桥梁工程超声回弹法检测技术分析？

~ 为实现对桥梁工程的快速检测，并保证检测的准确性，以验证混凝土强度，目前多采用超声回弹技术进行此项工作。检测桥梁工程的混凝土强度，主要包括静载试验、动力试验以及无损检测三个方面，其中回弹检测法具有无损的优势。为进一步说明超声回弹检测法的应用价值，本次研究选取某桥梁工程作为案例，对其进行简要分析。
我国目前大多数桥梁主要采用的都是钢筋混凝土结构，因此对于混凝土强度的监测是分析桥梁施工质量水平的重要指标。现在较为常见的桥梁工程检测方法包括回弹法、超声回弹综合法、钻芯法等，其中以超声回弹法最具优势。我国自建国以来就开始大量引用西方国家的先进技术理念，并根据桥梁建筑工程的应用开展了大量研究。自上世纪末，雷达技术、冲击波技术、红外技术等相继进入工程实用阶段，超声波检测仪的可靠性也逐渐提升。
1.桥梁工程中的超声回弹技术原理
超声回弹技术和传统意义上的检测技术存在不同的原理，超声回弹技术是基于传统检测技术发展而来的，对传统检测方法作出了完善与发展。传统意义上对桥梁的检测主要包括静载测试、动力测试和无损测试。桥梁混凝土结构在静载测试的过程中，需要测试桥梁的垂直和侧挠度以及扭转变形量。而桥梁动力实验则主要为了研究桥梁的结构自振特点及车辆动力载荷和桥梁结构的联合振动特点而进行。
超声回弹综合法是一种采用超声仪和回弹仪，分别测试混凝土同一区域的声音及回弹值的方法。通过测量得到的结果，运用公式和函数计算该区域混凝土的强度。相比于回弹法或超声法，超声回弹法能够有效避免因混凝土龄期长或含水率高而造成的不利影响，其具有非常高的测试精度，并且使用范围广，能够对混凝土的实际质量全面客观地予以表现［1］。
超声回弹法以超声波的传播速度及回弹值与混凝土抗压强度之间的关系为基础，通过测试超声波的声速及回弹值，能够很快计算混凝土抗压强度，并且保证计算结果准确，还具有不必破损混凝土的优势。如果需要检测混凝土的强度，可以先采用超声回弹法进行检测，得到混凝土的具体强度信息，以此作为处理混凝土质量问题的重要依据。如果能够提供钻芯试件作为校核使用，可以对结构复杂或龄期很长的混凝土进行检测，并得到一个相对真实但有所偏差的结果，以供参考。超声回弹法最早由罗马尼亚的建筑经济科学研究院在上世纪60年代提出，之后开始受到世界多国的广泛重视。上世纪70年代，我国开始引进此技术，并根据我国实际情况，完成了对超声回弹法的多项验证工作，并于上世纪80年代出台了相关规程［2］。对于超声回弹法能够产生明显影响的因素包括粗骨料的品种用量、混凝土含水率和测试面等方面。
2.桥梁工程中回弹技术的应用原理
（1）回弹法测定仪器使回弹仪达到符合标准的状态，需要达到的要求如下：第一，在进行水平弹击时，当弹击锤脱钩的同时，回弹仪所测得的标准能量值具体为2.2J。第二，在洛氏硬度为60±2的钢砧上，应顶住回弹仪的后盖，然后对其施加一定的压力，促使弹击杆被压入仪器的外壳，并且重锤发生后移；当重锤脱钩之后，就会弹击到弹力杆，并且弹击杆会对混凝土的表面进行弹击；产生的弹性会促使落锤回弹，在回弹的过程中，指针的滑片会被带动并使电阻杆产生电阻；当压力被放松之后，弹击杆会伸出，重锤最后也会复位［3］。第三，当弹击杆与弹击锤碰撞时，弹击的拉簧会保持自由的状态，此时弹击锤的起跳点应对应指针刻度尺的“0”位置。
（2）回弹法原理分析回弹法对于检测混凝土表面的硬度，并据此推测混凝土整体强度具有重要意义。按照混凝土强度和表面硬度之间所具有的关系，只需要检测回弹仪中运动过后的重锤冲击弹击杆所形成的冲击力即可，具体的检测方法是重锤在固定的冲击力下对混凝土表面进行撞击，然后回弹至弹击杆，此时重锤会被再次回弹，只需要测得回弹的距离，就可以计算出混凝土的强度［4］。这一方法需要通过试验建立混凝土的强度与回弹距离的关系公式，以此为数学模型，结合曲线函数计算，最终测得混凝土整体的抗压强度。（3）回弹检测技术首先，单个的检测方法对单独一种构件的检测。
其次，批量检测方法比较适合相同工艺条件下、混凝土具有相同强度等级时的测试工作，其原料、配合比、工艺以及养护条件基本一致，并且使用时长基本相近，在构件和结构上几乎没有明显区别。对于批量检测的构件，其抽检的数量必须在同批次构件总量的30%以上，并且构件的最低数量必须超过10件［5］。对构件进行抽检的过程中，应随机抽选，并且保证选取的构件具有一定代表性。
3.超声回弹法的应用案例
（1）工程概况本次研究所选桥梁为省道桥梁，桥型为上承式现浇C30混凝土等截面悬链线箱型拱桥，长度在140m左右，拱箱高在1.5m，主拱箱的宽度在7.5m左右，拱轴系数为2.511。正拱斜置，矢岸比是1/6，两岸起拱线的设计高差在3.1m左右。施工技术为钢管拱架现浇施工方法，在跨中处设置了一个井字形的支架，在主拱架和支拱架之间预留出5cm空隙。监测单位在2010年对主拱架的竖向挠度进行实际测量时发现，主拱架和支拱架发生接触，在支架的顶端上30cm高处的木支撑发生倾斜的现象，拱架的顶出现下挠，腹板处能够发现多处肉眼可见的裂缝，因此工程施工活动当即停止。之后，有关部门开始对此事进行调查分析，并进行了多次质量检测工作，检测的主要项目就包括混凝土的抗压强度。
（2）检测混凝土强度首先，通过超声回弹检测法检测取样处，并且在其它各不相同的部位总共增添了20个检测点，对其均进行了超声回弹检测。其次，对每个检测点布置16个超声回弹点及3条超声测线，每条测线都布置了声源发射点及声波接收点。最后分析超声回弹测得结果，包括回弹值、超声声速值，推算被测区域的混凝土抗压强度以及芯样修正系统。
（3）结果及结论在对上述案例进行介绍后发现，超声回弹方法的显著优势如下：所需成本不高，不会对工程结构产生任何损伤，并且超声回弹法所使用的仪器大多比较轻便，能够进行快速测试，有助于准确表现出混凝土的抗压强度相关规律。当然，回弹的数值仅仅将表面质量表现出来，至于混凝土内部的具体情况，回弹法就无能为力了，其准确度会受到很多因素的影响，导致测试结果不可靠。并且，回弹法仅仅对刚建成不久的建筑结构进行测试时能够达到最佳效果，必须保证混凝土的龄期在1000d以下，而且只能用来检测常规混凝土。实际的桥梁工程检测工作，需要采用多种无损检测的方法，并综合使用，从而提升对桥梁工程检测的可靠性和准确性。结束语超声回弹法在检测桥梁工程方面具有明显优势，因此得以广泛应用。但超声回弹检测得到的结果也容易受环境影响，因此其得到的结果并不能作为最后结果而得出结论，仅仅只能作为参考值进行判断。

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