超聲回彈法在檢測橋梁中的技術應用分析

劉善友

摘 要：隨著現代化技術的不斷進步，在橋梁結構的建造過程當中，需要對樁基的完整性做出分析和測量，在進行測量的過程當中，很多地方都已經應用到了超聲波檢測方式，在此種情況下就需要對其技術在應用的過程當中的應用做出分析和研究。在本文當中，首先對超聲回彈法的基本技術原理做出了分析;其次在實際情況的基礎上，進行橋梁檢測中對于超聲回彈法的應用，最終利用其先進的超聲波檢測技術來對橋梁的相關部位做出了分析檢測。

關鍵詞：超聲回彈法;橋梁;技術應用

前言：

近年來，隨州我國的交通在不斷的得到增大，我國大批既有橋梁相繼進入老化時期，因此為了確保橋梁結構的安全運營，急需提升橋梁檢測工作方法，對橋梁檢測方法的研究和分析也越發得到重視。現在越來越多的現代檢測方法及檢測技術應用到國內外的橋梁檢測方法，而目前動力試驗、靜載試驗、無損試驗等是橋梁檢測中常用的試驗方法。而在無損試驗方法中，超聲回彈法最普遍。超聲回彈綜合法利用測強曲線，再通過利用將實際超聲結果及回彈結果結合曲線即可推斷出橋梁結構的強度，其中測強曲線由試驗混凝土所得的抗壓強度跟非破損參數數據之間的相關關系所得出的曲線。

1 超聲回彈法的基本技術原理

回彈法，即為充分的利用其傳力桿當中所存在彈簧驅動的下的重錘來對混凝土所產生的荷載力，通過記錄重錘之間每次反彈的距離，來對其距離的初始變化程度做出相對應的計算。利用此種方式計算下的指標可以對混凝土的表面做出基本的判斷和測量。其中的回彈值反映了混凝土彈性性能以及塑性性能，利用重錘彈擊的前后混凝土表面能量的變化表示，通過實驗歸納法總結回彈值與混凝土強度之間的一元回歸公式或者回彈值、混凝土強度與其主要影響因素之間的二元公式建立其關系表達式。以上回歸公式由大量的實驗數據與不同函數形式回歸擬合而總結得出，進而根據其相關系數選取最為合適的公式作為實用的經驗公式。而超聲回彈法測定混凝土強度則通過超聲波在結構混凝土中的聲速、衰減度等傳播參數跟混凝土強度的關系為測定基礎。超聲波是一種高頻率的機械振動能量（聲波），超聲波在混凝土介質中傳播過程中，會在其每一個微觀結構區域形成剪切力或者伸縮力等應力改變。理論報道已證實，利用超聲波反映混凝土的強度是一種理想的選擇。但是，因為混凝土強度受到許多因素影響，各種因素關系復雜，因此要準確表達超聲波傳播與混凝土強度參數的關系是十分不容易的。

2 進行橋梁檢測中對于超聲回彈法的應用

在本文當中，以某個地區的某座大橋為主要的研究對象，某大橋建成于1965年，主橋長645m。在本工程當中，其中的施工方在2010年進行大橋橋面維修時，對于橋梁的整體性能做出了檢測，發現其中的部分行車道板的底面存在邊緣因為雨水從橋面滲漏到底部的原因，對于大橋的車道板地面造成了嚴重的影響，從而對形成了混凝土的脫落現象，導致了鋼筋暴露外面的現象。因此需要對行車道板混凝土強度進行測定，從而利用科學有效的方式來對其做出基本的測量，該大橋的行車道板當年采用相當C20強度等級的卵石混凝土。在相同的工藝及條件下，利用60組篩選出的數據計算試件的回歸曲線的回歸方程式。利用超聲回彈法測定橋面強度時，應通過將每塊橋面分成8個測試區，之后在每個測試區中取10個測試點進行回彈值測試。在每個測試區所測得的10個回彈值中，將其最大值及最小值分別刪除，計算剩余8個回彈值的平均值從而得到被測試區的平均回彈值。在對其進行分析的時候主要分為以下幾個方面來進行了分析：

2.1檢測混凝土強度

在對監測區域當中的混凝土抗壓強度換算值的確定的時候，需要無專用和地區測強曲線時，可按下列全國統一測區混凝土抗壓強度換算公式計算。推定混凝土結構強度時，應利用具有相同條件的從結構或者構件或者立方體試件測試區中取得混凝土芯樣試件并對其的抗壓強度進行修正。試件數量不應少于4個。

2.2檢測區平整清潔處理

在對檢測區域的整潔程度進行分析的時候，需要從幾個方面來進行分析，首先在結構的豎向撓度、側向撓度和扭轉變形方面。在每個跨度至少要有三個測試點，同時應測取其撓度以及變形值的最大值，并對支座的下沉值進行觀測。有時要通過實時測試控制截面的內力、撓度的縱向及橫向影響線，來驗證測試所用的計算理論是否合適;其次在控制截面的應力分布當中需要做出充分的計算和記錄，并取得最大值和偏載特性。沿截面的高度范圍內應包含上、下邊緣及截面突變部位在內的五處測試點。另外在部分結構處應測試其支點及附近和橫隔板及附近的主拉應力與剪應力，同時應該將應變計以應變花方式分布。

2.3保持回彈儀器水平

在利用回彈儀器進行水平測量的過程當中，需要對橋梁結構在運行當中的全方面系數做出測量，其中包括車輛的荷載力、沖擊系數、橋梁的振動頻率等，在此情況下，還要對橋梁在運行當中自身所呈現出來的特點做出分析，其中包括自振頻率、振型和阻尼特性等相關的特性。在測試橋跨結構動力時，首先應使橋跨結構產生振動，并利用記錄儀器實時記錄該結構的振動時程曲線，之后由傅里葉轉換儀器快速轉換并分析出各項橋跨結構的振動特征參數。可以利用穩態激振或者脈動激振方法來模擬外界因素對結構的激振影響。

2.4測點布置分析

在對測量點進行布置的時候需要根據實際情況來做出的及時的分析，在測試的時候需要仔細觀察是否已出現裂縫，同時記錄裂縫開始出現時荷載的大小，并仔細觀察出現裂縫的位置及裂縫的長度、寬度和裂縫方向及荷載卸載之后裂縫的閉合程度。對于像懸索橋及斜拉橋之類的特殊結構橋梁來說，還需要對索力以及塔的變位和支座結構進行觀察測定。對混凝土橋的關鍵控制截面進行靜載試驗試驗之時， 應在加載標準荷載車隊時將其控制在該控制截面影響線范圍之內，以此來確定在橋上的標準車輛的輪位位置。除了對加載車輛的輪位有所控制外，試驗時溫度是一個重要因素。通常而言，溫度變化一攝氏度，混凝土構件將產生十個微應變的變形，對于50號混凝土，相應于0.35h中的應力誤差。因此應該將溫度補償及收縮補償塊等工作做好，從而間接或直接地消除收縮或溫度對其的影響。

結束語：

綜上所述，在超聲回彈綜合法的應用當中，由于其顯著的特點，被得到了橋梁方面的廣泛應用，在對其進行現場檢測的時候，需要準備好相關的測量儀器以及測量工具。在進行現場檢測前，需要做好選擇儀器設備及構件等準備工作， 并將測試區布置合理;并在檢測時選擇合理、合適的檢測方法，檢測時做到認真仔細;在處理檢測數據時，應注重修正相關數據。然而，因為超聲回彈綜合法屬于非破損法，所以其是間接檢測，其檢測結果可能受到多種因素的影響，導致其檢測精度要低于破損性檢測方法，因而只能視使用超聲回彈綜合法檢測所得到的構件混凝土抗壓強度推定值為評定混凝土強度的參考值，當對其測得的數據有爭議之時應當將破損法測得的結果為準確值。在此種方式的不斷的應用下就可以實現對橋梁相關部位的有效測量。

參考文獻：

[1]劉寒冰，楊勇，馬立學等.超聲波測量混凝土密實度在橋梁承載力評價中的應用[J].公路交通科技，2007，24（11）：55-59，70.

[2]朱斌.超聲回彈法在檢測橋梁中的技術應用[J].房地產導刊，2015，（23）：369-369.

[3]楊允泉.超聲回彈法在檢測橋梁中的技術應用研究[J].黑龍江交通科技，2015，38（10）：82-83.

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