预应力管道灌浆检测方法介绍

1、预应力管道灌浆检测方法介绍摘要：在预应力混凝土梁的制作中，预应力管道灌浆的密实度质晟保证重要的因素之: 否则，会加速结构的劣化，严重时其至造成安全隐患和垮桥等恶性啡故，从而造成社会 绍济的损失。因此本文在大量的研究皋础z I提出了预应力管道灌浆定性检测、定位测 试等行之有效的新方法。关键词：注浆饱满度、全氏衰减法、全氏波速法、传递函数法、定位测试、冲击回波、 孔道灌浆质最1引言预应力钢绞线要在桥梁使川过程中 确保氏期发挥作用，达到设计要求，孔道 压浆的质最效果是乖要的影响因素之一。 如果压浆不密实，水和空气的进入使得处 于高度张拉状态的钢绞线材料易发生腐 蚀，造成冇效预应力降低。严重时，钢绞

2、线会发生断裂，从而极大地彫响桥梁的耐 久性、安全性；此外，压浆质鼠缺陷还会 导致混凝上应力集中致使破坏，进而改变 梁体的设讣受力状态，从而影响桥梁的使 用塔命。建于1953年的英国Ynys-Gwas桥梁 于1985年突然倒塌，建于1957年的美国 康涅狄格州的Bissell大桥于1992年炸 毁重建。英原因均在于预应力钢筋锈蚀导 致桥的安全度下降。我国某高速公路三座 预应力梁桥，纵向预应力孔道中无压浆的 截面占调査总数的14. 5%,横向预应力无 压浆截面则占到47. 6%。氏期以來，研究人员开发了多种测试 方法。按测试所采用的媒介來分，大致可 以分为：1）基于放射线（X光）的检测方法;2）荃

3、于电磁波的检测方法（如电磁 雷达）：3）茶于超声波的检测方法：4）基于冲击弹性波的检测方法一般来说，基于X光成像的检测技术 稍度较舄,但测试设备复杂，检测成本高, 难以大范用检测。电磁雷达则受钢筋影响 大，对缺陷不敏感、测试将度低。超声波 法和冲击弹性波法尽管从理论匕能够检 测灌浆密实度，但迄今为止尚无简捷可徐 的、实川化的针对灌浆密实度的无损检测 技术和设备。在此，我们综合了国内外以及我们研 发的多种技术，提出新的灌浆密实度检测 方法，梵授大的特点在于既可以快速定性 测试，也能够对有问题的管道进行缺陷定 位，从而达到了测试效率和梢度的最优 化。2 定性测试定性测试包括全长衰减法（FLEA）、

4、 全长波速法（FLPV）和传递西数法（PFTF ）。 这3种方法可以在一次测试中同时完成， 通过相互之间的印证,可以提高测试精 度。1）全长衰减法（FLEA）-般情况下，能量比越小,灌浆越密 实。如果几道灌浆密实度较高，能最在传 播过程中逸散的越多，衰减较大。如果孔 道灌浆密实度较低，能彊在传播过程逸散 较少，衰减较小。在预应力梁的-端激振，如果接收端 存在不密实悄况，会在接收端产生崗频振 荡。因此，通过对比接收信号与激发信号 相关部分的频率变化，可以判定锚头两端 附近的缺陷情况。图1全长衰减测试示意图内此，通过粘密地测试能臺的哀减, 既可以推测灌浆质星。2）全长波速法（FLPV）通过测试弹性

5、波经过锚索的传播时 间，并结合锚索的距离计算出弹性波经过 锚嗦的波速。通过波速的变化來判断预应 力管道灌浆密实度帖况。-般情况下波速 与灌浆密实度冇相关性,随着灌浆密实度 测增加波速是逐渐减小，"灌浆密实度达 到100%时，测试的锚索的P波波速接近混 凝土中的P波波速。该方法垠早由H本学者镰出敏郎教 授于2001年提出，尽管存在理论基础不 严密等诸多问题，但具作为一种较为苴观 的测试方法，特别是在测试灌浆密实度很 低的时候，仍然有一定的应用价值。3）传递两数法（PFTF）'勺然，在激振端附近的钢绞线也存在 灌浆不密实现象时，激振端的传感器拾取 的振动信号的频率也会增加。图3传

6、递函数法的测试概念4）灌浆指数上述各定性测试方法各有特色，尽管 测试原理不同，但测试方法完全一样。因 此，根据一次的测试数据可以同时得到3 种方法的测试结果。为了定性测试的结果定量化，我们引 入了灌浆指数°。当灌浆饱满时，/z = l, 而完全未灌时，/; = 0 o因此，上述各方 法可得到相应的灌浆指数/出，/刖和 /”。同时，综合灌浆指数可以定义为：只要某项的灌浆指数较低，综介灌 浆指数就会冇较明显的反映。通常，灌浆 指数人T 0. 95 般意味着灌浆质最较好, 而灌浆指数低丁 0. 85则农明灌浆质磧较 差。此外，灌浆指数是根据英准值而门动 计算的，因此,基准值的选定是非常重要

7、 的。不同形式的锚真、梁的形式以及孔道 的位置都会对基准值产生彩响，所用在条 件许町时，进行相应的标定或通过人最的 测试并结合数理统计的方法确定基准值 是非常理想的。表1灌浆指数的茲准值方法项目全灌浆时值无灌浆时值全长波 速法波速(km/s)混凝土 实测波 速心5. 01 心全长衰 减法能量比0. 020. 20传递函 数法频率比 (F1/F0)1.003. 00激振频 率心 （KHz）2.04.0注-1：参2-3-1的模型试验和其他 验证试验所定；注-2：梁不同部位的混凝土的P波波 速有一定的不同；注-3：采用SPC-MATS配置的激振导 向器和D50锤激振而口充分张拉时；注-4：根据钢绞线

8、的模鼠（196GPa） 推算，并结合实际测试验证；3定位测试根据定性测试的结果，对冇缺陷的管 道再利用冲击回波等效波速法（IEEV）对 管逍灌浆缺陷进行定位测试。IEEV法利用 在波纹管上部激振时，根据弹性波的反射 特性來判断缺陷的JI体位置。当管道灌浆 存在缺陷时，1）激振的弹性波在缺陷处会产生反 射：2）激振的弹性波从梁底部反射回來所川的时间比灌浆密实的地方 为长，即用梁长得到的等效波速 慢。图冲击回波法测试原理4 缺陷类型及规模的识别根据反射信号及等效速度的特点，利 用IEEV法不仅能够检测峡陷的位置,还 町以推断灌浆缺陷的类型（空洞型或松散 型）和规模大小。表2缺陷类樂的区分管道处的反

9、射信号等效波速缺陷定义、类型明显止常小规模空洞熨缺陷：有小规模空洞、空洞不连续慢大规模空洞型缺陷:有大规模、连续性空洞不明显止常没有明显缺陷慢松散型缺陷：无明显空洞的材质松散型缺陷对于空洞樂缺陷，山丁水和空气的进 入，使得钢绞线容易产生锈蚀，通常需要 对空洞部位加以注浆。另方而，对于松 散型缺陷，尽管英强度较低，但仍具冇 泄的隔水隔气能力，般不需要匕门的注 浆修补。冲击回波法的基本概念在90年代即 被提出。我们在此圧础上，通过改进频谱 分析方法和增加“等效波速”的判断技术, 从而大幅捉烏了该方法的测试擀度和应 用范围。5 结束语1) 在全长波速(FLPV)法中,基准波速 是非常重要的参数。一般来说,基准 波速可取钢筋混凝土的波速。但是， 在采用特制灌浆料时，如果灌浆料的 波速快于混凝土的波速，则应采用灌 浆料中的波速。而灌浆料的波速则应 通过试块加以测试。2) 在传递函数法中,若钢绞线未充分张 拉，或者未灌浆部分过长时，英口振 频率反而可能降低。因此,结合张力 测试是有必要的。3) 灌浆密