预应力管道灌浆检测新方法介绍

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摘要：预应力钢绞线要在桥梁使用过程中确保长期发挥作用，达到设计要求，孔道压浆的质量效果是重要的影响因素之一。本文在大量的研究基础之上提出了预应力管道灌浆定性检测、定位测试等行之有效的新方法。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

关键词：全长衰减法、全长波速法、传递函数法、定位测试、冲击回波、孔道灌浆质量huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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1 引言huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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预应力钢绞线要在桥梁使用过程中确保长期发挥作用，达到设计要求，孔道压浆的质量效果是重要的影响因素之一。如果压浆不密实，水和空气的进入使得处于高度张拉状态的钢绞线材料易发生腐蚀，造成有效预应力降低。严重时，钢绞线会发生断裂，从而极大地影响桥梁的耐久性、安全性；此外，压浆质量缺陷还会导致混凝土应力集中致使破坏，进而改变梁体的设计受力状态，从而影响桥梁的使用寿命。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

建于1953年的英国Ynys-Gwas桥梁于1985年突然倒塌，建于1957年的美国康涅狄格州的Bissell大桥于1992年炸毁重建。其原因均在于预应力钢筋锈蚀导致桥的安全度下降。我国某高速公路三座预应力梁桥，纵向预应力孔道中无压浆的截面占调查总数的14.5%，横向预应力无压浆截面则占到47.6%。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

长期以来，研究人员开发了多种测试方法。按测试所采用的媒介来分，大致可以分为：huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

1) 基于放射线（X光）的检测方法；huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

2) 基于电磁波的检测方法（如电磁雷达）；huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

3) 基于超声波的检测方法；huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

4) 基于冲击弹性波的检测方法huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

一般来说，基于X光成像的检测技术精度较高，但测试设备复杂，检测成本高，难以大范围检测。电磁雷达则受钢筋影响大，对缺陷不敏感、测试精度低。超声波法和冲击弹性波法尽管从理论上能够检测灌浆密实度，但迄今为止尚无简捷可靠的、实用化的针对灌浆密实度的无损检测技术和设备。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

在此，我们综合了国内外以及我们研发的多种技术，提出新的灌浆密实度检测方法，其最大的特点在于既可以快速定性测试，也能够对有问题的管道进行缺陷定位，从而达到了测试效率和精度的最优化。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

2 定性测试huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

定性测试包括全长衰减法（FLEA）、全长波速法（FLPV）和传递函数法（PFTF）。这3种方法可以在一次测试中同时完成，通过相互之间的印证，可以提高测试精度。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

1) 全长衰减法（FLEA）huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

一般情况下，能量比越小，灌浆越密实。如果孔道灌浆密实度较高，能量在传播过程中逸散的越多，衰减较大。如果孔道灌浆密实度较低，能量在传播过程逸散较少，衰减较小。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

图 1全长衰减测试示意图huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

因此，通过精密地测试能量的衰减，既可以推测灌浆质量。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

2) 全长波速法（FLPV）huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

通过测试弹性波经过锚索的传播时间，并结合锚索的距离计算出弹性波经过锚索的波速。通过波速的变化来判断预应力管道灌浆密实度情况。一般情况下波速与灌浆密实度有相关性，随着灌浆密实度测增加波速是逐渐减小，当灌浆密实度达到100%时，测试的锚索的P波波速接近混凝土中的P波波速。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

该方法最早由日本学者镰田敏郎教授于2001年提出，尽管存在理论基础不严密等诸多问题，但其作为一种较为直观的测试方法，特别是在测试灌浆密实度很低的时候，仍然有一定的应用价值。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

3) 传递函数法（PFTF）huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

在预应力梁的一端激振，如果接收端存在不密实情况，会在接收端产生高频振荡。因此，通过对比接收信号与激发信号相关部分的频率变化，可以判定锚头两端附近的缺陷情况。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

当然，在激振端附近的钢绞线也存在灌浆不密实现象时，激振端的传感器拾取的振动信号的频率也会增加。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

图3 传递函数法的测试概念huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

4) 灌浆指数 huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

上述各定性测试方法各有特色，尽管测试原理不同，但测试方法完全一样。因此，根据一次的测试数据可以同时得到3种方法的测试结果。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

为了定性测试的结果定量化，我们引入了灌浆指数 。当灌浆饱满时， ，而完全未灌时， 。因此，上述各方法可得到相应的灌浆指数 ， 和 。同时，综合灌浆指数可以定义为：huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

只要某一项的灌浆指数较低，综合灌浆指数就会有较明显的反映。通常，灌浆指数大于0.95一般意味着灌浆质量较好，而灌浆指数低于0.85则表明灌浆质量较差。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

此外，灌浆指数是根据基准值而自动计算的，因此，基准值的选定是非常重要的。不同形式的锚具、梁的形式以及孔道的位置都会对基准值产生影响，所用在条件许可时，进行相应的标定或通过大量的测试并结合数理统计的方法确定基准值是非常理想的。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

表1 灌浆指数的基准值注-1huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

注-1：参考2-3-1的模型试验和其他验证试验所定；huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

注-2：梁不同部位的混凝土的P波波速有一定的不同；huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

注-3：采用SPC-MATS 配置的激振导向器和D50锤激振而且充分张拉时；huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

注-4：根据钢绞线的模量（196GPa）推算，并结合实际测试验证；huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

3 定位测试huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

根据定性测试的结果，对有缺陷的管道再利用冲击回波等效波速法（IEEV）对管道灌浆缺陷进行定位测试。IEEV法利用在波纹管上部激振时，根据弹性波的反射特性来判断缺陷的具体位置。当管道灌浆存在缺陷时，huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

1) 激振的弹性波在缺陷处会产生反射；huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

2) 激振的弹性波从梁底部反射回来所用的时间比灌浆密实的地方为长，即用梁长得到的等效波速慢。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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灌浆密实 灌浆有缺陷 未灌浆huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

图 4冲击回波法测试原理huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

4 缺陷类型及规模的识别huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

根据反射信号及等效速度的特点，利用IEEV法不仅能够检测缺陷的位置，还可以推断灌浆缺陷的类型（空洞型或松散型）和规模大小。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

表2 缺陷类型的区分huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

对于空洞型缺陷，由于水和空气的进入，使得钢绞线容易产生锈蚀，通常需要对空洞部位加以注浆。另一方面，对于松散型缺陷，尽管其强度较低，但仍具有一定的隔水隔气能力，一般不需要专门的注浆修补。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

冲击回波法的基本概念在90年代即被提出。我们在此基础上，通过改进频谱分析方法和增加“等效波速”的判断技术，从而大幅提高了该方法的测试精度和应用范围。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

5 结束语huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

1） 在全长波速（FLPV）法中，基准波速是非常重要的参数。一般来说，基准波速可取钢筋混凝土的波速。但是，在采用特制灌浆料时，如果灌浆料的波速快于混凝土的波速，则应采用灌浆料中的波速。而灌浆料的波速则应通过试块加以测试。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

2） 在传递函数法中，若钢绞线未充分张拉，或者未灌浆部分过长时，其自振频率反而可能降低。因此，结合张力测试是有必要的。huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

3） 灌浆密实度三种定性测试方法各有优缺点，具体比较如下表：huN七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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