[发明专利]一种桥梁预应力孔道注浆缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土桥梁施工质量检测领域，主要针对后张法预应力桥梁中预应力孔道注浆质量的检测。

背景技术

在铁路、公路建设中，越来越多采用预应力混凝土桥梁。预应力混凝土桥梁通过预先对受拉区施加压力，来减小或抵消荷载所引起的拉应力，从而推迟混凝土裂缝的出现和开展，大大提高了桥梁的抗裂性能和刚度。目前大多数预应力桥梁采用后张法施工，即先浇筑混凝土，待达到设计强度的75%以上后再张拉预应力钢筋以形成预应力。在浇筑构件时会用金属或塑料波纹管在混凝土中形成1个管道，预应力钢筋从中穿过。待预应力钢筋张拉后再用混凝土将该管道注满。这个管道就是预应力孔道，又称波纹管。

孔道的注浆质量存在的问题比较普遍，主要是脱空和充水。瑞士大学的R.H.EVANS教授最早观察到预应力管道内水泥浆泌水而形成的自由水的问题，英国在桥梁检测中也发现注浆管道内封存空气和充水的问题（白杨，《灌浆与张拉力对预应力硷梁的性能影响分析》，大连海事大学，硕士论文）。在近年来的桥梁检测中发现孔道注浆的脱空长度约占检测长度的10-20%，有些病害桥梁脱空区的长度甚至占到30%，而且常见管道充水现象。注浆不饱满会造成预应力钢绞线的腐蚀锈断，预应力损失和应力集中，严重影响结构耐久性，甚至引起结构失效或垮塌。管道中充水会加速钢绞线的锈蚀，在北方寒冷地区还会诱发冻胀病害，损害保护层，加速钢筋和钢绞线锈蚀。

我国最早开始对孔道注浆质量进行检测是在2007年，由赵永贵采用雷达方法在重庆和云南高速公路建设中进行过成功应用（徐敬淼，艾建强，青岛海湾大桥60m预应力混凝土箱梁整体预制施工质量控制要点[J]，公路，2009，No.9 136-141）。然而，雷达仅限于塑料波纹管，对于金属波纹管由于电磁波无法穿透，雷达方法无效。邹春江等以及王志峰等人曾用冲击回波法做过孔道注浆质量检测实验（邹春江，陈征宙，董平，曹东方，吴咏敬.冲击回波主频对箱梁预应力孔道注浆饱满度的响应及应用[J]，公路交通科技，2010，27(1)：73-77；王智丰，周先雁，晏班夫，肖云风，冲击回波法检测预应力束孔管道压浆质量[J]，振动与冲击，2009，VoL.28，No.1，166-169）。冲击回波法（IE: Impact-Echo Method）最早是由美国康奈尔大学曾提出的混凝土质量检测方法（Mary J.Sansalone，William B.Streett，The Impact-Echo Method[ J ]. NDTnet， 1998，3:(2) February），其原理是利用混凝土构件上下界面间冲击回波的多次反射形成共振，通过测量共振频率和介质波速推测界面间距离。按照冲击回波法理论，孔道内如果有空洞，空洞与上界面间会产生一个频率较高的共振回波，要比梁板上下界面对应的共振频率高。然而实验表明，管道空洞对应的冲击回波的共振频率不但不高，反而降低，而且出现了多个频率峰值的现象，这与IE法依靠共振频率高低推定界面深度的原理发生了矛盾。因而用IE方法检测波纹管注浆质量的努力遇到了困惑。此外，其他检测方法例如超声层析成像法、红外线热成像法等由于观测条件和分辨率等原因，对孔道内部注浆质量的检测也无能为力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种桥梁预应力孔道注浆缺陷检测方法以克服上述IE法、超声层析成像法、红外线热成像法等无法有效检测孔道注浆质量的问题。

本发明为解决上述技术问题，提供的桥梁预应力孔道注浆缺陷检测方法包括以下步骤：

步骤1：在预应力孔道的任意一端激发弹性波，同时测量所述预应力孔道两端的散射波和透射波；

步骤2：对所述透射波进行时频分析计算得到所述透射波的时间频率谱，根据谱能量大小识别出所述透射波中所有不同模态的震相的时间频率分布；

步骤3：对所述散射波进行时频分析得到所述散射波的时间频率谱，并根据所述透射波中的模态对所述散射波进行偏移叠加得到偏移叠加后的图谱，根据偏移叠加后的图谱能量大小识别所述预应力孔道中的缺陷。

本发明的有益效果在于：采用声波散射技术，在充分了解梁体内部弹性波震动特点的基础上，采取时频分析这种非稳态信号分析技术，对在梁板与预应力孔道中传播的复杂振动进行模式分解，识别出纵波、横波以及各种模态的Lame波，以及这些不同模态Lame波的幅值、相位等信息。同时结合偏移成像技术，能够可靠地确定注浆缺陷的位置。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤1中，将2个检波器分别布置在所述预应力孔道两端的锚头上，在预应力孔道的一端激发产生弹性波。