聲波檢測技術在混凝土橋梁檢測中的應用

王修本 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

0 前言

在橋梁工程中，聲波檢測技術對整體澆筑質量及波紋管注漿缺陷大小等都有著比較準確的定位，與工程開展的實際情況相符合。在今后的橋梁混凝土結構施工中，聲波無損檢測技術對于結構病害檢測工作的開展起到了較好的作用。

1 聲波檢測技術在混凝土橋梁檢測中的應用優勢

1.1 技術成熟

聲波檢測技術操作難度并不大，但是對于混凝土橋梁本身，就會存在一些不可逆的損傷，而且人工檢測也存在較大誤差，一些潛在問題無法及時發現。聲波檢測技術在應用過程中趨于成熟，和傳統的檢測技術相比，不破壞混凝土橋梁結構的基礎，而且能發現潛在問題，無論是在預防性養護，還是在后續應用檢測上都效果較好。在技術趨于成熟時，保證檢測結果的準確性，在復雜環境下能順利完成檢測工作。

1.2 無損

全程檢測過程不會對混凝土橋梁產生任何不可逆的破壞，而且也能及時發現其中存在的潛在問題，在病害發生初期進行預防性養護。在應用過程中，檢測成本較低，而且能夠縮短檢測的時間，工作效率明顯提升。

1.3 應用廣泛

傳統的檢測技術已經無法滿足如今的橋梁檢測需求，建筑聲波檢測技術可以實現，以及其他的無損檢測技術可以優勢互補，提高工程檢測的準確性。在交通基礎設施行業發展的同時，混凝土橋梁檢測的前景廣闊，聲波檢測技術也成為了未來發展的重要方向。

2 聲波波速與混凝土橋梁結構強度之間的關系

對道路橋梁展開定期檢測，是了解目前道路、橋梁應用狀態的重要手段，也是后續橋梁養護的基礎，借助聲波檢測技術，可以區域覆蓋性檢測，及時發現潛在問題，在檢測過程中，不會破壞橋梁本身的結構。聲波檢測技術在使用過程中是通過聲波在混凝土中進行傳遞，其波速、波動等數據之間產生了相應變化，針對于數據信息進行處理時，要從橋梁的內部構造進行分析，最終得到存在的問題因素[1]。聲波檢測難度是過濾掉一些非結構傳播的聲音，準確判斷損傷位置。為了進一步分析波速和橋梁結構強度之間的關系，可以根據聲波特點從橫波與縱波兩個方向加以分析，了解波速特點，也能更好地分析聲波波速和橋梁結構強度之間的關系。對其聲波與其總比進行相應的對比：

在上列的算式中，剪切模量μ（MPa）；混凝土密度ρ（g/cm3）；泊松比σ；彈性模量E（MPa）；橫波波速Vs（km/s）；縱波波速Vp（km/s）。本文中混凝土密度為2.6g/cm3，泊松比為0.18。

3 對聲波檢測技術的運用

為了分析聲波檢測技術在混凝土橋梁檢測中的應用，選擇實際工程為例展開分析。某工程的橋梁施工長度為550m，底部的寬度為11.5cm，其頂部的實際寬度達到22.5cm，在進行合攏張拉時，需要遵循實際工作開展的順序。在實際的施工開展中，邊跨與中跨的混凝土地板呈現出了崩裂現象，經過相關的施工加固之后，依舊在工作中存在裂開的問題，需要在今后的施工中強化檢測工作的開展。

3.1 聲波檢測技術在混凝土橋梁頂板檢測中的應用

橋梁頂板面積為1310㎡，測速4.69km/s，表明其混凝土強度不低于C45，頂板處和混凝土強度之間的波速較高，當其應用到的波速大于4.81km/s時，最終呈現出一種均勻連續的分布。采集頂板兩翼的波速值較低，其低波速帶比較明顯，達到了2m～3m的寬度，其波速主要分布在2.3km/s～4.1km/s，對于此類的問題主要是受到非主要受力的作用影響，而且位置也并非橋梁主要的荷載區域，因此并不會影響到橋梁的穩定性[3]。

3.2 聲波檢測技術在混凝土橋梁底板檢測中的應用

橋梁底板檢測面積540㎡，平均波速4.10km/s。在檢測過程中，底板波速分布并不均勻，中間高，兩側低，可以看出底板存在低波速區域，這也可以確定底板的強度并不高。在檢測過程中，底板右側波速小于2km/s，呈現出的寬度在2m～3m，但是左側的波速則是小于3km/s，并且檢測中的寬度是1m～1.5m，根據最終根據檢測數據得知混凝土橋梁存在裂縫，出現裂縫的位置為底板。

3.3 聲波檢測技術在混凝土橋梁左腹板檢測中的應用

左腹板面積324㎡，施工強度需大于C50，將檢測中的波速保持在4.5km/s，從檢測結果來看，施工質量較好，不過受到高低速區域影響，在左腹板下方幅度是比較小的，對于整體發展的穩定性并不會產生更大的變化[4]。

3.4 聲波檢測技術在混凝土橋梁右腹板檢測中的應用

該腹板試件的面積為324㎡，針對于此類檢查需要將其強度設定在C60，在實際檢測的過程中其平均的數值為4.70km/s，數據的分布是比較均勻的，其總體情況與左腹板情況相比較，強度與波速都在不斷地提升，其有著較好的使用質量。但是在下部比較過程中，就導致上部的波速是比較低的，在此過程中上部有著低速的一個異常區域，其檢測寬度為1m，檢測的波速值為4.1km/s，下部的波速值通常是大于4.6km/s的，所以通過檢查沒有發現病害，且強度比較高。

4 檢測結果分析

本文通過相關研究的開展，該結構的其他在實際使用過程中有著比較好的連續性與質量，沒有顯示出結構缺陷。但是在底板的測量中，其數值是低于其他部位并且分布不均勻，在腹部連接處數值為3.1km/s，呈現出的波速是比較低的，所以存在著一定的質量問題。經過相關的檢查工作開展，該區域是低速條帶區域內的裂縫為發育狀態，需要今后加以治理[5]。

想要進一步地加強對混凝土結構中存在的質量問題加以分析，需要工作人員在實際的工作開展中制定出不同強度的試驗板，同時開展聲波檢測工作。在制作試驗板時，需要使用到20mm與8mm直徑的鋼筋，圖1、圖2是試驗板的設計情況，針對不同試驗板展開檢測。試驗本身的缺陷極為清晰，為了聲波檢測技術的應用效果，針對不同的試驗板展開檢測分析，判斷聲波檢測技術準確地檢驗出試驗板中存在的缺陷。

圖1 振搗不同的試驗板設計圖

圖2 強度不同的試驗板設計圖

圖1是在不同振搗情況下做出的設計圖，圖2則是針對于不同強度展開聲波檢測的設計圖，對試驗板開展CT剖面波速圖的檢測分析，可以在震蕩與非震蕩區得出，傳播速度是比較低的，都是小于4.1km/s，但是聲波在輕微震蕩區中波速是比較大的都要高于4.1km/s。當施工中混凝土的標準為C50時，波速達到最大值5.2km/s，C30時，波速為最低值為3.5m～-4.4km/s。

5 結語

①結合實際橋梁項目，借助聲波檢測技術在實際檢測中的應用，可以看出這一技術在應用過程中效果突出，優勢明顯，并且與實際施工情況緊密配合，從上述的相關圖片數據中，針對橋梁的澆筑均勻性、混凝土缺陷等情況進行分析。

②在開展不同強度試驗板的過程中，收集到波在分散時的散射性能量，分析頻率能量的時間分布，更好地了解混凝土缺陷。根據試驗結果可以看出，在試件的1m～2m處，會出現強散射能量，主要是因為其端頭區域有著一定空區。

總的來說，聲波檢測技術在橋梁實際檢測中應用效果良好，發展前景廣闊，在應用過程中可以準確定位缺陷區域，并且在定位和檢測精確度上，準確程度不斷提升，為今后的橋梁工程施工奠定基礎。