橋梁檢測中錨桿無損檢測技術的應用

張睿 劉智琦

摘要：以某橋梁上部結構建設工程為研究對象，深入分析錨桿無損檢測技術的應用效果，首先從錨桿無損檢測技術的發展和原理出發，在分析錨桿錨固質量評價要求基礎上，綜合討論錨桿無損檢測技術在橋梁檢測中應用，實踐可知，通過錨桿無損檢測技術應用能夠識別橋梁鋼筋等材料的質量，可以給后續工程提供可靠的數據支持。

【關鍵詞】橋梁檢測；錨桿無損檢測；技術；應用

預應力連續鋼構橋梁中箱梁腹板結構部分，其主要作用可以大大提升整體橋梁工程的抗剪性能，同時還能夠防止橋梁結構部分出現豎向、斜向裂縫的問題。在工程中，由于施工工藝存在很多的缺陷和不足，導致工程質量存在較大問題，應該采取有效措施，確保預應力鋼筋長度和灌漿密實度達到要求。

1.檢測基本原理

1.1 錨桿無損檢測研究發展

目前，錨桿無損檢測技術已廣泛運用于橋梁檢測過程中。自二十世紀80年代開始，瑞典的研究人員就已經逐漸研發該技術，并且應用到了錨固質量無損檢測儀器Boltometer。該設備是在錨桿外露端部位置上激發超聲波，然后在另一側設置有接收器，可以接收超聲波，從而可以通過反射波的幅值，最終確定注漿密實度參數。而在80年代中，鐵道科學院在該設備的基礎上，研發出了能量穩定的M-7錨桿檢測儀用來檢測密實度參數，并且于2009年我國的主管機構中也發布了兩本關于錨桿無損檢測技術規程，這也說明了我國的無損檢測技術逐漸進入到了城市發展的階段中。

1.2 工作原理

對于工程中的結構構件尺寸中圓柱體的直徑d要比長度L小很多，也就是L>>d，那么該結構中應該利用彈性波中一維桿理論進行綜合分析。錨桿是將鋼筋與錨固材料膠結連接起來，其與周邊環境中的巖土有著比較大的彈性波波阻抗差異，從而可以通過彈性波理論對錨桿實施無損檢測處理，此時可以將錨桿作為一維彈性桿件，然后利用其來確定錨桿質量。在應用的過程中，錨桿體系中所存在的波阻抗存在差異的界面中，彈性波就會在該階段中產生反射的反應。然后通過設備測定反射信號的頻率、幅值以及反射波的時間等參數，進而可以準確了解錨固狀態和工程中所存在的質量缺陷問題。

1.3彈性波傳播機理與桿系波速

工程錨桿結構中所存在的彈性波傳遞過程中，其能量可以逐漸的分成兩個方向進行傳播，一部分是在錨桿的結構中進行傳播，此處的頻率會比較高，但是會快速的衰減變弱；另外一個部分是沿著錨固體的結構進行傳播，此處的頻率比較低，而衰減比較慢，然后在桿底或者缺陷的位置上直接將其反射到傳感器中，被接收的是錨桿和錨固體傳播的混合波，其速度要明顯高于錨固介質，而低于錨桿。從當前的彈性波在粘滯彈性介質中的傳播具體情況來分析，其傳播速度會因材料的力學性質而不同，同時與彈性波頻率存在直接的關系。因此，錨桿桿體波速與桿系波速是不同的，通常情況下，桿體波速會比桿系波速要大，其差異性會因為波長、錨桿直徑、膠粘物厚度尺寸、膠粘物波速等方面而不同。對錨桿長度在進行數據計算的過程中，可以通過波速平均值進行綜合分析密實度參數。因為桿系平均波速會因為外部因素的影響，并不能準確確定與密實度存在的關系，但是在實測過程中，應該綜合分析桿長度檢測的精度與密實度參數存在直接的聯系。

2.錨桿錨固質量評價

2.1錨桿長度

錨桿長度會給工程質量產生非常大的影響，在實際的檢測過程中，應該綜合分析所有的數據，作為依據。如果錨桿測量的長度達到了設計方案中所規定的95%或者更長，同時長度未能達到0.5m，這也就表示其錨桿長度可以達到工程的要求，否則判定為不合理，應該采取必要的處理之后，才能應用到工程中。

2.2錨固密實度

錨桿體結構內部如果存在有非常嚴重的空漿結構部分，應該通過確定空間段長度確定灌漿密實度參數，從而可以以反射波與入射波能力比較最終確定密實度數據，此時可以經過計算確定密實度參數。這種方法計算出的最終數據準確度比較高，可以達到工程施工的需要，對于改善工程的質量來說也是非常有益的。

3.工程概況

某橋梁上部結構部分設計為137.16m+3×250m+137.16m連續梁結構形式，橋梁的總長度達到了1024.32m，橋面分為左右兩幅，每幅中的箱梁都屬于單箱單室的預應力形式，上部寬度為15m、底部寬度為7m，梁體高度4.3～13.8m。該橋梁自2009年底施工結束并且正式運行。 通過深入分析當前養護管理相關的資料并且與養護管理人員進行溝通和交流，發現該橋梁的底部預應力鋼筋存在有脫落的現象，并且在運營之后的幾年中已經持續進行了三次大修。而進入到2013年之后，該橋梁逐漸出現了更為嚴重的坑槽等病害，深入分析其出現的原因，多數是因為豎向預應力鋼筋露頭所導致的。

4.檢測方法及結果

4.1試驗標定

根據所檢測的主要情況進行標定試驗。其主要包含了：（1）桿體波速，該參數主要可以確定所需要檢測的桿體長度參數。（2）準確反應出鋼筋中間部分的機械形態，且也能反應出本次桿底信號發出的具體位置以及接頭位置。在試驗過程中，可以將詳細的分成5種具體的工況形式，其中第1種就是進行桿體波速參數的標定，其他的都是接頭的標定。

通過試驗數據結果可以總結出如下的結論：（1）桿體波速為3000m/s。（2）如果中間位置上的套筒接頭密實度可以達到比較高的狀況，就能夠確保所檢測的鋼筋桿長參數，在接頭位置并沒有檢測出明確的反饋信號。（3）檢測設備在進行工況4中的桿底擴徑檢測過程中，并沒有接收到明顯的信號。（4）中間套筒結構上，如果密實度存在問題，檢測設備將可以獲取第1段信號的反射，但是并不會獲取第2段的信號。

4.2檢測結果

從最終的檢測結果以及所獲得的技術參數分析，經過比較上述所測的5根桿體數據信息，其中的4根鋼筋結構存在缺陷問題，而無法判斷整體結構的質量，跨中較短的位置有1根預應力鋼筋可以滿足實際工作的需要。

5.注意事項及局限性

（1）在對錨桿結構進行檢測時，需要掌握全面的技術資料，同時還應該深入的了解地質條件和錨桿類型等信息，在該階段中，選擇合適的施工工藝對于最終結果有著直接的影響。

（2）檢測實施前，應該對自由狀態的錨桿進行檢測，同時還應該明確各種不同的結構材料的傳播波速。（3）錨桿外露位置長度不能超出限度，同時還應該確保端頭位置上的平整性、清潔性符合要求，傳感接頭緊密連接。（4）檢測過程中要停止任何施工。為了可以全面提升數據的精確度，要盡量的避免外部因素造成的影響，還應該確保光滑度達標，不能存在振蕩問題，使得檢測施工能夠順利完成，保障結果的準確性。（5）全面分析測試信號，綜合分析其錨固密實度對波速所存在的影響，還要綜合考慮到聲波、幅值、波形的等具體的情況，從而可以最終達到準確檢測的需要。（6）對于預應力鋼筋長度過長的情況，在其中間位置需布置有套筒結構，此時如果各個結構部分接觸良好，設備就不會探測出反射波形信號，從而導致了最終檢測結果的不準確，整個檢測施工也難以順利的進行。

6.結束語

錨桿無損檢測法是用來確定預應力鋼筋長度和密實度等參數的有效技術。從當前實際檢測結果來分析，該技術可以大大提升工程質量，具備非常強的實用效果，但是還存在很多的問題，需要加強研發，切實提升技術水平，滿足橋梁建設的需要，為我國交通事業的發展和進步起到積極的作用。

【參考文獻】

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