超聲波CT技術(shù)在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用

【摘 要】超聲波CT技術(shù)是最近幾年新興發(fā)展的檢測技術(shù)，相對于以往的檢測技術(shù)，超聲波檢測技術(shù)具有一系列的優(yōu)點，例如操作程序相對簡單，結(jié)果的可信度較高，同時也不會對橋梁的主體部分造成嚴(yán)重的影響。正因為這些特點，超聲波檢測技術(shù)正逐步推廣到各項工程當(dāng)中。本文將重點介紹超聲波的工作原理以及在實際探測中的具體應(yīng)用，，同時也對超聲波CT技術(shù)的發(fā)展前景做大膽的預(yù)測。

【關(guān)鍵詞】超聲波CT技術(shù)；橋梁樁基；檢測；應(yīng)用

引言

在建設(shè)橋梁的過程當(dāng)中，一般都采用鋼筋砼灌柱樁基礎(chǔ)，這樣的結(jié)構(gòu)往往由于施工出現(xiàn)瑕疵而影響這個橋梁的整體安全。因此，橋梁基礎(chǔ)的質(zhì)量安全問題也就成為檢測環(huán)節(jié)當(dāng)中的重中之重。然而以往的檢測方法往往要求對橋梁的主體結(jié)構(gòu)進行取樣，這多少都會影響橋梁的整體性以及一致性。而超聲波CT技術(shù)則完全不用擔(dān)心影響橋梁的美觀性，也不用通過對橋梁進行取樣，簡單的操作，高精度的測量，檢測結(jié)果的清晰使現(xiàn)在我們對于橋梁的檢驗程度越來越高。

1 超聲波CT技術(shù)的檢測方法

超聲波CT的檢測主要是在橋梁樁基澆注的過程當(dāng)中，檢測人員會沿著樁軸的外側(cè)放置一些用于檢測數(shù)據(jù)的聲測管，這種聲測管可以對于橋梁樁基內(nèi)部的缺陷進行探測，探測的方法主要有兩種，分別為對測法和斜測法。當(dāng)檢測人員接收到聲測管發(fā)出的信號之后，會根據(jù)這些信號編輯成衡量樁基構(gòu)造的參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)的統(tǒng)計與分析，就可以確定缺陷發(fā)生的大致范圍，最后通過精確的定位得出發(fā)生缺陷的具體位置。當(dāng)然這種測試方法有一定的局限性，測試結(jié)果只能確定缺陷的大致范圍，對于缺陷的具體情況比如缺陷的大小，分布范圍無法做出精準(zhǔn)的測算。這樣的結(jié)果可能對于以后的檢修工作產(chǎn)生一定的困難。因此，在運用超聲波CT技術(shù)的同時會適當(dāng)?shù)募尤胍恍┏上駸o損技術(shù)，這樣就可以解決上述未曾解決的對于缺陷大小，分布情況的問題了。這種高端的技術(shù)不僅可以得出精確的檢測結(jié)果，同時對于樁基內(nèi)部的情況也可以做出清晰的圖像以供參考。

2 超聲波成像技術(shù)應(yīng)用樁基檢測的原因

超聲波CT技術(shù)原用于醫(yī)院的診斷當(dāng)中，而正是因為在醫(yī)學(xué)診斷當(dāng)中的廣泛引用，提高了超聲波CT技術(shù)的重視。這種技術(shù)是以提高射線理論的旅行實踐來延遲借助古典Radon的變化實現(xiàn)反演。而后來又發(fā)展出通過波動方程為基礎(chǔ)的層析成像方法，這種方法主要應(yīng)用于固體介質(zhì)的檢測，目前針對煤炭資源的開采，石油的發(fā)掘以及對于各地地質(zhì)的勘探，并且得到了廣泛的應(yīng)用。由于這種方法能夠清晰的識別缺陷，同時還具備較高的分辨率，因此對于橋梁樁基的檢測也有較高的效用。對于樁基的檢測主要有樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及承載能力，同時還可以檢測出疏密程度，空洞，夾泥等現(xiàn)象。

3 超聲波CT技術(shù)的工作步驟

超聲波CT技術(shù)主要包括對于數(shù)據(jù)的采集，對于數(shù)據(jù)的處理以及結(jié)果的研究這三個階段。在這三個階段當(dāng)中，最關(guān)鍵的就是對數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)處理主要包括以下步驟，第一進行模型的建立以及參數(shù)化，第二對數(shù)據(jù)進行正演計算，第三部進行反演以及圖像的重建，第四步對反演的結(jié)果進行分析。而在這些步驟當(dāng)中正演的計算以及對于反演圖像的分析是最重要的。下面主要介紹其中最重要的正演計算過程。

根據(jù)彈性波波傳播理論以及CT技術(shù)的不同，超聲波技術(shù)可分為大致的兩類，第一種就是波動方程層析，這種方法是在波動方程上將微分波場進行反投影，同時根據(jù)運動學(xué)的基本規(guī)律對層析成像的投影進行計算，這種方式計算的過程較為簡單，操作方便，但是精度相對較低。第二種方法就是射線理論層析成像。這種方法忽略了地震波動力學(xué)的特征，是在射線路徑上將橋梁的內(nèi)部構(gòu)造進行反投影，然后同樣根據(jù)動力學(xué)的特征以及層析成像技術(shù)對結(jié)果進行計算。這種方式的操作較為繁瑣，需要耗費大量的實踐，但是精度較高。而對成像投影的計算方法還有很多種，例如打靶法，近似彎曲法以及彎曲法等等，這些方法也都在不斷的探索當(dāng)中，相信在逐漸的進展中會取得不錯的效果。

4 對于成像結(jié)果的數(shù)據(jù)處理

超聲波CT技術(shù)對樁基檢測之后，儀器會顯示多種圖像的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠真實的反映出砼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的實際情況，要解讀這些數(shù)據(jù)，一般要采用一個超聲波層析成像軟件的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是利用VB語言開發(fā)的，它的系統(tǒng)核心主要完成對圖像的正反演數(shù)據(jù)的處理。在對正反演數(shù)據(jù)進行處理的過程當(dāng)中，主要有四種層析反演方法，分別是最小二乘共軛梯度，代數(shù)重建方法，奇異值分解方法以及LSQR方法。使用該系統(tǒng)可以根據(jù)使用者所選的反演算法進行層析圖像的數(shù)據(jù)處理。而這些選擇只需要在系統(tǒng)的主界面上就可以輸入。

5 超聲波技術(shù)的發(fā)展前景

由于超聲波技術(shù)在橋梁樁基的檢測中不僅對樁基沒有損傷，而且檢測效率較高，方法較為簡便，能夠直觀的看到檢測結(jié)果，因此超聲波檢測技術(shù)在以后的檢測技術(shù)手段中必然占有很高的地位。

首先超聲波技術(shù)會逐步應(yīng)用到三維層析成像。普通的層析成像是將立體的檢測對象分解成為二維的薄片，然后對很多的二維薄片進行缺陷分析，這種方法不僅耗時耗力，同時檢測結(jié)果容易出錯。相反，三維層析成像不僅可以直觀的反映出檢測對象的缺陷分布，同時加入超聲波技術(shù)，還可以極大的降低內(nèi)存的消耗以及CPU的占用情況，同時三維層析成像加入超聲技術(shù)，還可以降低正反演的計算過程，計算過程也降低了很多。因此，這種技術(shù)在以后的探測領(lǐng)域必將得到很好的發(fā)展前景。其次就是多參量層析成像方向。以往的聲波層析技術(shù)知識根據(jù)單一的觀測數(shù)據(jù)進行反演單一的物理量，同時各個物理量之間聯(lián)系萬千，如果想確定每個物理量的準(zhǔn)確值，難度很大。而如果將多參數(shù)同步反演加入超聲波的成像研究方法，就可以實現(xiàn)多種參數(shù)同時求解。而這種反演方法對于多參數(shù)的多分量的分析無疑是最佳的辦法。最后就是基于波動方程的層析成像。基于射線理論，在橋梁樁基中的層析成像方法由于具有較高的信噪比，傳播方式單一，具有一定的局限性，而如果波動方程的層析成像應(yīng)用超聲波技術(shù)，會克服以上的缺陷，同時超聲波技術(shù)還可以提取樁基中的全部信息，這比僅僅利用射線跟蹤層析成像更能直觀的反映其中的結(jié)構(gòu)內(nèi)容，因此也必將成為未來層析成像的重點發(fā)展方向。

6 結(jié)語

通過上述的分析我們可以得知，超聲波CT技術(shù)應(yīng)用于橋梁樁基的檢測，具有較高的分辨率，反映情況真實準(zhǔn)確，并且具有很好的靈敏度，特別是對于缺陷的定位具有其他方法不可比及的精度。然而這種方法也有它的缺點，成本高，一些小的工程很難想象應(yīng)用這種檢測方法，因此如何降低成本，更加完善超聲波CT檢測技術(shù)的系統(tǒng)功能成為我們需要開展的重要課題。

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