超声平测无损检测技术在桥梁病害诊断中的应用

超声平测无损检测技术在桥梁病害诊断中的应用摘要:本文首先介绍了无损检测技术应用现状、分类、方法及检测机理,然后通过工程实例介绍了超声平测其应用,找到了桥梁病害病因,此法适合在同类诊断中推广。

关键词:超声平测无损检测桥梁病害

1 桥梁病害诊断中无损检测技术的应用现状

1.1 声波技术

(1)声波技术在桥梁结构无损检测中应用最广泛。声波技术也含超声技术,两者原理是相同的,仅使用频段不同,前者是1kHz～100kHz,后者是100kHz～1MHz。

(2)声波检测的方法有透射法、表面平测法、超声反射成像和声波CT成像方法等。①穿透法和平测法比较简单,应用多,用于解决简单的问题,如以混凝土的平均波速评价混凝土强度、表面强度等;平测法常用来测定混凝土裂缝的深度;②超声相控阵探伤是近年来发展的一种超生反射成像新技术。美、加、英等国先后开发出x-32、64通道相控阵超生成像便携式设备,具有实时成像、直观快捷特点。目前,北京和重庆的航天和民航系统引进了3～4台,用于飞行器的质量检测,不久将会用于桥梁结构检测。③声波CT成像主要用于工程领域的金属矿床勘察、核电场址勘察、水利水电坝基勘察、铁路公路隧道等,

已有10年以上的历史,具有图像直观、可靠性好等优点。2006年在重庆成功运用了箱梁合拢段工程病害的检测,效果很好。声波CT方法特别适应于大型混凝土箱梁、T型梁的结构检测与病害诊断。

1.2 电磁波技术

地质雷达是电磁波技术的代表设备。美、加、英、意等国的产品在中国应用较广,如青岛电子部22所的LTD-3,北京艾迪尔的雷达等。在桥梁结构检测中要配备900MHz到1.6GHz的高频天线及专用处理软件。检测项目:(1)厚度检测:桥面铺垫层厚度,混凝土梁板厚度;(2)密实度检测:混凝土密实度,空隙,含水孔隙;(3)钢筋检测:钢筋的位置、直径、锈蚀程度,钢筋网3D结构;(4)钢绞线检测:钢绞线位置,连续性,混凝土注浆密实度。

2 预应力混凝土箱梁桥合拢段裂缝检测应用实例

2.1 工程概况

大桥主桥全长454m,为122+210+122m预应力混凝土连续刚构,双向四车道,梁体采用单箱单室三向预应力变高度箱梁。箱顶宽22.5m,底板宽11.0m,两侧翼缘板悬臂长5.75m,混凝土标号为C50。中跨首先合拢张拉,两个边跨相继合拢,先2#墩边跨,后1#墩边跨合拢张拉。1#墩张拉过程中发现中跨、两边跨均发生底板混凝土崩裂现象。经加固

修复,又发生底板闭半开裂。业主决定对桥梁结构病害进行系统检测,找出原因,为治理提供依据。

2.2 混凝土裂缝现状

裂缝现状:大桥裂缝分布集中在两个部位,一个是箱梁底板的修复部位,二是箱梁内中隔板下角处。底板上发现3条张裂缝,右侧1条左侧2条。中隔板内9条裂缝,分布在左、右下角部,呈斜裂形式。对底板上的3条裂缝进行了深度、长度、宽度测量。

2.3 检测方法

裂缝深度测量使用超声平测法。超声波在中的传播波速和衰减与混凝土强度和密实度有关。当混凝土内部存在缺陷或间断面时,超声波会发生反射和绕射。厚度或缺陷的检测是使用反射波,裂缝深度的检测是使用绕射波。测量裂缝深度时将发射器T、接收换能器R分别置于裂缝的两侧,由于超声波不能通过裂缝空隙传播,只能通过裂缝尖端绕射,传播到接收器的路径比直达波长,耗时多,通过走时的测量可确定绕射点的深度,即裂缝的深度。它是检测混凝土裂缝深度最常用、最有效的方法。

2.4 平测法检测结果与分析

2.4.1 检测检测结果如表1

2.4.2 箱梁裂缝检测结果分析

裂缝检测结果归纳如下:(1)箱梁底板有3条规模裂缝,深度在100.0mm左右,最大宽度1.5mm,长度在1.0m以内,底板左右两侧的裂缝相距9m左右,在箱梁底部未形成横向贯通性裂缝。桥梁底板底面1#裂缝仍在扩展,本次检测与2005年底的检测相比,1#裂缝向桥梁中轴线方向延伸了80mm,其它2条裂缝未见扩展。(2)本次检测发现,合拢段跨中横隔板中的裂缝虽经补强处理,又重开裂,但开裂范围仍在修补的范围内。中隔板裂缝主要出现在横隔板左右两个下倒角部位,并以斜裂缝居多,最大裂缝宽度达1mm。(3)底板底面与跨中横隔板的裂缝都是张性裂缝,所在的位置与走向表明这些部位发生了较大的拉应力。

3 桥梁病害无损检测技术发展展望

由于桥梁数量增加,相应桥梁病害也增加,需要创新健康诊断方法,发展快捷的实时、高分辨率的探测技术,特别是声波成像技术,有效地解决桥梁检测问题。该法适合在同类桥梁病害中推广运用。

无损检测技术要想发挥更大作用,必须与外观检测结果相结合,与动静载试验相结合,进行综合分析,对桥梁的健康状况作出客观评价。

参考文献

[1] 杨国华,潘建荣,等.超声波无损检测特点分析有其在混凝土缺陷评定中的应用[J].浙江水利科技,2006,7.

[2] 张国良.浅谈无损检测技术在道桥工程中的应用[J].value engineering.