一種基于平測法的壓漿密實(shí)性智能檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及主要是波紋管孔道壓漿密實(shí)性的無損評估檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一 種基于平測法的壓漿密實(shí)性智能檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，交通作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)，得到了飛速度發(fā) 展，公路、橋梁事業(yè)也進(jìn)入了高速發(fā)展時期。我國地域遼闊，地質(zhì)類型復(fù)雜多變，因此不同類 型的橋梁工程紛紛涌現(xiàn)，特別是二戰(zhàn)后導(dǎo)致全球鋼材緊缺，致使預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)廣泛的應(yīng)用于 橋梁建設(shè)中，近年來，我國新建橋梁95%以上均屬于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。而預(yù)應(yīng)力波紋管作 為預(yù)應(yīng)力體系最為重要的組成部分，其灌漿質(zhì)量的高低直接影響預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的可靠性。金 屬材料在高應(yīng)力狀態(tài)下，銹蝕程度遠(yuǎn)高于無應(yīng)力狀態(tài)，鋼絞線也會更易發(fā)生腐蝕甚至銹斷， 這將嚴(yán)重影響預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的正常工作?，F(xiàn)研究表明，波紋管孔道壓漿不密實(shí)原因是復(fù)雜多 樣的，而孔道壓漿作為一種隱蔽工程，施工質(zhì)量很難進(jìn)行有效的判斷，如何對波紋管密實(shí)程 度進(jìn)行無損檢測成為困擾國內(nèi)外工程界的難題。
[0003] 針對波紋管孔道壓漿密實(shí)性不足對橋梁結(jié)構(gòu)帶來的一系列問題。國內(nèi)外所采用的 檢測方法為：
[0004] (1)鉆心取樣法：鉆芯取樣法是利用空心薄壁鉆頭機(jī)械，按一定的抽檢比例從混 凝土結(jié)構(gòu)中鉆取芯樣以檢測混凝土內(nèi)部缺陷的一種方法。該方法直觀可靠，但對結(jié)構(gòu)會造 成一定的損傷，且工作量大、效率低、費(fèi)用較高。因此，不宜大面積的使用鉆芯取樣法進(jìn)行檢 測，一般只在用無損檢測法發(fā)現(xiàn)異常后，才使用該方法作進(jìn)一步的確認(rèn)判斷。
[0005] (2)彈性波法：彈性波法（Impact-echo Method)，即使用機(jī)械瞬態(tài)敲擊被測物表 面測點(diǎn)產(chǎn)生瞬時應(yīng)力波，然后分析應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同分界面反射繞射規(guī)律的一種方 法。包含了縱波P波、橫波S波、表面波R波的應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播（其中R波在物體 表面?zhèn)鞑?，P波和S波在物體內(nèi)部傳播），當(dāng)遇到混凝土內(nèi)部缺陷或分界面的時候?qū)l(fā)生反 射，當(dāng)反射波返回到物體表面時，就產(chǎn)生了位移，這個位移被傳感器接收，得到回波的時域 信號，再經(jīng)過快速傅里葉變換成頻域信號，根據(jù)頻域信號的主頻即可判斷出管道的位置及 其壓漿的密實(shí)性。
[0006] (3)探地雷達(dá)法：探地雷達(dá)法也稱地質(zhì)雷達(dá)法，它的工作原理是通過發(fā)射器向混 凝土定向發(fā)IGHz以上的高頻脈沖電磁波，電磁波經(jīng)存在相對介電常數(shù)差異的目標(biāo)體或界 面反射后返回并由天線接收，通過對返回波信號的分析，就可以判斷目標(biāo)的形態(tài)和構(gòu)造。
[0007] 上述檢測方法的實(shí)施均局限于環(huán)境因素、檢測精度、操作過程等多方面原因，無法 進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用，國內(nèi)尚未有任何一種成熟的無損檢測方法對波紋管孔道壓漿密實(shí)性 進(jìn)行精確定量評估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供了一種基于平測法的壓漿密實(shí)性智能 檢測系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)及方法主要針對處于箱梁腹板、T梁肋板處的波紋管孔道，采用平 測法進(jìn)行檢測，不僅提高了工程實(shí)用性，而且可以對其壓漿密實(shí)性進(jìn)行精確定量評估。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0010] 一種基于平測法的壓漿密實(shí)性智能檢測系統(tǒng)，包括：
[0011] 在混凝土試件上分別設(shè)置密實(shí)度分別為a、b、c、d、e五個密實(shí)度等級的波紋管孔 道；在混凝土試件上設(shè)定位置處安裝信號發(fā)射器和為信號接收器。
[0012] 信號發(fā)射器與信號接收器設(shè)置在混凝土試件的同一側(cè)，在混凝土板同一側(cè)的信號 發(fā)射器與信號接收器分布位置必須在波紋管沿線位置處。
[0013] 一種基于平測法的壓漿密實(shí)性智能檢測方法，包括以下步驟：
[0014] (1)建立大型模型試驗(yàn)，人為設(shè)置密實(shí)度分別為a、b、c、d、e五個密實(shí)度等級的波 紋管孔道；
[0015] (2)根據(jù)沖擊回波反射波首波聲時和繞射波首波聲時兩組數(shù)據(jù)，建立空洞估算模 型，推導(dǎo)出反射波首波聲時T 1與繞射波首波聲時T 2及空洞內(nèi)徑理論值R ,之間的數(shù)學(xué)關(guān)系 式；
[0016] (3)采用與混凝土試件強(qiáng)度相同、同期制作的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊，進(jìn)行沖擊回波波速 V的標(biāo)定；
[0017] (4)在混凝土試件被測部位表面，對應(yīng)波紋管埋設(shè)位置布點(diǎn)畫線，并沿波紋管方向 間隔設(shè)定距離進(jìn)行測點(diǎn)標(biāo)注；
[0018] (5)對作業(yè)表面進(jìn)行打磨處理并將設(shè)定量的耦合劑均勻涂抹在測點(diǎn)位置處；
[0019] (6)采用平測法進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，每個測點(diǎn)采集多次數(shù)據(jù)；
[0020] (7)根據(jù)現(xiàn)場檢測獲得的反射波首波聲時及繞射波首波聲時以及建立的空洞估算 模型，推導(dǎo)計(jì)算出空洞內(nèi)徑真值大小。
[0021] 所述大型模型試驗(yàn)包括：
[0022] 在混凝土試件上分別設(shè)置密實(shí)度分別為a、b、c、d、e五個密實(shí)度等級的波紋管孔 道；在混凝土試件上設(shè)定位置處安裝信號發(fā)射器和為信號接收器。
[0023] 在混凝土板同一側(cè)的信號發(fā)射器與信號接收器分布位置必須在波紋管沿線位置 處。
[0024] 所述空洞估算模型具體為：
[0025] 信號發(fā)生器R和信號接收器T設(shè)置在波紋管的同一端，I為信號發(fā)生器R和信號 接收器T的中點(diǎn)位置；信號發(fā)生器R發(fā)射沖擊回波，在波紋管面位置H處發(fā)生發(fā)射，然后被 信號接收器T接收；同時，沖擊回波在通過波紋管時，發(fā)生繞射現(xiàn)象，沖擊回波與波紋管上 下兩端的接觸點(diǎn)分別為B、C和F、E，M、N分別為圓形波紋管最上位置點(diǎn)與最下位置點(diǎn)；將點(diǎn) B、M兩點(diǎn)之間的波紋管長度稱為，將點(diǎn)M、C兩點(diǎn)之間的波紋管長度稱為;繞射信號與 波紋管另一端在點(diǎn)D接觸。
[0026] 通過建立空洞估算模型，根據(jù)反射波首波聲時可以推算出空洞半徑的理論值Rt 與繞射波理論首波聲時T2t，在實(shí)測數(shù)據(jù)中確定出繞射波實(shí)測首波聲時T2，分析繞射波首波 聲時理論值與實(shí)測值間的關(guān)系，得到一個關(guān)于實(shí)測值與理論值之間的校核系數(shù)〃即 I = ，根據(jù)該校核系數(shù)和空洞半徑理論值Rt，即可推算出空洞半徑實(shí)測值R的大小。
[0027] 空洞內(nèi)徑理論值艮與繞射波理論首波聲時T 2t的確定過程如下：
[0028] 1)根據(jù)已知條件求得：
[0029] 2)以ΔΤ0Ι為研究對象，進(jìn)行關(guān)鍵距離及角度求解：
；
[0030] 3)以ΔΤΒ0為研究對象，進(jìn)行關(guān)鍵距離及角度求解：由
[0031] 4)以ACOD為研究對象，進(jìn)行關(guān)鍵距離及角度求解：

[0032] 5)根據(jù)繞射曲線路徑分析可知：
[0033] 其中，Lth為TH間距；T i為反射波首波聲時；V為沖擊回波在混凝土中的傳播速度； Lti為TI間距；D TR為信號接收器T信號發(fā)生器R兩者間距；L :。為IO間距；L為混凝土板厚 度。
[0034] 本發(fā)明的有益效果是：
[0035] 本發(fā)明能夠?qū)Σy管孔道壓漿密實(shí)性進(jìn)行精確-無損檢測，檢測過程簡便、快捷， 檢測精度高，能夠大面積推廣，可以有效控制施工過程中波紋管孔道壓漿質(zhì)量問題。
[0036] 本發(fā)明方法主要針對處于箱梁腹板、T梁肋板處的波紋管孔道，采用平測法進(jìn)行檢 測，不僅提高了工程實(shí)用性，而且可以對其壓漿密實(shí)性進(jìn)行精確定量評估。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明的試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D；
[0038] 圖2是本發(fā)明空洞估算模型示意圖；
[0039] 圖3是余弦定理示意圖。
[0040] 其中，1為波紋管孔道，2為信號發(fā)射器，3為信號接收器，4為混凝土試件。
【具體實(shí)施方式】：
[0041] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：
[0042] 本發(fā)明采用的基本原理是沖擊回波原理，沖擊回波作為一種彈性波，其具備了聲 波的全部屬性，在混凝土介質(zhì)傳播過程中，沖擊波會產(chǎn)生反射、散射現(xiàn)象，因此沖擊回波再 通過不同缺陷程度的空洞時，傳播路徑有著較為明顯的差別，采用平測法得到不同的聲時 信號，即：反射波首波聲時!\與繞射波首波聲時T2。通過建立空洞估算模型，推導(dǎo)出空洞內(nèi) 徑理論值及校核系數(shù)K，從而確定出空洞內(nèi)徑的真值R。
[0043] 一種基于平測法的壓漿密實(shí)性智能檢測系統(tǒng)，包括：
[0044] 在混凝土試件上分別設(shè)置密實(shí)度分別為a、b、c、d、e五個密實(shí)度等級的波紋管孔 道；在混凝土試件上設(shè)定位置處安裝信號發(fā)射器和為信號接收器。
[0045] 信號發(fā)射器與信號接收器設(shè)置在混凝土試件的同一側(cè)，在混凝土板同一側(cè)的信號 發(fā)射器與信號接收器分布位置必須在波紋管沿線位置處。
[0046] 一種基于平測法的壓漿密實(shí)性智能檢測方法，包括以下步驟：
[0047] 1、建立大型模型試驗(yàn)，如圖1所示，在混凝土試件4上分別