DB45-T 2563-2022 拱桥钢管混凝土超声波检测技术规程

ICS91.100.01CCSP2545TechnicalcodeofpracticeforultrasonictesDB45/T2563—2022前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4基本要求 24.1检测工作程序 24.2检测测区选择及检测数量 35超声波检测设备 35.1混凝土超声波检测仪 35.2换能器 36钢管混凝土质量检测与评定 46.1钢管混凝土缺陷判定与计算 46.2钢管混凝土脱空检测 56.3钢管混凝土空洞检测 66.4钢管混凝土强度检测 76.5检测结果评定 76.6结果验证及缺陷修复补强措施 7附录A（资料性）混凝土超声波检测仪自校准方法及保养 8附录B（资料性）钢管混凝土强度推定方法 9参考文献 IDB45/T2563—2022本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由广西壮族自治区交通运输厅提出并宣贯。本文件由广西交通运输标准化技术委员会归口。本文件起草单位：广西长长路桥建设有限公司、广西路桥工程集团有限公司、广西公路检测有限公司、广西路桥集团勘察设计有限公司、交通运输部科学研究院。本文件主要起草人：韩玉、杨占峰、冯春萌、杜海龙、覃靖、刘家兴、田园、秦大燕、何克扬、青志刚、王渝清、覃珍波、廖巧玲、王建军、周群、李彩霞、苏萍、王楚杰、张庆谱、陆艺、莫昀锦、潘飞鹏、梁日裕、覃红阳、胡汉钢。DB45/T2563—2022拱桥钢管混凝土超声波检测技术规程本文件界定了拱桥钢管混凝土超声波检测技术涉及的术语和定义，规定了拱桥钢管混凝土超声波检测的基本要求、检测设备的技术要求，描述了拱桥钢管混凝土质量检测与评定等方面的内容。本文件适用于广西壮族自治区行政区域内拱桥钢管混凝土质量检测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JG/T5004混凝土超声波检测仪3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1声时soundinterval超声脉冲波在对应介质中的传播时间，本文件所指的声时应减除超声脉冲波在钢管壁的传播时间。3.2声速velocityofsound超声脉冲波在对应介质中单位时间内传播的距离。3.3波幅amplitude超声脉冲波通过对应介质后由接收换能器接收，并由超声仪显示的首波信号幅度。3.4脱空debonding由温度荷载、管内混凝土收缩等原因形成的管内混凝土与钢管之间脱离的现象。3.5管径pipediameter拱桥钢管外径。3.6空洞cavity拱桥钢管混凝土未填充密实而存在的内部空隙。3.7测区testingzone在拱桥钢管特定位置选定的布置一定数量测试截面的测试区域。1DB45/T2563—20224基本要求4.1检测工作程序4.1.1检测工作应按图1程序进行。图1检测工作程序框图4.1.2测试前宜具备下列资料：——工程名称及建设、勘察、设计、施工、监理、委托单位名称；——结构或构件名称、设计图纸和混凝土设计强度等级；——混凝土成型日期和当日气象温湿度等；——结构或构件的试块混凝土强度测试资料及相关的施工技术资料；——结构或构件存在的质量问题或检测原因。4.1.3检测方案的内容宜包括检测方法和测区数量、受检测区选取原则、检测进度、所需的机械或人工及检测安全防护措施。4.1.4现场检测：——换能器应通过耦合剂与钢管测试表面保持紧密结合，耦合层不应夹杂泥砂或空气；——检测时，先在混凝土超声波检测仪上配置满足要求的换能器和高频电缆；——应先测定声时初读数tg，再进行声时测量，读数应精确至0.1μs；——检测时采用径向对测，钢管混凝土标记的每一环线上宜采取拉线法等方式来保证收、发换能器之间的连线通过圆心，沿环向逐点进行测试；——当现场条件限制不能进行径向对测时，可移动收、发换能器之间的位置，此时收、发换能器之间的连线为测试截面的一根弦线，应测量此弦线的距离并记录；——采用对测的方法测量并记录每个测点的声时、波幅、主频以及测距；——超声测距测量应精确至1mm，且测量误差不应超过±1%;——声速计算应精确至0.01km/s；2DB45/T2563—2022——检测中出现可疑数据时应及时查找原因，必要时进行复测校核或加密测点补测。4.2检测测区选择及检测数量4.2.1构件的测区布置符合下列规定：——测区布置宜含括容易产生缺陷的部位，包括但不限于隔舱板两侧、灌浆孔位置、出浆孔位置、拱顶位置、各拱肋节段接头位置及后期检测需要的位置；——每根弦管测区数不应少于8个，测区位置宜包括拱脚、1/8拱、1/4拱、3/8拱、1/2拱、5/8拱、3/4拱的位置。每一测区应布置不少于10个截面，截面间距宜为100mm～300mm；每个截面布置测点时，先将钢管外壁周长平均分为8等份，按米字型对称布置4组对测点；——测区应避开管内钢板和预埋件；——测试面应清洁、干燥，测区节点、吊点、焊缝等易污部位的污垢应清除，主拱结构的涂装体系应保持完好，漆膜破损时，应清除涂层表面污渍，采用细砂纸除去粉化物，并擦净残留粉——结构或构件上的测区应编号，并记录测区位置和外观质量情况。4.2.2钢管混凝土质量检测时间应符合下列规定：采用声波透射法检测时，受检钢管混凝土龄期不应4.2.3运营期的钢管混凝土质量检测时，应记录钢管混凝土龄期。5超声波检测设备5.1混凝土超声波检测仪5.1.1混凝土超声波检测仪应符合JG/T5004的规定，应通过技术鉴定且具有产品合格证、检定或校准证书，并在计量检定有效期内，仪器校准方法及保养见附录A。5.1.2混凝土超声波检测仪应满足以下功能要求：——能对接收的超声波波形进行数字化采集和存储；——具有波形显示清晰、稳定的示波装置；——具备手动游标测读和自动测读两种声参量测读功能，且自动测读时可以标记出声时、幅度的测读位置；——具备对各测点的波形和测读的声参量进行存储功能；——具备利用测读的声参量值，依据本文件进行数据处理及结果存储的功能。5.1.3所采用的混凝土超声波检测仪应满足下列性能指标要求：——声时测量范围为0.1μs～999.9μs，声时分辨力为0.1μs；——幅度测量范围不小于80dB，幅度分辨力为1dB；——仪器的信号接收系统的频带宽度为10kHz～250kHz；——信噪比3:1时，接收灵敏度不大于50μV。5.1.4混凝土超声波检测仪应满足下列使用条件：——电源电压波动范围在标称值±10％情况下能正常工作；——连续正常工作时间不少于4h。5.2换能器5.2.1换能器的工作频率宜在20kHz～100kHz范围内。5.2.2换能器的实测主频与标称频率相差不应超过±10％。5.2.3钢管混凝土拱桥管径不小于1500mm时，宜使用工作频率较低的换能器。3DB45/T2563—20226钢管混凝土质量检测与评定6.1钢管混凝土缺陷判定与计算6.1.1数据处理与判断6.1.1.1测试部位混凝土声学参数的平均值和标准差应按式（1）、式（2）计算：式中：mx——混凝土声学参数的平均值；Xi——第i点的声学参数量值；Sx——混凝土声学参数的标准差；n——参与统计的测点数。6.1.1.2异常数据可按下列方法判别：将各测点的波幅、声速或主频值由大至小按顺序分别排列，即X1≥X2≥…≥Xn≥Xn+1…，将排在后面明显小的数据视为可疑，再将这些可疑数据中最大的一个（假定Xn）连同其前面的数据按6.1.3.1计算mx及Sx值，并按式（3）计算异常情况的判断值（X0式中：X0——声学参数异常情况的判断值；mx——混凝土声学参数的平均值；λ1——统计数参数，按表1取值；Sx——混凝土声学参数的标准差。注：若保证不了耦合条件的一致性则波幅值不能作为统计法的判据。6.1.1.3将判断值X0与可疑数据的最大值Xn进行比较，当Xn小于或等于X0时，则Xn及排列于其后的各数据均为异常值，并且去掉Xn，再用X1～Xn-1进行计算和判别，直至判别不出异常值为止；当Xn大于X0时，应再将Xn+1放进去重新进行计算和判别。表1统计数的个数n与对应λ1的值nλ1nλ1nλ1nλ14DB45/T2563—2022nλ16.1.2其他情况6.1.2.1当测区中某些测点的声学参数被判为异常值时，应对异常值位置声学参数进行重新测试，若相同位置复测后声学参数仍被判为异常的，则可记录此位置的声学参数测值。6.1.2.2拱肋弦管为拱肋钢管的实心状态，通过计算分析得出各拱肋弦管测点钢管混凝土的波速值及波形。钢管混凝土单点的质量评判标准按表2进行评判。表2超声检测单点的钢管混凝土质量判定标准ⅠⅡⅢ6.2钢管混凝土脱空检测6.2.1测区选择具体要求如下：——结合6.1的测试结果，确定检测异常位置；——异常区域均应采用超声波法进行脱空检测；——采用超声波法进行脱空检测时，测试的范围除应覆盖异常区域，尚应沿钢管母线两端往外延伸不少于50cm；——应沿钢管母线每间隔100mm布置一个测试截面，每个截面布置测点时，先将钢管外壁周长平均分为8等份，按米字型对称布置4组对测点。6.2.2测试方法测试步骤参照6.1.2。6.2.3数据处理与判断6.2.3.1测试部位混凝土脱空深度按式（4）、式（5）计算：EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up0(-),t)式中：EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up0(-),t)——测区同一母线声时平均值，单位为秒（sn——声速测试数量；ti——第i截面平测的声时值，单位为秒（s∆ℎx——第x点处的脱空深度，单位为米（m5DB45/T2563—2022tx——第x点处的实测声时值，单位为秒（s）；vct——超声波在脱空位置的传播速度，可取超声波在空气中的传播速度340，单位为米每秒（m/s）。6.2.3.2当由（5）式计算的脱空厚度大于3mm时，应按照式（6）、式（7）计算脱空深度。脱空深度几何关系图见图2：式中：t——测读声时值，单位为秒（s）；l——空洞的弧长，单位为毫米（mm）；vs——超声波在钢管中的传播速度，单位为毫米每秒（mm/sD——钢管内径，单位为毫米（mm）；vc——超声波在混凝土中的传播速度，单位为毫米每秒（mm/sd——钢管壁厚，单位为毫米（mm）；∆ℎ'——第x点处的脱空深度，单位为毫米（mm）；x——脱空位置对应的弦长的一半，单位为毫米（mm）。图2脱空深度几何关系图6.3钢管混凝土空洞检测6.3.1一般规定可通过首波声时法对空洞尺寸进行估测，被测部位的要求参照6.1.1。6.3.2测区选择具体要求参照6.2.1。6.3.3测试方法测试步骤参照6.1.2。6.3.4数据处理与判断6DB45/T2563—2022声波在空洞附近无缺陷混凝土中传播的时间平均值为t0，绕空洞传播的时间t1，空洞尺寸可按式（8）进行估算：r=r=式中：r——空洞尺寸，单位为毫米（mm）；D——钢管内径，单位为毫米（mmt1——缺陷处最大声时值，单位为秒（s）；t0——无缺陷混凝土平均声时值，单位为秒（s）。6.4钢管混凝土强度检测当钢管混凝土强度无其他检测手段时，可参照附录B的方法进行检测。6.5检测结果评定6.5.1钢管混凝土质量检测结果评价，应给出每个受检测区的混凝土密实度类别。混凝土密实度分类应符合表3的规定，并按本文件规定的技术内容划分。表3钢管混凝土密实性判定表测区内所有测点声学参数正常，接收波形正常；个别测点声参量轻微异常，但此类测点离散，空间分布范围小，个别测点声速低于测区内多个测点声参量明显异常，多个测点接收波形存在严重畸变或个别测点无法检测到首波，其中多个测点的声速低于低限值，钢管混凝土密实性较差或存在脱空其缺陷类型并采用本文件规定方法对6.5.2钢管混凝土密实度评定为I类时，判定钢管混凝土密实性良好；评定为II类时，判定钢管混凝土密实性较好，存在轻微缺陷；评定为III类时，判定钢管混凝土密实性较差或存在脱空现象，应对声参量明显异常的区域判定其缺陷类型并对其范围进行界定。6.6结果验证及缺陷修复补强措施6.6.1当对检测结果有疑义时，应对缺陷区域进行钻孔验证，验证孔可用作注浆修复孔。6.6.2验证后的缺陷区域进行缺陷修复补强处理。6.6.3设置压浆进出孔进行压浆，待压浆材料灌注达到设计龄期后，方可对缺陷处理区域进行超声波检测，检测结果应符合本文件中的相关规定。7DB45/T2563—2022（资料性）混凝土超声波检测仪自校准方法及保养A.1检定、校准A.1.1有下列情况之一时，混凝土超声波检测仪应进行检定或校准：——新仪器启用前；——超过检定或校准有效期；——仪器修理或更换零件后；——测试过程中对声时值有怀疑时；——仪器遭受严重撞击或其他损害。A.1.2操作步骤：取平面换能器一对，与混凝土超声波检测仪连接，开机预热10min。在空气中将两个换能器的辐射面对准，依次改变两个换能器辐射面之间的距离，如100mm、125mm、150mm、175mm，200mm、225mm、250mm、275mm、300mm等，在保持首波幅度一致的条件下x读取各间距所对应的声时值(t1、t2、t3、…、tn)。同时测量测试时空气的温度(Tk)，精确至0.5℃。A.1.3注意事项：一般说来，只要超声仪正常﹐操作人员的测试操作也准确无误，空气中声速计算值(vk)与空气中声速实测值(v0)之间的相对误差(△)应不超过±0.5％。如果出现空气中声速计算值(vk)与空气中声速实测值(v0)之间的相对误差(△)超过±0.5％的情况，应首先复核测试操作是否正确，否则属于仪器计时系统不正常。A.1.4每次检测时，应先对所用仪器和按需要配置的换能器、电缆线进行声时初读数(t0)测量。A.2混凝土超声波检测仪的保养A.2.1混凝土超声波检测仪的保养应符合下列规定：——如仪器在较长时间内停用，每月应通电一次，每次不少于1h；——仪器检测完毕，应及时擦干上面的灰尘，放入机箱内，并存放在通风、阴凉、干燥处，无论存放或工作，均应防尘；——在搬运过程中应防止碰撞和剧烈振动；——换能器应避免摔损和撞击，工作完毕应擦拭干净单独存放。换能器的耦合面应避免磨损，不应随意拆装。8DB45/T2563—2022（资料性）钢管混凝土强度推定方法B.1一般规定B.1.1本检测方法仅适用于6.4检定判定结果为“混凝土密实性好”的部位的强度检测。B.1.2检测时被测部位应满足下列要求：——测点位置钢管外表面应光洁且无严重锈蚀及焊缝；——应确保T发射探头与R接收探头与钢管壁之间耦合良好；——检测时T发射探头接触面与R接收探头接触面应相互平行。B.2测区选择具体要求如下：——构件检测时，应在构件检测面上均匀布置测区，每个构件上的测区数不应少于10个。对于检测钢管长度不大于4.5m，直径不大于0.3m的构件，测区数可适当减少，但不应少于5个；——每一测区应布置不少于4个截面，截面间距宜为100mm～300mm；每个截面布置测点时，先将钢管外壁周长平均分为8等份，按米字型对称布置4组对测点，共布置16组对测点。B.3测试方法操作步骤如下：a)检测时可按照径向对测，钢管混凝土标记的每一环线上保证收、发换能器之间的连线通过圆心，沿环向逐点进行测试；b)采用径向对测的方法测量并记录每个测点的声时及测距。B.4数据处理与判断B.4.1测区代表值应从测区的16个声时值中剔除3个最大值和3个最小值,并应用剩余10个有效声时值按式（A.1）式（A.2）计算：式中：EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up0(-),t)——测区平均声时值，单位为秒（s）；ti——第i截面平测的声时值，单位为秒（s）；v-——测区平均声速值，单位为米每秒（m/sD——钢管外直径，单位为米（md——钢管壁厚，单位为米（m）；vs——超声波在钢管中的传播速度，单位为米每秒（m/s）。B.4.2广西地区机制砂混凝土强度换算值可采用式（A.3）测强曲线计算：EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(c),c)式中：9DB45/T2563—2022fEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(c),c)u——试件混凝土抗压强度换算值，单位为兆帕(MPa)；a——常数项，取0.11；v-——测区平均声速值，单位为千米每秒（km/sb——回归系数，取4.09。B.4.3测强曲线的抗压强度平均相对误差δ、相对标准差e，应符合下列规定：——测强曲线：平均相对误差δ＜12相对标准差e≤15%;——分析原始数据的记录、操作方法、实验条件等过程,应对试验中出现的异常值予以剔除。B.4.4测强曲线应与制定该类测强曲线相同的混凝土相适应，不得超出该类测强曲线的适用范围。如制备有同条件下的试件，可按A.5.4进行修正，当发现有显著差异时，应及时查找原因，并不得继续使用。B.5混凝土抗压强度修正B.5.1构件第i个测区的混凝土抗压强度换算值，可按A.4.1求得测区声速代表值后，采用本文件规定的测强曲线换算而得。B.5.2当构件所采用的材料及龄期与制定测强曲线所采用的材料及龄期有较大差异时，可采用同条件立方体试件对测区混凝土抗压强度换算值进行修正。B.5.3同条件立方体试件修正时，试件数量不应少于4个，试件边长应为150mm，并应符合GB/T50081的规定。B.5.4计算时，测区混凝土抗压强度修正量及测区混凝土抗压强度换算值的修正应符合下列规定：a)测区混凝土抗压强度修正量应按式（A.4～A.6）计算：式中：Δtot——测区混凝土抗压强度修正量，单位为兆帕(MPa)，精确至0.1MPa；fcu,m——同条件立方体试件混凝土抗压强度平均值，单位为兆帕(MPa)，精确至0.1MPa；fEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up3(c),c)u——同条件立方体试件测区混凝土声速值平均值的混凝土抗压强度换算值，单位为兆帕(MPa)，精确至0.1MPa；n——同条件立方体试件数量；fcu,i——第i个混凝土同条件立方体试件的抗压强度，单位为兆帕(MPa)。b)测区混凝土抗压强度换算值的修正应按式（A.7）计算：EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(c),c)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(c),c)式中：fEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(c),c)u,i1——第i个测区修正后的混凝土强度换算值，单位为兆帕(MPa)，精确至0.1MPa；fEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(c),c)u,i0——第i个测区修正前的混凝土强度换算值，单位为兆帕(MPa)，精确至0.1Mpa；Δtot——测区混凝土抗压强度修正量，单位为兆帕(MPa)，精确至0.1Mpa。B.5.5构件混凝土抗压强度推定值fcu,e的确定，应符合下列规定：a)当构件的测区混凝土抗压强度换算值中出现小于40.0MPa的值时，构件的混凝土抗压强度推定值fcu,e应为小于40.0MPa；b)当构件中测区数少于10个时，应按式（A.8）计算：DB45/T2563—2022式中：fcu,e——构件的混凝土抗压强度推定值，单位为兆帕(MPa)，精确至0.1MPa；fEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(c),c)u,min——构件最小的测区混凝土抗压强度换算值，单位为兆帕(M