關(guān)于裂縫深度測(cè)試的討論718

1、關(guān)于單面平測(cè)法裂縫深度測(cè)試的討論2/總頁(yè)數(shù)6第一部分 測(cè)試儀器第二部分 測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的條件要求第三部分 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程第四部分 測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算第五部分 測(cè)試結(jié)果的判定第六部分 討論目 錄 2/6/總頁(yè)數(shù)63一、測(cè)試儀器圖圖1.1、非金屬超聲檢測(cè)儀、非金屬超聲檢測(cè)儀圖圖1.2、厚度振動(dòng)式換能器、厚度振動(dòng)式換能器圖圖1.1圖圖1.24/總頁(yè)數(shù)6二、測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的條件要求1、依據(jù)檢測(cè)要求和測(cè)試操作條件，確定缺陷測(cè)試的部位依據(jù)檢測(cè)要求和測(cè)試操作條件，確定缺陷測(cè)試的部位，簡(jiǎn)稱測(cè)位簡(jiǎn)稱測(cè)位。2、測(cè)位混凝土表面應(yīng)干燥、清潔、平整，必要時(shí)可用砂輪磨平或用測(cè)位混凝土表面應(yīng)干燥、清潔、平整，必要時(shí)可用砂輪磨平或用高強(qiáng)度的快

2、凝砂漿抹平，抹平砂漿必須與混凝土結(jié)合良好。高強(qiáng)度的快凝砂漿抹平，抹平砂漿必須與混凝土結(jié)合良好。3、換能器應(yīng)通過(guò)耦合劑與混凝土測(cè)試表面保持緊密結(jié)合，耦合層內(nèi)換能器應(yīng)通過(guò)耦合劑與混凝土測(cè)試表面保持緊密結(jié)合，耦合層內(nèi)不得夾雜泥砂或空氣。不得夾雜泥砂或空氣。4、檢測(cè)時(shí)應(yīng)避免超聲傳播露筋與附近鋼筋軸線平行，如無(wú)法避免，檢測(cè)時(shí)應(yīng)避免超聲傳播露筋與附近鋼筋軸線平行，如無(wú)法避免，應(yīng)使兩個(gè)換能器連線與該鋼筋的最短距離不小于超聲測(cè)距的應(yīng)使兩個(gè)換能器連線與該鋼筋的最短距離不小于超聲測(cè)距的1/6。5、當(dāng)采用厚度震動(dòng)式換能器平測(cè)時(shí)，宜用鋼卷尺測(cè)量當(dāng)采用厚度震動(dòng)式換能器平測(cè)時(shí)，宜用鋼卷尺測(cè)量T、R兩換能器兩換能器的內(nèi)邊緣

3、距離。的內(nèi)邊緣距離。 4/65/總頁(yè)數(shù)6 1、不跨縫測(cè)量將發(fā)射和接收換能器放置在裂縫附近的同一側(cè)，測(cè)試標(biāo)距以兩將發(fā)射和接收換能器放置在裂縫附近的同一側(cè)，測(cè)試標(biāo)距以兩換能器內(nèi)邊緣間距（換能器內(nèi)邊緣間距（ ）等于）等于100、150、200、250mm分別讀分別讀取聲時(shí)（取聲時(shí)（ ），并作記錄。），并作記錄。 5/6三、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程 2、跨縫測(cè)量將發(fā)射和接收換能器分別放置在以測(cè)位裂縫走向?yàn)槠矫鎸?duì)稱軸將發(fā)射和接收換能器分別放置在以測(cè)位裂縫走向?yàn)槠矫鎸?duì)稱軸的兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn)，測(cè)試標(biāo)距以兩換能器內(nèi)邊緣間距（的兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn)，測(cè)試標(biāo)距以兩換能器內(nèi)邊緣間距（ ）等于）等于100、150、200、250mm，如圖，如圖

4、3.1所示，所示，移動(dòng)換能器時(shí)注意首波相移動(dòng)換能器時(shí)注意首波相位變化，位變化，分別讀取聲時(shí)（分別讀取聲時(shí)（ ） ，并作記錄。，并作記錄。/總頁(yè)數(shù)6圖圖3.1 平測(cè)法裂縫深度測(cè)試平測(cè)法裂縫深度測(cè)試測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)布置示意圖（單位：示意圖（單位：mm）三、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程/總頁(yè)數(shù)6四、測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算1 1、不跨縫測(cè)試不跨縫測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算數(shù)據(jù)的計(jì)算根據(jù)不跨縫測(cè)量結(jié)果，繪制根據(jù)不跨縫測(cè)量結(jié)果，繪制“時(shí)時(shí)-距距”坐標(biāo)圖（坐標(biāo)圖（CECS 21：2000圖圖5.2.1-1）或用線性回歸分析的方法，求出聲時(shí)與測(cè)距之間的回歸直線方）或用線性回歸分析的方法，求出聲時(shí)與測(cè)距之間的回歸直線方程：程：每測(cè)點(diǎn)超聲波實(shí)際傳播距離

5、每測(cè)點(diǎn)超聲波實(shí)際傳播距離 為：為：式式1中中 第第i點(diǎn)的超聲波實(shí)際傳播距離點(diǎn)的超聲波實(shí)際傳播距離(mm)； 第第i點(diǎn)的點(diǎn)的R、T換能器內(nèi)邊緣間距換能器內(nèi)邊緣間距(mm)； a “時(shí)時(shí)-距距”圖中圖中 軸的截距或回歸直線方程的常數(shù)項(xiàng)，軸的截距或回歸直線方程的常數(shù)項(xiàng)， (mm)。/總頁(yè)數(shù)68四、測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算不跨縫平測(cè)的混凝土聲速值為：不跨縫平測(cè)的混凝土聲速值為： 或或式式2中中 第第n點(diǎn)和第點(diǎn)和第1點(diǎn)間的測(cè)距點(diǎn)間的測(cè)距(mm)； 第第n點(diǎn)和第點(diǎn)和第1點(diǎn)讀取的聲時(shí)點(diǎn)讀取的聲時(shí)( s)； 回歸系數(shù)回歸系數(shù)/總頁(yè)數(shù)69四、測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算規(guī)程規(guī)程CECS 21：2000中的線性回歸中的線性回歸“時(shí)時(shí) -

6、 距距”圖及裂圖及裂縫深度計(jì)算的模型圖如下：縫深度計(jì)算的模型圖如下：/總頁(yè)數(shù)610四、測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算2 2、跨縫測(cè)試跨縫測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算數(shù)據(jù)的計(jì)算如（如（CECS 21：2000圖圖5.2.1-2）所示，用）所示，用 值代替值代替 值，得到值，得到平測(cè)法測(cè)試裂縫深度近似計(jì)算公式：平測(cè)法測(cè)試裂縫深度近似計(jì)算公式：式式3、4中中 不跨縫平測(cè)時(shí)第不跨縫平測(cè)時(shí)第i點(diǎn)的超聲波實(shí)際傳播距離點(diǎn)的超聲波實(shí)際傳播距離(mm)； 第第i點(diǎn)計(jì)算的裂縫深度值點(diǎn)計(jì)算的裂縫深度值(mm)； 第第i點(diǎn)跨縫平測(cè)的聲時(shí)值點(diǎn)跨縫平測(cè)的聲時(shí)值( s)； 各點(diǎn)計(jì)算深度的平均值各點(diǎn)計(jì)算深度的平均值(mm)； n 測(cè)點(diǎn)數(shù)測(cè)點(diǎn)數(shù)/總頁(yè)數(shù)61

7、1四、測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算3 3、計(jì)算過(guò)程常數(shù)、計(jì)算過(guò)程常數(shù)a a的意義的意義規(guī)程計(jì)算過(guò)程的常數(shù)規(guī)程計(jì)算過(guò)程的常數(shù)a，從式，從式 中可知，其量值為超聲中可知，其量值為超聲波在混凝土中真實(shí)傳播距離與測(cè)試所標(biāo)測(cè)距之間的差值。波在混凝土中真實(shí)傳播距離與測(cè)試所標(biāo)測(cè)距之間的差值。 可以分解為可以分解為a1、a2兩個(gè)量，如下簡(jiǎn)單示意圖：兩個(gè)量，如下簡(jiǎn)單示意圖： a1 超聲波傳遞線路弧度引起的增量超聲波傳遞線路弧度引起的增量 ； a2 換能器發(fā)射、接收起止點(diǎn)不明確引起的增量。換能器發(fā)射、接收起止點(diǎn)不明確引起的增量。 震動(dòng)式換能發(fā)射器震動(dòng)式換能接收器/總頁(yè)數(shù)612四、測(cè)試結(jié)果的判定方法一方法一本方法稱為本方法稱為“

8、首波反相法首波反相法”?？缈p測(cè)量中，當(dāng)在某測(cè)距發(fā)現(xiàn)首波反相時(shí)，可用該測(cè)距及相鄰測(cè)距跨縫測(cè)量中，當(dāng)在某測(cè)距發(fā)現(xiàn)首波反相時(shí)，可用該測(cè)距及相鄰測(cè)距的測(cè)量值按式的測(cè)量值按式3計(jì)算值，取此計(jì)算值，取此3點(diǎn)的平均值作為該裂縫的深度值（點(diǎn)的平均值作為該裂縫的深度值（ ）。）。原理原理：激發(fā)彈性波（超聲波、聲波）信號(hào)在混凝土中傳播，穿過(guò)裂：激發(fā)彈性波（超聲波、聲波）信號(hào)在混凝土中傳播，穿過(guò)裂縫端點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生衍射，其衍射角度與裂縫深度有一定幾何關(guān)系。當(dāng)發(fā)射點(diǎn)縫端點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生衍射，其衍射角度與裂縫深度有一定幾何關(guān)系。當(dāng)發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)沿裂縫對(duì)稱布置，從近到遠(yuǎn)逐步移動(dòng)，當(dāng)激振點(diǎn)與裂縫距離與和接收點(diǎn)沿裂縫對(duì)稱布置，從近到遠(yuǎn)逐步

9、移動(dòng)，當(dāng)激振點(diǎn)與裂縫距離與裂縫深度相近時(shí)，接收信號(hào)的初始相位會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)，稱為平面裂縫深度裂縫深度相近時(shí)，接收信號(hào)的初始相位會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)，稱為平面裂縫深度測(cè)試的相位反轉(zhuǎn)法測(cè)試的相位反轉(zhuǎn)法，如果能準(zhǔn)確找出相位變化的臨界點(diǎn)，則在該點(diǎn)到裂，如果能準(zhǔn)確找出相位變化的臨界點(diǎn)，則在該點(diǎn)到裂縫的距離即為裂縫深度值?？p的距離即為裂縫深度值。實(shí)施難點(diǎn)：實(shí)施難點(diǎn)：當(dāng)裂縫測(cè)試區(qū)域有過(guò)縫鋼筋或裂縫局部當(dāng)裂縫測(cè)試區(qū)域有過(guò)縫鋼筋或裂縫局部“連通連通”時(shí)，經(jīng)時(shí)，經(jīng)常難以發(fā)現(xiàn)反相首波常難以發(fā)現(xiàn)反相首波/總頁(yè)數(shù)613四、測(cè)試結(jié)果的判定方法二方法二本方法為聲波反相法的補(bǔ)充。本方法為聲波反相法的補(bǔ)充?？缈p測(cè)量中如難于發(fā)現(xiàn)首波反相，則以

10、不同測(cè)距按式跨縫測(cè)量中如難于發(fā)現(xiàn)首波反相，則以不同測(cè)距按式3、式、式4計(jì)算計(jì)算（ ）及其平均值（）及其平均值（ ） 。將各點(diǎn)測(cè)距。將各點(diǎn)測(cè)距 與與 相比較，凡測(cè)距小于相比較，凡測(cè)距小于 和和大于大于3 ，應(yīng)剔除改組數(shù)據(jù)，然后取余下，應(yīng)剔除改組數(shù)據(jù)，然后取余下 的平均值，作為該裂縫的深的平均值，作為該裂縫的深度值（度值（ ）。）。說(shuō)明：說(shuō)明：根據(jù)大量數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，根據(jù)大量數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，T、R換能器測(cè)距過(guò)小或遠(yuǎn)大于裂換能器測(cè)距過(guò)小或遠(yuǎn)大于裂縫深度，聲時(shí)測(cè)試誤差較大，縫深度，聲時(shí)測(cè)試誤差較大， 、 對(duì)計(jì)算裂縫深度影響較大，所以對(duì)兩個(gè)對(duì)計(jì)算裂縫深度影響較大，所以對(duì)兩個(gè)換能器的測(cè)距作了限制。換能器的

11、測(cè)距作了限制。/總頁(yè)數(shù)614五、關(guān)于規(guī)程測(cè)試方法的討論1 1、式式3 3近似計(jì)算中近似計(jì)算中 代替代替 對(duì)真實(shí)結(jié)果的影響對(duì)真實(shí)結(jié)果的影響下表某結(jié)構(gòu)裂縫深度平測(cè)法下表某結(jié)構(gòu)裂縫深度平測(cè)法實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù):序號(hào)序號(hào)測(cè)距測(cè)距(mm)不跨縫聲時(shí)不跨縫聲時(shí)( ( usus) )跨縫聲時(shí)跨縫聲時(shí)(us(us) )110027.243.2215038.848320051.268.4425063.676.4530076.588.6按照規(guī)程回歸計(jì)算，按照規(guī)程回歸計(jì)算，其結(jié)果其結(jié)果 ，計(jì)算深計(jì)算深度度（mm）如下：如下：序號(hào)序號(hào)1 12 23 34 45 5計(jì)算深度68.6756.3491.2685.1191.7

12、3其平均深度其平均深度 =78.62，按要求需剔除測(cè)試標(biāo)距為，按要求需剔除測(cè)試標(biāo)距為250mm、300mm兩組數(shù)據(jù)，取余下數(shù)據(jù)的平均值兩組數(shù)據(jù)，取余下數(shù)據(jù)的平均值，則，則最終裂縫深度判定值最終裂縫深度判定值為為 = 72.08mm。/總頁(yè)數(shù)615五、討論規(guī)程規(guī)程計(jì)算模型中，用計(jì)算模型中，用 代替代替 進(jìn)行計(jì)算，測(cè)試標(biāo)距進(jìn)行計(jì)算，測(cè)試標(biāo)距為為100mm時(shí)，這個(gè)計(jì)算長(zhǎng)度增加了時(shí)，這個(gè)計(jì)算長(zhǎng)度增加了8.4%，標(biāo)距為，標(biāo)距為150mm時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度增加了時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度增加了5.6%，一次類推，在允許范圍內(nèi)測(cè)試，一次類推，在允許范圍內(nèi)測(cè)試標(biāo)距越大，裂縫深度計(jì)算準(zhǔn)確率越高。按照上述分析，在滿標(biāo)距越大，裂縫深度

13、計(jì)算準(zhǔn)確率越高。按照上述分析，在滿足規(guī)程聲時(shí)測(cè)試誤差要求的前提下，測(cè)距最接近足規(guī)程聲時(shí)測(cè)試誤差要求的前提下，測(cè)距最接近3 的那的那一次測(cè)試的結(jié)果是否會(huì)更接近裂縫深度真實(shí)值，而最終結(jié)果一次測(cè)試的結(jié)果是否會(huì)更接近裂縫深度真實(shí)值，而最終結(jié)果則不應(yīng)取測(cè)距小于則不應(yīng)取測(cè)距小于 和大于和大于3 之間的裂縫計(jì)算平均值。之間的裂縫計(jì)算平均值。/總頁(yè)數(shù)6162 2、測(cè)試中鋼筋的影響、測(cè)試中鋼筋的影響五、討論規(guī)程說(shuō)明：通過(guò)理論計(jì)算，當(dāng)規(guī)程說(shuō)明：通過(guò)理論計(jì)算，當(dāng)T、R換能器的連線與鋼筋的最小距換能器的連線與鋼筋的最小距離大于測(cè)距的離大于測(cè)距的1/6時(shí)，可避免鋼筋影響。時(shí)，可避免鋼筋影響。當(dāng)聲波跨縫在混凝土中傳播到達(dá)

14、接收器的距離比聲波通過(guò)鋼筋傳當(dāng)聲波跨縫在混凝土中傳播到達(dá)接收器的距離比聲波通過(guò)鋼筋傳播到達(dá)接收器的傳播距離短，前者信號(hào)先到達(dá)接收器，才能避免鋼筋播到達(dá)接收器的傳播距離短，前者信號(hào)先到達(dá)接收器，才能避免鋼筋對(duì)測(cè)試的影響。所以鋼筋的影響與裂縫深度相關(guān)，規(guī)程沒(méi)有列出計(jì)算對(duì)測(cè)試的影響。所以鋼筋的影響與裂縫深度相關(guān)，規(guī)程沒(méi)有列出計(jì)算過(guò)程也過(guò)程也未未對(duì)對(duì)計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明，所以進(jìn)行說(shuō)明，所以在在較深裂縫測(cè)試時(shí)鋼筋影響應(yīng)較深裂縫測(cè)試時(shí)鋼筋影響應(yīng)重重新新考慮裂縫深度這一考慮裂縫深度這一計(jì)算計(jì)算因素。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，當(dāng)因素。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，當(dāng)T、R換能器的連線換能器的連線與鋼筋的最小距離大于與鋼筋的最小距離大

15、于1.5 時(shí)，才可避免上述影響。也就是說(shuō)，測(cè)時(shí)，才可避免上述影響。也就是說(shuō)，測(cè)試時(shí)試時(shí)T、R換能器的連線與鋼筋的最小距離要同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件，換能器的連線與鋼筋的最小距離要同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件，結(jié)果才較準(zhǔn)確。結(jié)果才較準(zhǔn)確。/總頁(yè)數(shù)617那么操作計(jì)算時(shí)，則增加了以下步驟：那么操作計(jì)算時(shí)，則增加了以下步驟：首先是測(cè)試時(shí)必須用鋼筋掃描儀，測(cè)出測(cè)線兩側(cè)平行于測(cè)線的鋼首先是測(cè)試時(shí)必須用鋼筋掃描儀，測(cè)出測(cè)線兩側(cè)平行于測(cè)線的鋼筋位置，盡量讓測(cè)線布設(shè)在兩排鋼筋的中心，并記錄下鋼筋到測(cè)線的筋位置，盡量讓測(cè)線布設(shè)在兩排鋼筋的中心，并記錄下鋼筋到測(cè)線的最小距離最小距離D；其次是在結(jié)果判定的第二種方法中，從最大測(cè)距

16、數(shù)據(jù)組開(kāi)始，循其次是在結(jié)果判定的第二種方法中，從最大測(cè)距數(shù)據(jù)組開(kāi)始，循環(huán)計(jì)算環(huán)計(jì)算 ，依次比較，依次比較1.5 和和D的大小關(guān)系，不滿足的大小關(guān)系，不滿足1.5 D的數(shù)的數(shù)據(jù)應(yīng)該剔除。據(jù)應(yīng)該剔除。事實(shí)上，橋梁結(jié)構(gòu)中梁體、蓋梁、墩柱中鋼筋大多較密集，間距事實(shí)上，橋梁結(jié)構(gòu)中梁體、蓋梁、墩柱中鋼筋大多較密集，間距10cm15cm的較常見(jiàn)，按照上述要求，在這些結(jié)構(gòu)中，裂縫深度稍的較常見(jiàn)，按照上述要求，在這些結(jié)構(gòu)中，裂縫深度稍大情況下，則測(cè)試中不可避免鋼筋的影響。大情況下，則測(cè)試中不可避免鋼筋的影響。五、討論/總頁(yè)數(shù)618五、討論3 3、裂縫內(nèi)部走向不垂直于混凝土表面的誤差分析、裂縫內(nèi)部走向不垂直于混凝

17、土表面的誤差分析根據(jù)聲波反相法原理：當(dāng)準(zhǔn)確得出反相臨界點(diǎn)的時(shí)候，下根據(jù)聲波反相法原理：當(dāng)準(zhǔn)確得出反相臨界點(diǎn)的時(shí)候，下圖圖L/2長(zhǎng)度即與裂縫深度長(zhǎng)度即與裂縫深度h值相等。所以用最終計(jì)算判定結(jié)果的值相等。所以用最終計(jì)算判定結(jié)果的= L/2= h 構(gòu)件如下計(jì)算模型。構(gòu)件如下計(jì)算模型。/總頁(yè)數(shù)619如如上圖中所示，以裂縫混凝土表面裂縫中心為原點(diǎn)，上圖中所示，以裂縫混凝土表面裂縫中心為原點(diǎn)，T、R換換能器的連線為能器的連線為X軸，建立平面坐標(biāo)系，對(duì)于某一計(jì)算結(jié)果，軸，建立平面坐標(biāo)系，對(duì)于某一計(jì)算結(jié)果，如果如果跨跨縫實(shí)際聲波傳遞為紅色線縫實(shí)際聲波傳遞為紅色線路路AC、CD，而計(jì)算則是按照藍(lán)色線條，而計(jì)算則

18、是按照藍(lán)色線條AB、BD，則則存在存在實(shí)際和理論計(jì)算實(shí)際和理論計(jì)算聲波跨縫實(shí)際傳播距離相等聲波跨縫實(shí)際傳播距離相等的關(guān)的關(guān)系系, 在坐標(biāo)系中有在坐標(biāo)系中有AC+CD=AB+BD,在裂縫走向不明確情況下，在裂縫走向不明確情況下，視視裂縫端點(diǎn)裂縫端點(diǎn)C為為變量變量，在，在X-Y坐標(biāo)系內(nèi)移動(dòng)，那么其軌跡為一橢圓坐標(biāo)系內(nèi)移動(dòng)，那么其軌跡為一橢圓。該該橢圓方程為：橢圓方程為： 結(jié)果計(jì)算中第二中判定方法得出的裂縫計(jì)算深度。結(jié)果計(jì)算中第二中判定方法得出的裂縫計(jì)算深度。 x裂縫端點(diǎn)與混凝土表面裂縫中心的裂縫端點(diǎn)與混凝土表面裂縫中心的X軸偏移量，可在軸偏移量，可在混凝土表面用鋼卷尺量出；混凝土表面用鋼卷尺量出； y裂縫裂縫端點(diǎn)到混凝土表面距離端點(diǎn)到混凝土表面距離的推定值。的推定值。五、討論/總頁(yè)數(shù)6204 4、現(xiàn)場(chǎng)條件不理想時(shí)的處理辦法、現(xiàn)場(chǎng)條件不理想時(shí)的處理辦法五、討論南充繞城高速清泉寺大橋簡(jiǎn)支南充繞城高速清泉寺大橋簡(jiǎn)支T T梁裂縫照片梁裂縫照片如右圖所示密集裂縫，測(cè)如右圖所示密集裂縫，測(cè)試?yán)щy有：試?yán)щy有：1）不跨縫測(cè)量，取不到）不跨縫測(cè)量