預(yù)應(yīng)力橋梁波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)方法探討

預(yù)應(yīng)力橋梁波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)方法探討孫銳，張維平，劉浩，夏憲友(云南航天工程物探檢測(cè)股份有限公司，昆明，650217）摘要：本文首先介紹了預(yù)應(yīng)力橋梁波紋管注漿質(zhì)量對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響，并引入彈性波反射法對(duì)波紋管注漿質(zhì)量的無損檢測(cè)方法。結(jié)合工程實(shí)例，測(cè)試了某高速公路預(yù)應(yīng)力橋梁20m箱梁波紋管注漿質(zhì)量。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行開孔驗(yàn)證。通過驗(yàn)證，表明彈性波反射法檢測(cè)波紋管注漿質(zhì)量的準(zhǔn)確性和有效性。值得在橋梁、邊坡、大壩等重要結(jié)構(gòu)物的波紋管、錨索和錨桿注漿質(zhì)量檢測(cè)中推廣和運(yùn)用。關(guān)鍵詞：注漿飽滿度二次錨固阻抗預(yù)應(yīng)力筋1、引言目前國(guó)內(nèi)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁建設(shè)中得到普及和推廣，與之相關(guān)聯(lián)的是維持橋梁有效應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力筋。預(yù)應(yīng)力筋最終被砂漿包裹，施工時(shí)，按照施工程序，先套上一層波紋管，等預(yù)應(yīng)力筋張拉好以后，往波紋管里注漿。波紋管注漿飽滿程度，直接影響著有效應(yīng)力的長(zhǎng)期有效性。如果波紋管注漿不飽滿，或富水，將導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋銹蝕加快，有效應(yīng)力損失過早、過快，導(dǎo)致梁板應(yīng)力系統(tǒng)失效，從而嚴(yán)重影響橋梁使用壽命。而且波紋管注漿飽滿，能使有效應(yīng)力均勻分布在梁板結(jié)構(gòu)物里面，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性。預(yù)應(yīng)力橋梁波紋管注漿質(zhì)量是橋梁工程質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。波紋管注漿質(zhì)量越來越引起建設(shè)方的重視和注意。經(jīng)過查證，預(yù)制梁板和現(xiàn)澆梁有40%-60%的波紋管注漿存有問題。檢測(cè)波紋管注漿質(zhì)量，目前在國(guó)內(nèi)、國(guó)外也有不少檢測(cè)檢測(cè)方法，我們引入彈性波反射法技術(shù)檢測(cè)波紋管注漿質(zhì)量，為檢測(cè)波紋管注漿質(zhì)量提供一種檢測(cè)方法，有效保證橋梁施工質(zhì)量。2、波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)—彈性波反射法在橋梁建設(shè)中，維持預(yù)應(yīng)力橋梁有效應(yīng)力作用的，短時(shí)期內(nèi)是靠梁體兩端的錨具和夾片。長(zhǎng)期維持有效應(yīng)力的是靠波紋管注漿材料。所以波紋管注漿飽滿程度對(duì)維持有效應(yīng)力的有效性，起著至關(guān)重要的作用，波紋管注漿飽滿相當(dāng)于對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行“二次錨固”，能使有效應(yīng)力長(zhǎng)久保存。波紋管管道內(nèi)壓注水泥漿的水灰比一般為0.40～0.45，水灰比過大，波紋管管道內(nèi)將會(huì)呈現(xiàn)富水狀態(tài)。壓注水泥漿的水灰比一般不宜過大。波紋管注漿飽滿度是指橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力梁板（預(yù)應(yīng)力蓋梁）波紋管內(nèi)，水泥砂漿包裹預(yù)應(yīng)力筋占波紋管體積的飽滿程度。檢測(cè)波紋管飽滿程度，是利用彈性波在預(yù)應(yīng)力筋中傳播特征（振幅，頻率，相位）來識(shí)別砂漿包裹預(yù)應(yīng)力筋的飽滿程度。波紋管注漿飽滿程度會(huì)對(duì)彈性波產(chǎn)生不同特征的阻抗。我們通過識(shí)別彈性波傳播特征，阻抗變化，來識(shí)別波紋管注漿飽滿程度的方法為簡(jiǎn)稱彈性波反射法。彈性波反射法工作原理：彈性波在預(yù)應(yīng)力筋中傳播，通過識(shí)別傳播特征（振幅，頻率，相位）來檢測(cè)波紋管注漿飽滿程度，彈性波徑向傳播通過振幅得以體現(xiàn)。砂漿飽滿程度，對(duì)彈性波的徑向傳播有著抑制（壓制彈性波振幅）作用，簡(jiǎn)稱為阻抗。注漿飽滿，砂漿阻抗作用明顯，彈性波信號(hào)急劇衰減；注漿不飽滿或空漿，砂漿阻抗作用減小，彈性波信號(hào)衰減緩慢。彈性波在預(yù)應(yīng)力筋中傳遞一大段距離后，還存有強(qiáng)烈的彈性波反射信號(hào)。該方法通過對(duì)所測(cè)預(yù)應(yīng)力筋發(fā)射超磁彈性波信號(hào)，利用加速度傳感器拾取反射波信號(hào)，通過對(duì)反射回來的彈性波信號(hào)的振幅，頻率和相位特征，從而辨別波紋管注漿飽滿程度。波紋管注漿飽滿，阻抗增大，從預(yù)應(yīng)力筋拾取的聲波圖象來看，波形振幅和能量會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)倍衰減，振幅和能量會(huì)很快均勻變小，大多出現(xiàn)高頻特征。相反，波紋管注漿不密實(shí)，阻抗減小。從預(yù)應(yīng)力筋拾取的聲波圖象來看，波形振幅和能量會(huì)畸變，振幅增大，周期變長(zhǎng)，大多出現(xiàn)低頻特征。3、實(shí)際工程中的應(yīng)用2010年5月23日應(yīng)用彈性波反射法，對(duì)某高速公路預(yù)應(yīng)力橋梁20m箱梁波紋管注漿質(zhì)量進(jìn)行了測(cè)試（見下圖1）。儀器采樣長(zhǎng)度為3KB,采樣頻率為250KHZ，采樣間隔在5μs，測(cè)試結(jié)果如下：飽滿，脫空，富水圖1波紋管注漿質(zhì)量外業(yè)采集示意圖3.1測(cè)試結(jié)果分析3.1.1從圖2上看，預(yù)應(yīng)力筋N1束彈性波反射信號(hào)（振幅）呈指數(shù)倍衰減，出現(xiàn)高頻特征，能量驟然衰減，阻抗作用明顯。經(jīng)過對(duì)N1束波紋管開孔驗(yàn)證，波紋管內(nèi)砂漿飽滿?？梢妶D3（位置為距梁體端部18m處），結(jié)論：波紋管注漿質(zhì)量較優(yōu)，飽滿。圖2波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果圖3波紋管整段注漿飽滿3.1.2從圖4上看，預(yù)應(yīng)力筋N2束彈性波反射信號(hào)（振幅）衰減緩慢，出現(xiàn)低頻特征，能量集中，衰減緩慢，阻抗作用不明顯。經(jīng)過對(duì)N2束波紋管開孔驗(yàn)證，波紋管內(nèi)砂漿嚴(yán)重脫空。結(jié)論：波紋管注漿質(zhì)量較差，不飽滿。圖4波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果3.1.3從圖5上看，預(yù)應(yīng)力筋N3束彈性波反射信號(hào)（振幅）衰減緩慢，傳播一段距離后，且又出現(xiàn)振幅增大，能量增強(qiáng)，出現(xiàn)低頻特征，阻抗作用不明顯。經(jīng)過對(duì)N3束波紋管開孔驗(yàn)證，波紋管內(nèi)呈現(xiàn)富水狀態(tài)。結(jié)論：波紋管注漿質(zhì)量較差，嚴(yán)重不飽滿。圖5波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果4、結(jié)論彈性波反射法檢測(cè)橋梁波紋管注漿飽滿程度，是一種新的檢測(cè)方法。還處在一定的探索階段。目前，在研究波紋管注漿質(zhì)量的理論上和實(shí)踐中，存在一定的認(rèn)識(shí)盲區(qū)。我們根據(jù)聲波數(shù)據(jù)采集的多樣性和波形的一致性，進(jìn)行開孔驗(yàn)證，大量實(shí)踐表明，該技術(shù)具有很多成功的例子，值得在橋梁、邊坡等重要結(jié)構(gòu)物的波紋管、錨索和錨桿注漿質(zhì)量檢測(cè)中推廣和運(yùn)用。參考文獻(xiàn)：[l]徐水焊.錨桿檢測(cè)方