束，使其处于三向受压的应力状态，延缓 其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其抗压强度 和压缩变形能力。钢管混凝土结构具有强度高、质 量轻、塑性变形大、耐疲劳、施工快等优点。
超声波在混凝土中传播时遇到空洞、酥松等有明 显差异的介质(固—气或固—液)构成的界面时，会 发生反射、折射 ，能量损失严重 ，导致首波幅度 下降 。
（3）首波频率法
检测中超声波的发射频率是固定的，但在超声 波传播过程中，存在缺陷的混凝土会使高频波快速 衰减，到达接收探头的波大多为较低频率的波。
（4）波形识别法
二、超声检测原理
基本原理是在钢管外壁的一侧利用发射换能器 发出周期性超声脉冲波，波经过混凝土、钢板等介 质传播后由钢管外壁另一侧的接收换能器接收，并 将声波信号显示在仪器上，从中可以测出声波在混 凝土内传播的波速、首波振幅、频率等声学参数。 当声传播路径中遇到空洞、缝隙、疏松区等混凝土 内部缺陷时，测得的声速、波幅都会有所降低，且 接收波形也会发生不同程度的畸变。根据以上特点， 采用超声法测缺有以下几种判断方法
(1) 柱下部隔板
柱下部隔板结合面质量超声检测结果数据中， 10个测点的声速值和频率并无异常点，波形较好， 只有斜测1位置首波的振幅有异常，怀疑该点附近 隔板与混凝土的结合面质量可能有问题。
(2) 柱中部隔板
柱中部隔板结合面质量超声检测结果数据中， 10个测点的声速值、频率并无异常点，但斜测1、2、 5位置波形较差，有一定程度的畸变，而且斜侧1、 5位置首波的幅度也有异常，怀疑这三点附近隔板 与混凝土的结合面质量可能有问题。
（2）应用超声法检测混凝土与钢板结合质量时，应 综合考虑波速、首波振幅、频率 和波形等因素。
The end
Thanks!
测点编号
○1 ○2 平测 ○3 ○4 ○1 ○2 斜测 ○3
○4
测距(mm) 580.00 580.00 580.00 580.00 588.00 588.00 588.00 588.00
声时(us)
116.80 117.20 118.00 117.60 116.40 125.60 126.00 126.80 126.00 125.20
波速(km/s)
4.966 4.949 4.915 4.932 4.983 4.682 4.667 4.637 4.667 4.696
幅度(dB)
96.98 90.45 86.81 94.80 89.37 71.44 85.91 84.75 87.40 71.49
（1）首波声时法（声速法）
当首波沿钢管混凝土径向传播，遇到混凝土内 部有孔洞、缝隙或疏松时，声波透过率极低，低频 超声波将绕过缺陷向前传播，从而使超声波在混凝 土中总的传播声时变长，声速降低。
此方法的关键是首波沿混凝土径向传播，而不 是沿管壁传播，即超声波声速大于3450 m/s
（2）首波幅度法
声时(us) 120.80 120.80 120.00 120.40 124.00 124.00 126.40 126.80
波速(km/s) 4.801 4.801 4.833 4.817 4.742 4.742 4.652 4.637
幅度(dB) 86.12 83.45 84.09 76.29 68.52 76.23 78.58 79.20
随着管理和施工技术的提高，以往存在的 混凝土内部空洞、酥松以及混凝土与钢管结 合面胶结不良等缺陷已得到明显改善。但对 于一些钢管内有加强环隔板作为抗剪连接件 的柱体，隔板与混凝土结合面处浇筑时容易 出现气泡，造成脱粘、空洞等现象，这将直 接影响钢管柱内剪力的传递，从而影响整个 结构体系的安全。
结合多年检测经验，对某工程中带有钢隔 板的钢管混凝土柱进行了现场超声检测 。
本工程中应用方形钢管混凝土柱，柱长12米， 截面为600*600mm，4米为一层，每层梁的位置柱 中有隔板，隔板中有圆形孔，采用高抛法浇筑管内 混凝土。根据工程特点应用第二种方法 ，平测和斜 测相结合对钢管混凝土柱的上、中、下三个部位的
隔板位置进行了检测 。
换能器
换能器 隔板 柱的一面
ห้องสมุดไป่ตู้
隔板 柱的另一面
(3) 柱上部隔板
柱中部隔板结合面质量超声检测结果数据中， 10个测点的声速值和频率并无异常点，但斜测5位 置首波的振幅有异常，且斜测1、5位置波形很差， 波形均有畸变，怀疑这两点附近隔板与混凝土的结 合面质量可能有较大问题。
四、结语
（1）为验证上述检测结论，将钢管混凝土试验柱拆 开，发现在以上怀疑部位均有气泡存在，使得钢隔 板与混凝土胶结不良，这种缺陷应该是浇筑混凝土 时气体并未完全跑出所致。现场检查结果与超声检 测结果基本一致。
频率(kHz)
50.66 50.05 50.05 55.54 48.22 52.49 44.56 48.83 47.61 48.83
频率(kHz) 48.83 47.61 48.22 45.17 47.61 45.78 46.39 47.61
测点编号
○1 ○2 平测 ○3 ○4 ○5 ○1 ○2 斜测 ○3 ○4 ○5
测距(mm)
580.00 580.00 580.00 580.00 580.00 588.00 588.00 588.00 588.00 588.00