(高清版)DB36∕T 1197-2019 桥梁预应力孔道压浆密实度检测规程

DB36江西省市场监督管理局发布桥梁预应力孔道压浆密实度检测规程根据冲击弹性波信号在孔道检测面正上方检测的自振周期与压浆密实位置或附近混凝土检测的自55.6.4对综合压浆指数不合格的孔道应进行定位检测，定位检测长度不小于3m。5.6.5抽检到的梁板或孔道无法进行定性检测时应采用定位检测，满足定位检测条件的孔道测试长度应不小于3m。5.6.6根据批次检测对象的孔道数量计算，若检测对象中有超过15%不合格时，应将定位检测的数量增加1倍。5.7抽样要求5.7.1对梁体预应力孔道进行定位检测时，应优先选择孔道位置相对较高的锚头两端、负弯矩区、起弯点等位置进行检测。5.7.2对需要排查压浆施工事故的梁体、孔道，应逐一检测。6检测工作流程和方法6.1检测流程6.1.1压浆密实度检测工作应按如下图1的流程进行。检测目的检测目的定性测试否是结束质量抽查对有疑问位置进行复测图1压浆密实度检测流程6.1.2检测前准备工作如下：a)调查工程现场，收集工程设计图纸、压浆资料、施工记录等，了解预应力孔道位置走向、压浆工艺及压浆过程中出现的异常情况等；6b)对于定性检测，应将预应力孔道两端封锚砂浆凿除，并将锚具与露出的预应力钢束清洁干净，6.2检测方法6.2.1定性检测6.2.1.1定性检测应按示意图2进行的现场布置。仪器主机a)按图2连接检测系统，按5.3的要求安装传感器，设置、标定试验参数，确认系统运行正常；b)在管道的一端用激振锥激振，应使激振方向与预应力钢束走向平行，记录测试数据；c)调整设备参数，在管道另一端激振并记录数据；e)每片梁(板)检测后，均应在其无预应力孔道的区域对波速进行标定，应取三次测量的平均值6.2.2定位检测6.2.2.1定位检测应按示意图3进行的现场布置。7SSA仪器主机图3压浆密实度定位测试示意图S—加速度传感器；A—电荷放大器。6.2.2.2定位检测按以下步骤进行操作：a)按图3连接检测系统，设置、标定试验参数，确认系统运行正常；b)根据设计值标注出孔道位置，以孔道中心线为测线，测点间隔可根据精度要求确定，一般选择10cm~20cm为测点间隔；c)按一定的方向对每个测点进行测试，测试时按5.3条的要求将传感器和测试面耦合在一起；d)激振点距离传感器宜为5mm±25mm,激振方向应与构件表面垂直；e)将一条测线的全部测点逐一采集、保存数据后，操作人员检查数据文件，在确认数据完整、无异常情况后结束测试；f)在每一片梁(板)检测后，均应在其无预应力孔道的区域(宜选在两个孔道之间)进行线性标定，确定混凝土底部回波时间，应取三次测量的平均值作为标定结果。7压浆质量评价7.1定性检测评价7.1.1采用综合压浆指数I作为定性检测的评定指标，当压浆饱满时，I=1,而完全未灌时，I=0。7.1.2当测试条件不利激振时，测试频率异常，宜采用FLEA、FLPV两个分项计算综合压浆指数，计算方式见公式(1)。87.1.3当测试条件，测试频率正常，应采用FLEA、FLPV、PFTF方式见公式(2)。I,=(IgA·Ipv·Ip)³…7.1.4各分项压浆指数可见表2线性插值。三个分项计算综合压浆指数，计算表2压浆指数的基准值Ipv全长波速法波速(km/s)混凝土实测波速(注)5.01(注4)IEA全长衰减法能量比X(注²)ITF传递函数法频率比(Fr/Fs)(注³)激振频率Fs(KHz)注1:梁不同部位的混凝土的P波波速有一定的不同；注3:Fr、Fs分别是接收端和激振端信号的卓越频率(KHz注4:根据钢绞线的模量(196GPa)推算，并结合实际测试验证。…X——能量比；A,——接收端信号的振幅(m/s²);(核实是否正确)A₅——激振端信号的振幅(m/s²);Lo——孔道长度基准值(一般可10m)。7.2定位检测评价97.2.1压浆缺陷类型预应力压浆缺陷分为大规模缺陷和小规模缺陷，可以根据IEEV法的底部反射波速以及波纹管壁反射(IE)信号进行缺陷分级，具体见表3。表3缺陷分级管道类型测试方向金属侧向降低<5%一良好降低5%～10%小规模缺陷降低>10%大规模缺陷上下降低<10%良好降低10%～15%小规模缺陷降低>15%大规模缺陷侧向降低<5%良好降低5%～10%小规模缺陷大规模缺陷降低>10% 大规模缺陷上下降低<10%良好降低10～15%小规模缺陷降低>15%大规模缺陷降低>15%一大规模缺陷7.2.2测试区间的压浆质量测试区间采用压浆密实度指数D作为定位检测的评定指标，计算方式见公式(4)或公式(5):D——压浆密实度指数；N——总测点数；β——测点的压浆状态，即良好：1,小规模：0.5,大规模：0。D——压浆密实度指数；N——总测点数，有N=Nj+Nx+ND。N——健全测点数；Nx——小规模缺陷测点数；///对于放大器，其应与所选择的传感器参数匹配，且满足测试需求，检测系统的增益倍率要适合长度为fk(k1)k(k1)标准螺栓探杵针标准螺栓探杵针图5-1不同固定方法对频响曲线的影响上图所示，采用人工或机械方式将传感器压在测试对象表面(压着式)的方法，测试效率最高，因此，本规程采用压着式作为传感器的固定方式。为了达到即快速又可靠的测试，需要传感器既要牢固的与梁体表面接触，又能够方便移动。为此，我们利用一标准试块，对如下几种压着式的测试结果进行了比较，由上至下分别是：1)专用支座套；2)手按力度小；3)手按力度大：4)热熔胶。1)专用支座套；2)手按力度小；3)手按力度大：4)热熔胶。底部反射：0.076mso0测试结果表明：1)手按力度较小时对测试信号影响较小，也可得到满意的测试效果；2)按压力度过大时频阶杂乱，说明手按力度对测试信号的影响较大；3)热熔胶固定有附加模态，测试结果与热熔胶的厚度、温度等有关；4)专用支座套能提供稳定可靠地耦合力度和阻尼，使得测试信号更为稳定。件时宜利用混凝土标准试块对耦合方式进行检验。5.4激振方式5.4.1定性检测时由于传播的距离长，信号衰减大，用本身质量大、碰撞面曲率半径小的激振装置，激振锥是比较适当的。应力混凝土梁，各激振锤得到的弹性波自振周期及对应壁厚约为下表所示：表5-1典型条件下对应壁厚自振周期(ms)对应壁厚(m)根据实际壁厚与对应壁厚的关系，可以分为以下3种情形：1)当实际梁厚大于上表中的对应壁厚时，理论上在频谱图上就会出现两条线：梁底反射时间2)当实际梁厚接近表中的对应壁厚时，其自振信号与梁底反射信号会形成共振(也被称为“纵波3)当实际梁厚小于表中的对应壁厚时，其自振信号与梁底反射信号可能形成反向叠加，从而削弱梁底的反射。管中心位置接近时，容易引起误判。因此，应根据测试对象的壁厚，合理测试结果有疑虑时，换次选激振锤再次测试。5.5适用条件测试。3)混凝土浇筑质量和钢筋结果造成不利影响。4)管道材质的影响对金属波纹管，由于缺陷的反射与金属的反射互为逆向，有相互抵消的现象，因此，一定要结合等效波速法(IEEV)加以综合判断。以下是针对不同结构汇总的的适用方法及检测效果表5-3不同结构适用的分析方法参照表常见结构类型适用结构法检测效果箱梁腹板、T梁排波纹管结构S可检测出缺陷的大致类型、尺寸单排结构的负弯单排结构S可检测出缺陷的大致类型、尺寸箱梁顶板拐角处、空心板、单构可检测出该处是否存在缺陷T梁马蹄部位、连续梁腹板、底板等结构可检测出该处是否存在缺陷箱梁底部拐角或者其他类似结构可检测出该处是否存在缺陷W与马蹄之间的结构或者其他类似结构，侧面无激下部激振可检测出该处是否存在缺陷位或者其他类似结构可检测出该处是否存在缺陷多排类型波纹管的板式结构，其中部孔道为测试盲区无法进行定可考虑定性检测可检测出该处是否存在缺陷(中部孔道为测试盲区)的，可以选择一种检测方法，也可以两种方法配合使用，达到效率与精度的平衡。但总体而言，在条件许可时，推荐优先采用定位检测。6.2.2定位检测定位检测需要沿孔道进行激振和测试。显然，孔道定位的精度直接影响测试的精度和分辨力。道中心投影、中心+D4和中心-D/4。结果表明，无论是全空还是全满，各个激振点测试得到的有效B图6-1激振方向的影响当边界条件复杂(拐角处)或测试面有斜角(如底部有马蹄时)测试精度会受较大的影响，此时应仔细选择检测方向。图6-2马蹄形部位的测试方法测点间距的选取与缺陷定义有关。一般而言，当测试云图中连续有三个点出现缺陷的反应时，其为缺陷或者大缺陷的可能性较大。定位检测应根据测试对象结构厚度适当地设置放大器，本规程要求放大器可调，当放大倍数为位检测的精度影响很大。此时，需要用定性检测中的传递函数法(PFTF)进行测试。7压浆质量评价7.1定性检测评价指数定性检测根据原理不同可以分为三种测试分析方法，即1)全长衰减法(FLEA)2)全长波速法(FLPV)3)传递函数法(PFTF)在一次测试过程中，可同时完成上述三种方法的测试。1)全长衰减法(FLEA)浆密实度较低，则能量在传播过程逸散较少，衰减小、振幅比大。充填良好充填良好充填不良图7-1全长衰减(FLEA)测试示意图2)全长波速法(FLPV)0钢绞线波速：约5.01km/s混凝土波速：约4.3～4.6km/s图7-2全长波速法测试示意图该方法最早由日本学者镰田敏郎教授于2001年提出，尽管存在理基于等效模量的方法，压浆密实度S,与测试波速V的关系可以表达为：APs、P⁸分别为钢绞线和压浆料的密度，分别可取7800和2400kgm³;5为修正系数，反映孔道壁(PVC或铁皮)以及周围混凝土的影响，可通过压浆饱满孔道(S=1)的实测波速V,来标定：代入上式，又可以得到：因此，只要能够实现测出Vr和V8,即可容易地得到压浆密实度。此外，当Vg>Vf时，5取1。V—Vf:4.35—Vf:4.40图7-3全长波速法计算例从中可以看出，压浆密实度在0~40%时，测试波速明显提高。但当压浆密实度超过40%以后，波速的变化就非常缓慢。换言之，FLPV法仅对压浆密实度很低的工况有效，这一点要特别引起注意。下图是基于试验的全长波速法和全长衰减法的实测结果。可以看出：1)随着压浆密实度的提高，测试得到的振幅比和P波波速均逐渐降低，因此全长衰减法和全2)在全长衰减法中，压浆密实度在50-100%范围内，其振幅比的变化较为均匀，因此，其对压浆密实度较高的孔道较为适宜；3)在全长波速法中，实测结果与理论结果一致。振幅比图7-4定性测试结果3)传递函数法(PFTF)图7-5传递函数法的测试概念p:参与振动的钢绞线+压浆体的线密度。表7-1压浆缺陷对传递函数法的影响因素自振频率变化趋势增加降低变化幅度大小IfIEAIPVITF1/3IfIEAIPV1/2FLEA频率比（Fr/Fs注3）xr1997年，Sansalone和Streett发表的著作中全面阐述了IE法的理论、室内和现场试验结果。在此基础上，90年代未期，NIST和康奈尔大学共同发布了IE法的标准草案，并于1998年成为ASTM然而，IE法在检测压浆缺陷时也遇到了诸多困难，往往无法检出压浆缺陷。其原因在于两个方面：使得两者的反射有互相抵消的趋势，使得反射信号变得更加微弱。辨力进一步阻碍了其对缺陷的检出。浆缺陷。压浆密实压浆有缺陷未压浆图7-6改良冲击回波法IEEV测试原理可能产生共振的现象，使得自由振动的半波长趋近于缺陷埋深(即共振偏移，IERS法的理论基础)1)等效波速法(IEEV)该方法包括两个部分，即：(2)采用基于相关分析为基础的频谱分析方法可以敏感地反映该时间的变化。基于这两点，即使压浆缺陷仅为局部，或者测线不在缺陷的正上方也可适用。图7-7冲击回波等效波速法的概念对于位于梁中央的全空管，在其中心投影点激振，其从对向反射回来的最长和最短路径分别为：最长路径：Lmax=2H+(π-2)DD:波纹管直径。若不考虑波纹管材质的影响，则在典型工况下，全空管造成的等效波速的滞后如下表：表7-4典型条件下空管造成的等效波速滞后比率H最大滞后最小滞后平均滞后对于局部缺陷(如半空)测试方向的影响很大。若从上、下方向测试，半空管