CN102590347A - 预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置、方法 - Google Patents

预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置、方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置，包括埋设有预应力锚索的桥梁梁板，其改进在于：梁板的两个相对的侧面，在其中一个侧面上设置多个超声波发射换能器，在另一个侧面上设置多个超声波接收换能器，超声波发射换能器和超声波接收换能器数量相同且位置一一相对；超声波发射换能器和超声波接收换能器都连接到超声波仪。本发明的有益技术效果是：本发明的有益技术效果是：可在对结构无损伤的情况下，检测结构内部的砂浆注浆饱满度，提高结构的安全性。

Description

预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置、方法
技术领域
    本发明涉及一种利用超声波成像技术对砂浆注浆饱满度进行检测的装置及方法，尤其涉及一种预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置、方法。
背景技术
    在大型桥梁工程中，为了提高桥梁的承载能力，减轻梁的自重，常常在桥梁的梁板中施加预应力锚索，而预应力锚索的砂浆注满度将直接影响到锚索的耐久性和使用性能，因此对预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度的检测就显得十分重要。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置，包括埋设有预应力锚索的桥梁梁板，其改进在于：梁板的两个相对的侧面，在其中一个侧面上设置多个超声波发射换能器，在另一个侧面上设置多个超声波接收换能器，超声波发射换能器和超声波接收换能器数量相同且位置一一相对；超声波发射换能器和超声波接收换能器都连接到超声波仪。
超声波发射换能器和超声波接收换能器的设置方式为：
或者，沿锚索延伸方向，在梁板的其中一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波发射换能器，在梁板上相对的另一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波接收换能器；超声波发射换能器和超声波接收换能器一一位置相对；
或者，沿垂直于锚索延伸方向的直线方向，在梁板的其中一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波发射换能器，在梁板上相对的另一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波接收换能器，超声波发射换能器和超声波接收换能器一一位置相对。
本发明还提出了一种基于预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置的检测方法，其特征在于：1）将设置在梁板上的多个超声波发射换能器和多个超声波接收换能器分别记为S1至Si和R1至Ri；i=2、3、4…；
2）Si个超声波发射换能器依次发射信号，每个超声波发射换能器发射信号时，由Ri个超声波接收换能器同时接收，得到Si·Ri组数据，对Si·Ri组数据进行层析成像数据处理，形成超声波波速效果图，根据超声波波速效果图判断沙浆的饱满度。
i取9，则Si·Ri为81组数据。
层析成像数据处理包括正演计算和反演计算，
正演计算的步骤为：1）输入初始数据：网格参数、坐标、初始速度；
2）生成射线网络；
3）计算射线网格节点理论走时；
4）计算发射点至接收点理论最小走时；
反演计算的步骤为：1）输入初始数据：网格参数、坐标、初始速度、实测走时；
2）生成射线网络；
3）计算射线网格节点理论走时；
4）计算发射点至接收点理论最小走时；
5）计算JACOBI矩阵；
6）采用LSQR法反演计算；
7）更新节点速度值；
8）计算残差；
9）判断是否满足精度或迭代次数：满足，则输出结果，不满足，则返回步骤3）。
本发明的有益技术效果是：可在对结构无损伤的情况下，检测结构内部的砂浆注浆饱满度，提高结构的安全性。
附图说明
图1、本发明的超声波检测装置布设方式一；
图2、本发明的超声波检测装置布设方式二；
图3、正演计算流程图；
图4、反演计算流程图；
图中：预应力锚索1、梁板2、超声波发射换能器3、超声波接收换能器4、超声波仪5、波纹管6、沙浆层7。
具体实施方式
    本发明的方案是：向被检测桥梁梁板2施加超声波激励，接收经桥梁梁板2传递后的超声波信号，利用超声波成像技术，将接收到的超声波信号还原为超声波效果图象，根据图象来检测砂浆注浆饱满度，通过检测出的注浆不饱满位置，对结构进行处理，保证结构的稳定性。其具体方法是：
梁板2的两个相对的侧面，在其中一个侧面上设置多个超声波发射换能器3，在另一个侧面上设置多个超声波接收换能器4，超声波发射换能器3和超声波接收换能器4数量相同且位置一一相对；超声波发射换能器3和超声波接收换能器4都连接到超声波仪5。为了使获取的信号更加规则，便于处理，超声波发射换能器3和超声波接收换能器4的设置方式可采用如下两种优选方式：
其一，沿锚索1延伸方向，在梁板2的其中一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波发射换能器3，在梁板2上相对的另一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波接收换能器4；超声波发射换能器3和超声波接收换能器4一一位置相对；
其二，沿垂直于锚索1延伸方向的直线方向，在梁板2的其中一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波发射换能器3，在梁板2上相对的另一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波接收换能器4，超声波发射换能器3和超声波接收换能器4一一位置相对。
按前述两种方式设置的超声波发射换能器3和超声波接收换能器4，由于其设置位置比较规则，这会使后期的信号处理相对简单。
根据前述的方式设置好激励和接收装置后，就开始信号采集：1）将设置在梁板2上的多个超声波发射换能器3和多个超声波接收换能器4分别记为S1至Si和R1至Ri；i=2、3、4…；
2）Si个超声波发射换能器3依次发射信号，每个超声波发射换能器3发射信号时，由Ri个超声波接收换能器4同时接收，得到Si·Ri组数据，对Si·Ri组数据进行层析成像数据处理，形成超声波波速效果图，根据超声波波速效果图判断沙浆的饱满度。
一般地，i取9即可满足数据处理的需要了，此时，Si·Ri共有81组数据。
所述的层析成像数据处理包括正演计算和反演计算，
正演计算的步骤为：1）输入初始数据：网格参数、坐标、初始速度；
2）生成射线网络；
3）计算射线网格节点理论走时；
4）计算发射点至接收点理论最小走时；
反演计算的步骤为：1）输入初始数据：网格参数、坐标、初始速度、实测走时；
2）生成射线网络；
3）计算射线网格节点理论走时；
4）计算发射点至接收点理论最小走时；
5）计算JACOBI矩阵；
6）采用LSQR法反演计算；
7）更新节点速度值；
8）计算残差；
9）判断是否满足精度或迭代次数：满足，则输出结果，不满足，则返回步骤3）。

Claims (5)

1.一种预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置，包括埋设有预应力锚索（1）的桥梁梁板（2），其特征在于：梁板（2）的两个相对的侧面，在其中一个侧面上设置多个超声波发射换能器（3），在另一个侧面上设置多个超声波接收换能器（4），超声波发射换能器（3）和超声波接收换能器（4）数量相同且位置一一相对；超声波发射换能器（3）和超声波接收换能器（4）都连接到超声波仪（5）。
2.根据权利要求1所述的预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测方法，其特征在于：超声波发射换能器（3）和超声波接收换能器（4）的设置方式为：
或者，沿锚索（1）延伸方向，在梁板（2）的其中一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波发射换能器（3），在梁板（2）上相对的另一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波接收换能器（4）；超声波发射换能器（3）和超声波接收换能器（4）一一位置相对；
或者，沿垂直于锚索（1）延伸方向的直线方向，在梁板（2）的其中一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波发射换能器（3），在梁板（2）上相对的另一个侧面上按单列直线方式设置多个超声波接收换能器（4），超声波发射换能器（3）和超声波接收换能器（4）一一位置相对。
3.一种基于预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置的检测方法，其特征在于：1）将设置在梁板（2）上的多个超声波发射换能器（3）和多个超声波接收换能器（4）分别记为S1至Si和R1至Ri；i=2、3、4…；
2）Si个超声波发射换能器（3）依次发射信号，每个超声波发射换能器（3）发射信号时，由Ri个超声波接收换能器（4）同时接收，得到Si·Ri组数据，对Si·Ri组数据进行层析成像数据处理，形成超声波波速效果图，根据超声波波速效果图判断沙浆的饱满度。
4.根据权利要求3所述的基于预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置的检测方法，其特征在于：i取9，则Si·Ri为81组数据。
5.根据权利要求3所述的基于预应力锚固结构体系砂浆注浆饱满度超声波检测装置的检测方法，其特征在于：层析成像数据处理包括正演计算和反演计算，
正演计算的步骤为：1）输入初始数据：网格参数、坐标、初始速度；
2）生成射线网络；
3）计算射线网格节点理论走时；
4）计算发射点至接收点理论最小走时；
反演计算的步骤为：1）输入初始数据：网格参数、坐标、初始速度、实测走时；
2）生成射线网络；
3）计算射线网格节点理论走时；
4）计算发射点至接收点理论最小走时；
5）计算JACOBI矩阵；
6）采用LSQR法反演计算；
7）更新节点速度值；
8）计算残差；
9）判断是否满足精度或迭代次数：满足，则输出结果，不满足，则返回步骤3）。
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