专利名称：一种桥梁预应力孔道灌浆密实度测试方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及道桥工程质量安全检测技术领域，尤其涉及一种桥梁预应力孔道灌浆密实度测试方法及系统。
背景技术：
随着我国公路桥梁建设的发展，预应力混凝土桥梁已在我国桥梁建设中占主导地位，被广泛应用于许多重要桥梁建设项目中。为了保证预应力钢绞线在桥梁使用过程中长期发挥作用，达到设计要求，预应力孔道的压浆质量是必须保障的重要的影响因素。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，预应力钢筋(钢绞线)下存在压浆质量缺陷时，会出现混凝土应力集中致使破坏，随着时间推移，还会引起的预应力损失，改变梁体的设计受力状态，从而影响桥梁的使用寿命。 在桥梁建设中，后张预应力压浆不密实的问题早在十几年前就已受到国内外的广泛关注。建于1953年的英国Ynys-Gwas桥梁,于1985年突然倒塌,经过英国的运输与道路研究实验室(TRRL)研究，发现该桥梁倒塌是由于预应力钢筋锈蚀所致。此外，建于1957年的美国康涅狄格州的Bissell大桥，因为预应力钢筋锈蚀导致桥的安全度下降，在使用了35年后也不得不于1992年炸毁重建。通过分析上述两个事故，找出了导致钢绞线锈蚀的主要原因，就是预应力孔道灌浆不密实所致。因此采用先进的无损检测技术对预应力结构的孔道整体灌浆质量进行检测，对客观评价结构的质量状况意义重大。为此，国内外相继开展了一些研究，提出了不少检测方法。例如冲击回波法(IE)、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光成像法、Y射线成像法等。但是，由于测试方法的精度、适用范围、测试效率以及费用等多方面原因，使以上方法一直未能在工程界得到推广应用。因此，业界迫切需要一种高精度、高效率、低成本、可以适应多方面要求的桥梁预应力孔道灌浆密实度检测方法。
发明内容
本发明实施例提供一种桥梁预应力孔道灌浆密实度检测方法及系统，用以解决现有技术中的检测方法存在的精度差、效率低、成本高的问题。—种桥梁预应力孔道灌浆密实度测试，该方法包括确定被测试预应力孔道的中心线位置，在所述中心线位置上固定加速度传感器；在所述加速度传感器周边用激振锤敲击激振，所述加速度传感器采集激振产生的弹性波数据；根据所述弹性波数据计算等效反射波速，根据所述等效弹性波速确定桥梁预应力孔道灌浆密实度。较佳地，所述确定被测试预应力孔道的中心线位置，包括
用设计图纸确定被测试预应力孔道的中心线位置；或者用电磁波混凝土雷达测定被测试预应力孔道的中心线位置。较佳地，所述在所述中心线位置上固定加速度传感器，包括在所述中心线位置确定若干待测试点；在每个待测试点分别固定加速度传感器；所述固定的方法为人工固定或稱合剂粘结。较佳地，所述激振锤为铁锤或电磁铁，直径为30毫米。较佳地，所述加速度传感器周边为所述加速度传感器周围10厘米处。
较佳地，所述根据所述弹性波数据计算等效反射波速，包括
27/所述弹性波数据为弹性波反射周期；计算等效反射波速根据公式& =7其中，
1e ,
Ve为等效反射波速，H为所述被测试预应力孔道所在的混凝土梁的厚度，Te为所述弹性波反射周期。较佳地，所述根据所述等效弹性波速确定桥梁预应力孔道灌浆密实度，包括将多次测试得到的等效弹性波速进行频谱分析，所述等效反射波速较低的测试位置对应的桥梁预应力孔道灌浆密实度较低；或者测定所述弹性波在混凝土材料中的传播速度；将所述等效弹性波速与所述弹性波在混凝土材料中的传播速度比较，低于所述弹性波在混凝土材料中的传播速度的等效弹性波速的测试位置对应的桥梁预应力孔道灌浆密实度较低。一种桥梁预应力孔道灌浆密实度测试系统，该系统包括加速度传感器、激振锤以及测试仪，所述加速度传感器与测试仪连接，其中，所述加速度传感器，用于固定在被测试预应力孔道的中心线位置；采集激振产生的弹性波数据并发送所述测试仪；所述激振锤，用于在所述加速度传感器周边敲击激振，产生弹性波；所述测试仪，用于根据所述弹性波数据，计算等效反射波速，确定桥梁预应力孔道灌浆密实度。较佳地，所述加速度传感器与测试仪采用低噪声信号电缆连接。较佳地，所述激振锤为铁锤或电磁铁，直径为30毫米。本发明实施例利用激振锤在加速度传感器周边激振，产生弹性波，加速度传感器采集弹性波数据，计算等效反射波速，根据等效反射波速来确定桥梁预应力孔道灌浆密实度。本发明实施例采用无损检测技术对预应力结构的孔道整体灌浆质量进行检测，有着精度高、效率高、成本低的特点，对客观评价预应力结构的质量状况意义重大，适宜在工程中大量应用。
图I为现有技术中一般的预应力桥梁锚固体系示意图；图2a 图2c为弹性波穿透孔道示意图；图3为不同条件下弹性波的反射周期示意图4为本发明实施例的主要实现原理流程图；图5为本发明实施例的测试点选取示意图；图6为本发明实施例提供的等效弹性波速Ve频谱分析图；图7为本发明实施例提供系统的结构示意图；图8为本发明实施例提供一个较佳系统工作原理示意图。
具体实施例方式由于现有的检测方法，存在着很多问题，本发明所需要解决的技术问题，是桥梁建设中后张预应力压浆不密实的问题，该问题一直被广泛关注，由于预应力钢筋锈蚀导致桥梁安全度下降，为了克服这一困难就需要采用无损检测技术，对预应力结构的孔道整体灌浆质量进行检测。 本发明实施例的原理基于对测试部位的混凝土打击激振并诱发自由振动，通过测试其反射特性，并换算出弹性波在其中的传播速度。根据速度的大小，从而测定灌浆的密实度。下面结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理具体实施方式
及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。如图I所示,为一般的预应力桥梁锚固体系示意图，图中依次表示出置于中心部位的预应力钢绞线3，围绕在预应力钢绞线外围的预应力孔道2以及处于最外部分的预应力桥梁I。基于这样的结构，发明人发现可以在预应力孔道2上方或侧面，利用铁锤等激振装置敲击激发弹性波，通过测定该弹性波的反射特性来检测孔道灌浆的密实度。激振所产生的弹性波在混凝土中的传播过程中，遇到钢筋、空洞等与混凝土材质不同的物体时，会发生透射和反射现象。一般用机械阻抗R来表示物质的性质R = P VA公式 I其中，P为材料的密度，V为弹性波在材料中传播的速度，A为材料的截面面积。一般来说，两种物质机械阻抗差别越大，弹性波反射的部分越多，透射部分越少。而差别小时则相反，当两种材料的机械阻抗完全相同时，则不会发生反射，全部信号都会透过。发明人发现，当灌浆密实且浆液硬化后，孔道的阻抗与周围混凝土的差异不大，因此，激发的弹性波大多数可以直接透过孔道，如图2a所示。而当孔道内灌浆不密实时，孔道的阻抗大大降低，弹性波的透过性减少，反射则会增加，如图2b与图2c所示，其中，图2b为反射现象引起，图2c为折射现象引起。因此，利用弹性波的反射特性，可以检测灌浆的密实性。大多数孔道是采用波纹管(金属波纹管或塑料波纹管)，由于管壁和混凝土的阻抗差，使得管壁本身会使弹性波产生反射。管壁产生的反射信号与管道内不密实区域产生的反射信号会产生叠加，使得对不密实区域产生的反射信号的识别造成困难。基于此，发明人设计了一整套的弹性波数据计算方法。设预应力混凝土梁的厚度为H，孔道的内径为D。当孔道内灌浆密实，弹性波穿过孔道后在梁背面反射返回激振点A所需要的时间TA为
权利要求
1.一种桥梁预应力孔道灌浆密实度测试，其特征在于，该方法包括 确定被测试预应力孔道的中心线位置，在所述中心线位置上固定加速度传感器； 在所述加速度传感器周边用激振锤敲击激振，所述加速度传感器采集激振产生的弹性波数据； 根据所述弹性波数据计算等效反射波速，根据所述等效弹性波速确定桥梁预应力孔道灌浆密实度。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述确定被测试预应力孔道的中心线位置，包括 用设计图纸确定被测试预应力孔道的中心线位置；或者 用电磁波混凝土雷达测定被测试预应力孔道的中心线位置。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述在所述中心线位置上固定加速度传感器，包括 在所述中心线位置确定若干待测试点； 在每个待测试点分别固定加速度传感器； 所述固定的方法为人工固定或耦合剂粘结。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述激振锤为铁锤或电磁铁，直径为30毫米。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述加速度传感器周边为所述加速度传感器周围10厘米处。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据所述弹性波数据计算等效反射波速，包括 27/ 所述弹性波数据为弹性波反射周期；计算等效反射波速根据公式& =7其中，Ve为 1e ,等效反射波速，H为所述被测试预应力孔道所在的混凝土梁的厚度，Te为所述弹性波反射周期。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据所述等效弹性波速确定桥梁预应力孔道灌浆密实度，包括 将多次测试得到的等效弹性波速进行频谱分析，所述等效反射波速较低的测试位置对应的桥梁预应力孔道灌浆密实度较低；或者 测定所述弹性波在混凝土材料中的传播速度； 将所述等效弹性波速与所述弹性波在混凝土材料中的传播速度比较，低于所述弹性波在混凝土材料中的传播速度的等效弹性波速的测试位置对应的桥梁预应力孔道灌浆密实度较低。
8.一种桥梁预应力孔道灌浆密实度测试系统，其特征在于，该系统包括加速度传感器、激振锤以及测试仪，所述加速度传感器与测试仪连接，其中， 所述加速度传感器，用于固定在被测试预应力孔道的中心线位置；采集激振产生的弹性波数据并发送所述测试仪； 所述激振锤，用于在所述加速度传感器周边敲击激振，产生弹性波； 所述测试仪，用于根据所述弹性波数据，计算等效反射波速，确定桥梁预应力孔道灌浆密实度。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述加速度传感器与测试仪采用低噪声信号电缆连接。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述激振锤为铁锤或电磁铁，直径为30毫米。
全文摘要
本发明公开了一种桥梁预应力孔道灌浆密实度测试方法及系统，一种桥梁预应力孔道灌浆密实度测试，该方法包括确定被测试预应力孔道的中心线位置，在所述中心线位置上固定加速度传感器；在所述加速度传感器周边用激振锤敲击激振，所述加速度传感器采集激振产生的弹性波数据；根据所述弹性波数据计算等效反射波速，根据所述等效弹性波速确定桥梁预应力孔道灌浆密实度。本发明实施例采用无损检测技术对预应力结构的孔道整体灌浆质量进行检测，有着精度高、效率高、成本低的特点，对客观评价预应力结构的质量状况意义重大，适宜在工程中大量应用。
文档编号G01N29/07GK102818852SQ201110155408
公开日2012年12月12日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者吴佳晔, 杨超, 季文洪, 毛云龙, 侯建青, 朱哲, 吴曾炜, 黄伯太 申请人:杭州海儿科技有限公司, 四川升拓检测技术有限责任公司