CN107179351B - 一种预应力孔道灌浆密实度测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力孔道灌浆密实度测试方法，S1、测试线标定：在梁柱有孔道区域的侧面标注出灌浆密实度测试线，在梁柱无孔道区域的侧面标注出灌浆密实部测试线；S2、布置测试点：在灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线上均设置N个测试点；S3、数值获取：获取灌浆密实度测试线上第各测试点的反射波速V_i、获取灌浆密实部测试线上第各测试点的反射波速V_sdi；S4、量化计算：判断某灌浆密实度测试线上某测试点的反射波速是否为突变。本方法可用于对预应力孔道密实度进行定量化的检测。

Description

一种预应力孔道灌浆密实度测试方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程质量检测技术领域，特别是涉及一种预应力孔道灌浆密实度测试方法。

背景技术

随着我国公路桥梁工程的长足发展，预应力混凝土桥梁已在我国桥梁建设中占主导地位，被广泛应用于桥梁建设项目上。其中，预应力钢绞线要在桥梁使用过程中确保长期发挥作用，达到设计要求，预应力孔道的压浆质量效果是其重要的影响因素之一。如果预应力孔道压浆不密实，金属材料在高应力状态下锈蚀速度很快，孔道中的钢绞线材料易发生腐蚀，从而影响桥梁的耐久性、安全性；并且预应力筋下存在压浆质量缺陷时会出现混凝土应力集中致使破坏，随时间推移引起的预应力损失现象，会改变梁体的设计受力状态，从而影响桥梁的使用寿命。

目前国内检测预应力孔道灌浆密实度有很多检测方法，例如等效波速法(IEEV)、超声波成像法(UT)、表面波频谱成像法(SASW)、基于冲击回波振幅谱的堆栈成像法(SIBIE)、探地雷达法(GPR)、X光成像、γ射线成像法等方法，但由于测试精度、适用范围、测试效率以及费用等原因，目前仅等效波速法(IEEV)相对简单、可靠、有效，但等效波速法(IEEV)对检测结果还不能使用精确的数值进行定量化解析，为了使测试结果更加精准可靠，所以现在预应力孔道灌浆密实度检测需要引入能进行定量化的分析方法。

发明内容

针对上述提出的现在预应力孔道灌浆密实度检测需要引入能进行定量化的分析方法的问题，本发明提供了一种预应力孔道灌浆密实度测试方法，本方法可用于对预应力孔道密实度进行定量化的检测。

本发明提供的一种预应力孔道灌浆密实度测试方法通过以下技术要点来解决问题：一种预应力孔道灌浆密实度测试方法，包括以下步骤：

S1、测试线标定：在梁柱有孔道区域的侧面标注出灌浆密实度测试线，在梁柱无孔道区域的侧面标注出灌浆密实部测试线；

S2、布置测试点：在灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线上均设置N个测试点；

S3、数值获取：获取灌浆密实度测试线上第各测试点的反射波速V_i、获取灌浆密实部测试线上第各测试点的反射波速V_sdi；

S4、量化计算：判断某灌浆密实度测试线上某测试点的反射波速是否为突变，按照以下原则：

S4-1：

其中，σ_sd为灌浆密实部位反射波速的标准差；

V_sdi为灌浆密实部测试线上第i个测试点的反射波速；

为灌浆密实部测试线上N个测试点反射波速的平均值；

S4-2：

其中，V_i为灌浆密实测试线上第i个测试点的反射波速，ΔV_i为突变点判断标准值：当ΔV_i＞0时，则判断灌浆密实测试线上第i个点为缺陷突变点，当ΔV_i＜0时，则判断灌浆密实测试线上第i点无突变。

具体的，以上方法可基于等效波速法(IEEV)进行的预应力孔道灌浆密实度检测结果定量化的处理，通过测试得到灌浆密实部位和测试部位的反射波速等参数，对预应力孔道密实度进行定量化的检测，所得检测结果能够精确的通过具体数值对灌浆密实度缺陷进行定量化解析。以上灌浆密实部位即为梁柱无孔道区域所在的部位，在数据采集时对应灌浆密实部测试线，以上测试部位即为梁柱有孔道区域所在的部位，在数据采集时对应灌浆密实度测试线。

更进一步的技术方案为：作为本领域技术人员，在完成步骤S1至S3时，如测试线的布置，用于测量的传感器的位置在波纹管中心投影正、负D/4的偏移范围内，均能够较为准确的获得测试结构，以上D为波纹管的外径，为使得所得数据更为准确，以利于所得ΔV_i数值的准确性，设置为：步骤S1中，所述灌浆密实度测试线为孔道中心孔在梁柱侧面上的投影，且灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线相互平行；

步骤S2中，灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线两者上的测试点一一对应，成一一对应关系的两个测试点的连线位于灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线的间距方向。采用本方式，可尽可能减小因为沿着梁柱的长度方向，混凝土材质的变化对本方法结果造成的影响。

为使得能够更加清晰直观的反应出缺陷的起始位置、缺陷类型以及缺陷的长度，还包括缺陷类型判定步骤S5：测试灌浆密实度测试线中第i点的PSG值为：

其中，V_i和V_i+1分别是灌浆密实度测试线中第i和i+1测试点得到的反射波速；

Δs为灌浆密实度测试线中第i和i+1测试点的间距；

H为灌浆密实度测试线中第i和i+1测试点间板的设计厚度；

V_sd为灌浆密实部位得到的反射波速平均值；

计算第N点的SPS值，第N点的SPS值为其前面各点PSG值的累积，即：

等效波速法(IEEV)为对测试结果进行频谱分析后，在等值线图中对比测试部位的反射能量时间与灌浆密实部位的反射能量时间之间的区别来进行孔道灌浆密实度缺陷位置的判断，能量反射的时间跟波速有关系，即等效波速法(IEEV)判断缺陷为对比测试部位的反射波速与灌浆密实部位的反射波速，但反射波速不仅受到灌浆密实状况的影响，还与混凝土材质、波纹管本身、埋深、壁厚、弹性波波长以及缺陷类型等诸多因素有关，因此，单凭反射波速的绝对值判断存在一定的困难。为此，引入以上PSG和SPS这两个指标以用于缺陷判断。其中，PSG:Phase Sensitivity detection of Grout density，即灌浆密实度相敏检测指标；SPS:Sum of PSG，即相敏指标和。考虑到对反射波速产生影响的混凝土材质、波纹管本身、壁厚、弹性波波长等参数，其变化均较为缓慢，通过以上两式可知，V_i和V_i+1的变化不大时，PSG和SPS较小。而存在空洞型缺陷时，在缺陷起始位置PSG和SPS均会发生突变。对于某灌浆缺陷，PSG在孔道灌浆密实和不密实的过度区域发生突变，SPS在孔道灌浆不密实区域发生突变，这样，SPS和PSG能通过计算更加清晰直观的反应出缺陷的起始位置以及缺陷的长度。作为本领域技术人员，以上突变可根据具体的工程实际和工程要求而定，具体数值也与测试点之间的间距、混凝土材质、波纹管本身、壁厚、弹性波波长等参数有关。如本领域技术人员可根据具体的工程，通过工程做对比实验组得到因为灌浆密实度变化给以上两个值带来的影响，并且根据工程要求来设定所述突变值的阈值，当所得突变值大于设定阈值时，判定为有灌浆密实度缺陷。

作为缺陷类型判定步骤S5的另一种实现方式：计算测试点灌浆密实度指数β，即β＝1-S_i-S_p

其中，β为反映灌浆密实度测试线中测试点的灌浆质量指数；

当β＞0.5时，表示为密实；

当0.5≥β＞0时，表示为半空或小规模缺陷；

当β≤0时，表示为全空或大规模缺陷；

S_i为板底部反射速度影响系数，有：

其中，V_sd和V_i分别为灌浆密实部位和灌浆测试部位的反射波速；

η_V为反射速度基准比率，即缺陷处反射速度V_V与灌浆密实部位的反射速度V_sd的比值，

S_p为波纹管反射信号影响系数，有：

其中，A_p、A_B分别为波纹管、梁底部的反射信号的振幅；

η_A为反射振幅基准比率。

PSG和SPS对一般正常注浆的预应力孔道都能很好进行检测，但对于完全没有注浆的孔道进行检测，其结果与注浆密实的检测结果区别不大，所以以上引入另一个指标β作为灌浆密实度检测手段或PSG和SPS的辅助。以上方案中，缺陷处反射速度V_V即对应灌浆密实度测试线上测试点的反射速度，灌浆密实部位的反射速度V_sd即对应灌浆密实部测试线上测试点的反射速度，且所述V_sd和V_i仅针对单个灌浆密实部测试上的测试点和单个灌浆密实度测试线上的测试点，即所得β反映具体的灌浆密实度测试线中测试点的灌浆质量；A_p和A_B可由幅频曲线求得。

所述步骤S3中数据获取的具体方式为：把加速度传感器用信号电缆连接到测试仪；

把加速度传感器固定到预定的测试点上，固定方式可采用人工固定、耦合剂粘结中的任意一种；

用激振锤或自动装置激振装置在加速度传感器旁边的混凝土表面敲击激振，并采集测试数据；

测量得到测试点间距Δs和腹板厚度H；

对测试的数据进行频谱分析，计算每个测试点对应的反射周期，再根据腹板厚度计算出各测试点的弹性波等效反射波速V_i；

在可以确认灌浆密实的地方测得的弹性波等效反射波速V定为V_sd。

测试线标定可采用梁柱的设计图，或采用如电磁波雷达等方式进行标定。

本发明具有以下有益效果：

具体的，以上方法可基于等效波速法(IEEV)进行的预应力孔道灌浆密实度检测结果定量化的处理，通过测试得到灌浆密实部位和测试部位的反射波速等参数，对预应力孔道密实度进行定量化的检测，所得检测结果能够精确的通过具体数值对灌浆密实度缺陷进行定量化解析。

附图说明

图1是本发明所述的一种预应力孔道灌浆密实度测试方法一个具体实施例在实施时，反映灌浆密实度测试线、灌浆密实部测试线等在梁柱上具体位置，以及方法实施过程中相应参数的含义的示意图。

图中的附图标记所对应区域的含义分别如下：1、梁柱，2、孔道，3、无孔道区域，4、激振点，5、测试点，6、灌浆密实度测试线，7、灌浆密实部测试线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，一种预应力孔道灌浆密实度测试方法，包括以下步骤：

S1、测试线标定：在梁柱有孔道区域的侧面标注出灌浆密实度测试线，在梁柱无孔道区域的侧面标注出灌浆密实部测试线；

S2、布置测试点：在灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线上均设置N个测试点；

S3、数值获取：获取灌浆密实度测试线上第各测试点的反射波速V_i、获取灌浆密实部测试线上第各测试点的反射波速V_sdi；

S4、量化计算：判断某灌浆密实度测试线上某测试点的反射波速是否为突变，按照以下原则：

S4-1：

其中，σ_sd为灌浆密实部位反射波速的标准差；

V_sdi为灌浆密实部测试线上第i个测试点的反射波速；

为灌浆密实部测试线上N个测试点反射波速的平均值；

S4-2：

其中，V_i为灌浆密实测试线上第i个测试点的反射波速，ΔV_i为突变点判断标准值：当ΔV_i＞0时，则判断灌浆密实测试线上第i个点为缺陷突变点，当ΔV_i＜0时，则判断灌浆密实测试线上第i点无突变。

其中，在实施步骤S1时，本实施例中采用梁柱的设计图或电磁波雷达法标定两条测试线；在步骤S2中，布置测试点为由各测试线的一端至另一端，均布N个测试点，各测试线上相邻测试点之间的间距介于20-40cm之间；步骤S3为在各个测试点上固定加速度传感器，在距传感器位置10cm的位置向梁柱施加激振力，且以上激振点落在对应的测试线上，根据传感器所获取信号得到所需数值。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，步骤S1中，所述灌浆密实度测试线为孔道中心孔在梁柱侧面上的投影，且灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线相互平行；

步骤S2中，灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线两者上的测试点一一对应，成一一对应关系的两个测试点的连线位于灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线的间距方向。采用本方式，可尽可能减小因为沿着梁柱的长度方向，混凝土材质的变化对本方法结果造成的影响。

本实施例提供的测试线在梁柱上的标定采用如图1所示的标定方案。

为使得能够更加清晰直观的反应出缺陷的起始位置、缺陷类型以及缺陷的长度，还包括缺陷类型判定步骤S5：测试灌浆密实度测试线中第i点的PSG值为：

其中，V_i和V_i+1分别是灌浆密实度测试线中第i和i+1测试点得到的反射波速；

Δs为灌浆密实度测试线中第i和i+1测试点的间距；

H为灌浆密实度测试线中第i和i+1测试点间板的设计厚度；

V_sd为灌浆密实部位得到的反射波速平均值；

计算第N点的SPS值，第N点的SPS值为其前面各点PSG值的累积，即：

作为缺陷类型判定步骤S5的另一种实现方式或以上：计算测试点灌浆密实度指数β，即β＝1-S_i-S_p

其中，β为反映灌浆密实度测试线中测试点的灌浆质量指数；

当β＞0.5时，表示为密实；

当0.5≥β＞0时，表示为半空或小规模缺陷；

当β≤0时，表示为全空或大规模缺陷；

S_i为板底部反射速度影响系数，有：

其中，V_sd和V_i分别为灌浆密实部位和灌浆测试部位的反射波速；

η_V为反射速度基准比率，即缺陷处反射速度V_V与灌浆密实部位的反射速度V_sd的比值，

S_p为波纹管反射信号影响系数，有：

其中，A_p、A_B分别为波纹管、梁底部的反射信号的振幅；

η_A为反射振幅基准比率。

PSG和SPS对一般正常注浆的预应力孔道都能很好进行检测，但对于完全没有注浆的孔道进行检测，其结果与注浆密实的检测结果区别不大，所以以上引入另一个指标β作为灌浆密实度检测手段或PSG和SPS的辅助。以上方案中，缺陷处反射速度V_V即对应灌浆密实度测试线上测试点的反射速度，灌浆密实部位的反射速度V_sd即对应灌浆密实部测试线上测试点的反射速度，且所述V_sd和V_i仅针对单个灌浆密实部测试上的测试点和单个灌浆密实度测试线上的测试点，即所得β反映具体的灌浆密实度测试线中测试点的灌浆质量；A_p和A_B可由幅频曲线求得。

所述步骤S3中数据获取的具体方式为：把加速度传感器用信号电缆连接到测试仪；

把加速度传感器固定到预定的测试点上，固定方式可采用人工固定、耦合剂粘结中的任意一种；

用激振锤或自动装置激振装置在加速度传感器旁边的混凝土表面敲击激振，并采集测试数据；

测量得到测试点间距Δs和腹板厚度H；

对测试的数据进行频谱分析，计算每个测试点对应的反射周期，再根据腹板厚度计算出各测试点的弹性波等效反射波速V_i；

在可以确认灌浆密实的地方测得的弹性波等效反射波速V定为V_sd。

测试线标定可采用梁柱的设计图，或采用如电磁波雷达等方式进行标定。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种预应力孔道灌浆密实度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、测试线标定：在梁柱有孔道区域的侧面标注出灌浆密实度测试线，在梁柱无孔道区域的侧面标注出灌浆密实部测试线；

S2、布置测试点：在灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线上均设置N个测试点；

S3、数值获取：获取灌浆密实度测试线上第各测试点的反射波速V_i、获取灌浆密实部测试线上第各测试点的反射波速V_sdi；

S4、量化计算：判断某灌浆密实度测试线上某测试点的反射波速是否为突变，按照以下原则：

S4-1：

其中，σ_sd为灌浆密实部位反射波速的标准差；

V_sdi为灌浆密实部测试线上第i个测试点的反射波速；

为灌浆密实部测试线上N个测试点反射波速的平均值；

S4-2：

其中，V_i为灌浆密实测试线上第i个测试点的反射波速，ΔV_i为突变点判断标准值：当ΔV_i＞0时，则判断灌浆密实测试线上第i个点为缺陷突变点，当ΔV_i＜0时，则判断灌浆密实测试线上第i点无突变。

2.根据权利要求1所述的一种预应力孔道灌浆密实度测试方法，其特征在于，步骤S1中，所述灌浆密实度测试线为孔道中心孔在梁柱侧面上的投影，且灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线相互平行；

步骤S2中，灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线两者上的测试点一一对应，成一一对应关系的两个测试点的连线位于灌浆密实度测试线与灌浆密实部测试线的间距方向。

3.根据权利要求1所述的一种预应力孔道灌浆密实度测试方法，其特征在于，还包括缺陷类型判定步骤S5：测试灌浆密实度测试线中第i点的PSG值为：

其中，V_i和V_i+1分别是灌浆密实度测试线中第i和i+1测试点得到的反射波速；

Δs为灌浆密实度测试线中第i和i+1测试点的间距；

H为灌浆密实度测试线中第i和i+1测试点间板的设计厚度；

V_sd为灌浆密实部位得到的反射波速平均值；

计算第N点的SPS值，第N点的SPS值为其前面各点PSG值的累积，即：

4.根据权利要求1所述的一种预应力孔道灌浆密实度测试方法，其特征在于，还包括缺陷类型判定步骤S5：计算测试点灌浆密实度指数β，即

β＝1-S_i-S_p

其中，β为反映灌浆密实度测试线中测试点的灌浆质量指数；

当β＞0.5时，表示为密实；

当0.5≥β＞0时，表示为半空或小规模缺陷；

当β≤0时，表示为全空或大规模缺陷；

S_i为板底部反射速度影响系数，有：

其中，V_sd和V_i分别为灌浆密实部位和灌浆测试部位的反射波速；

η_V为反射速度基准比率，即缺陷处反射速度V_V与灌浆密实部位的反射速度V_sd的比值，

S_p为波纹管反射信号影响系数，有：

其中，A_p、A_B分别为波纹管、梁底部的反射信号的振幅；

η_A为反射振幅基准比率。

5.根据权利要求1所述的一种预应力孔道灌浆密实度测试方法，其特征在于，所述步骤S3中数据获取的具体方式为：把加速度传感器用信号电缆连接到测试仪；

把加速度传感器固定到预定的测试点上，固定方式可采用人工固定、耦合剂粘结中的任意一种；

用激振锤或自动装置激振装置在加速度传感器旁边的混凝土表面敲击激振，并采集测试数据；

测量得到测试点间距Δs和腹板厚度H；

对测试的数据进行频谱分析，计算每个测试点对应的反射周期，再根据腹板厚度计算出各测试点的弹性波等效反射波速V_i；

在可以确认灌浆密实的地方测得的弹性波等效反射波速V定为V_sd。