刘桂灵
（宁夏回族自治区交通科学研究所银川750011）
摘要：预应力梁孔道压浆饱满度及缺陷影响桥梁的使用寿命。随着科学技术的进步，一些新的检测方法逐渐诞生。本文从混凝土梁孔道压浆检测方法入手，主要阐述了基于冲击弹性波的无损检测方法。
关键词：预应力梁孔道压浆饱满度缺陷无损检测
0引言
随着公路桥梁建设的发展，预应力混凝土梁已普遍运用于中国桥梁建设中。梁的承载能力和耐久性对桥梁寿命有至关重要的影响。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，孔道压浆质量是重要的影响因素之一。如果压浆不密实，水和空气的
进入极易使处于高度张拉状态的钢绞线材料发生腐蚀，造成有效预应力降低。严重时，钢绞线会发生断裂，从而极大地影响桥梁的耐久性、安全性。此外，压浆质量缺陷还会导致混凝土应力集中，进而改变梁体的设计受力状态，从而影响桥梁的承载力和使用寿命。然而，因过去技术不发达，孔道压浆属于隐蔽性工程，压浆是否饱满是否存在缺陷缺少可靠高效经济合理的检测手段，孔道压浆质量如何无从知晓，除非进行破型验证，但破型验证的经济损失巨大，不适用。在这种形势下，迫切需要一项操作简单、无破坏性、能快速确定压浆质量的检测手段。随着科学技术的发展，新的检测方法如雨后春笋般涌现，基于冲击弹性波检测原理的检测方法就是其中之一。
1国内外发展现状
长期以来，研究人员开发了多种混凝土孔道压浆饱满度及缺陷检测方法。按检测所采用的媒介来分，大致可以分为：
1、基于电磁波的检测方法（如电磁雷达）；该方法有许多学者进行了研究。目前，一致的观点是：1）由于受金属屏蔽，因此不适合于铁皮波纹管；2）即使是塑料波纹管或者无管状况，也不适合钢筋密集情况。因此，电磁雷达受钢筋影响大、适用范围窄、对缺陷不敏感、检测精度低。
2、基于超声波的检测方法：从理论上，利用孔道压浆缺陷对波速的影响，采用对测的方法可以检测压浆缺陷，国内也有学者从事这方面的研究和实践。但需要从板的两侧面对测，而且需要耦合，因此操作条件较为严格，作业性差，效率很低，难以实用。
3、基于放射线（X光、伽马射线、铱192等）的检测方法：该方法的检测精度较高，但存在检测设备复杂、具有放射性、需要底片等费用、检测成本高等缺点，在国内基本上没有得应用。
4、基于冲击弹性波的检测方法：该方法是受到行业大多数技术专家关注和认可的方法，具有检测快速、操作简单、无破坏性、结果较为准确可靠、易于推广应用等特点。该方法可分为两类：1）基于孔道两端穿透的方法；2）基于反射的冲击回波法（IE）。以上两种方
法均以冲击弹性波为检测媒介，综合了国内外多种技术，其最大的特点在于既可以快速定检测，也能够对有问题的管道进行缺陷定位，从而达到了检测效率和精度的最优化。
2各种检测方法的适用情况（以冲击弹性波为媒介）以冲击弹性波为媒介的检测方法分定检测、定位检测两大类，各自适用于不同的情况，具体见表1。
定性检测主要用于判定整个孔道或某端孔道压浆质量有无严重
缺陷，属常规性检测，一般适用于以下情况：
1）钢绞线两端露出的纵向、横向波纹管，且波纹管长度≤150m；2）钢绞线一端露出的竖波纹管。定位检测用于判断管道各具体位置是否有缺陷以及缺陷的类型，一般只在定性检测综合压浆指数不满足要求或无法进行定性检测的情况下采用。定性检测效率高，检测时间短，可对孔道整理压浆质量进行综合判定，但难以判断缺陷具体位置和类型；定位检测精度高，容易对缺陷位置和类型进行精准判定，但检测时间较长，效率相对较低。因此定性检测与定位检测是检测效率与检测精度的平衡，两种方法相互补充，定性检测结果满足要求不需要进行定位检测。
3检测步骤及原理
3.1定性检测
定性检测是通过露在两端表面的锚头/钢绞线进行激振和拾振，在预应力梁两端钢绞线（锚杆）露出端上分别固定一个传感器（S31SC），用激振导向器尖端部分紧贴钢绞线（锚杆）端面中心部位，然后用打击锤敲击激振导向器，分别记录下预应力梁两端的检测数据，进而对整个钢绞线的压浆饱满度加以分析。由于空洞等缺陷通常发生在孔道的上方，因此通常只需检测最上方的钢绞线即可。在一次检测过程中，可同时完成全长衰减法（FLEA）、全长波速法（FLPV）、传递函数法（PFTF）的检测，完成一个孔道的检测时间一般在5分钟内。
图1定性检测示意图
3.1.1全长衰减法检测原理
一般情况下，接收端与发射端能量比越小，压浆越密实。如果孔道压浆饱满度较高，压浆较密实，能量在传播过程中被吸收或逸散的多，衰减较大。如果孔道压浆饱满度较低，能量在传播过程逸散较少，衰减较小。因此，通过获取能量衰减的数据，可以推测压浆质量的优劣。
3.1.2全长波速法检测原理
通过检测弹性波经过钢绞线（锚索）的传播时间，并结合钢绞线（锚索）的距离计算出弹性波经过钢绞线（锚索）的波速。通过波速的变化来判断预应力管道压浆饱满度情况。一般情况下波速与压浆饱满度有相关性，随着压浆饱满度增加波速逐渐减小，当压浆饱满度达到100%时，检测的钢绞线（锚索）的P波波速接近混凝土中的P波波速。因此，通过获取P波速传播速度，可以推测压浆质量的优劣。
3.1.3传递函数法检测原理
在预应力梁的一端激振，如果接收端存在不密实情况，会在接收端产生高频振荡。因此，通过对比接收信号与激发信号相关部分的频率变化，可以判定锚头两端附近的缺陷情况。此外，该方法检测的区域（锚头附近的钢绞线），恰恰是定位检测（IEEV）法较为困难的检测区域。
3.2定位检测
应用冲击回波等效波速法（IEEV法）检测。根据设计文件找出预应力梁孔道坐标，标出孔道位置，沿孔道走向均匀标出测点（间距宜≤20cm）,依次激振检测点，根据弹性波的反射特性来判断缺陷的具体位置。
图2定位检测示意图
当孔道压浆存在缺陷时：
A、激振的弹性波在缺陷处会产生反射；
B、激振的弹性波从梁底部反射回来所用的时间比压浆密实的地方长，即得到的等效波速慢。
C、根据反射信号及等效速度的特点，利用IEEV法不仅能够检测缺陷的位置，还可以推断压浆缺陷的类型（空洞型或松散型）和规
模大小。
4方法应用及前景
目前，该方法已在我国宁夏、福建、浙江、重庆、陕西、甘肃等地区得到应用。因方法开发时间不长，目前尚无国家、行业标准，地方标准的研究及制定也仅处于起步阶段。本检测技术具有操作简无破坏性、检测时间短、设备先进、定位准确等特点，更重要的是，将压浆质量缺陷控制在萌芽状态，进一步做好钢绞线保护，提高桥梁工程质量，提高安全性能和桥梁耐久性，其经济、社会效益巨大。按一座桥梁的工程造价来说，少则成百上千万元，多则上亿元，检测费用只是其中的冰山一角，几乎可忽略不计，用极少的代价去换取桥梁更多的使用年限，减少安全隐患，是值得的，是一项造福社会、造福百姓，减少资源浪费，利国利民的大好事，更为建立“资源节约型、环境友好型”社会做出了积极贡献。