本發(fā)明屬于道橋工程質(zhì)量安全檢測技術領域，具體是指一種橋梁預應力孔道灌漿密實度的測試方法。

背景技術：

隨著橋梁建設的不斷升溫，橋梁安全問題也越來越廣泛的引起重視，預應力鋼絞線在橋梁中起著承受拉力的作用，一旦出現(xiàn)問題，將給橋梁的使用帶來巨大的安全隱患。要確保預應力鋼絞線長期發(fā)揮其作用，孔道的壓漿質(zhì)量效果是其重要的影響因素之一，如果壓漿不密實，水和空氣的進入使得處于高度張拉狀態(tài)的鋼絞線材料易發(fā)生腐蝕，造成有效預應力降低。嚴重時，鋼絞線會發(fā)生斷裂，從而極大地影響橋梁的耐久性、安全性。此外，壓漿質(zhì)量缺陷還會導致混凝土應力集中，進而改變梁體的設計受力狀態(tài)，從而影響橋梁的承載力和使用壽命。

預應力壓漿不密實的問題早在十幾年前就已受到國內(nèi)外的廣泛關注，2004年對錫澄運河大橋、新興塘大橋、北興塘大橋和錫北運河大橋拆除重建時調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在8000多個灌漿孔道中完全密實的僅占39％，未灌漿的高達13％，因灌漿不密實導致鋼絞線嚴重銹蝕的占39％。此外2011年杭州錢江三橋頂板斷裂事故，其原因之一也是因灌漿不密實導致。預應力橋梁孔道灌漿的不密實嚴重威脅著橋梁的安全及壽命，因此采用先進的無損檢測技術對預應力結構的管道整體灌漿質(zhì)量進行檢測，對客觀評價結構的質(zhì)量狀況意義重大。

國內(nèi)外相繼開展了一些研究，提出了不少檢測方法。例如沖擊回波法(ie)、超聲波成像法(ut)、表面波頻譜成像法(sasw)、基于沖擊回波振幅譜的堆棧成像法(sibie)、探地雷達法(gpr)、x光成像、γ射線成像法、沖擊回波等效波速法(ieev)等方法。但是，大部分方法由于測試精度、適用范圍、測試效率以及費用等原因，運用較少，沖擊回波等效波速法(ieev)使用最為廣泛，測試精度較高，但對于特殊結構測試較困難，所以需要一種針對特殊結構檢測時精度較高的分析方法。

基于此，研究并開發(fā)設計一種橋梁預應力孔道灌漿密實度的測試方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種橋梁預應力孔道灌漿密實度的測試方法，主要針對測試預應力孔道密實度方法測試精度低、測試困難，采用測量灌漿密實處與不密實處測得的共振頻率位置的偏移，判斷測試孔道灌漿質(zhì)量的好壞。解決了現(xiàn)有測試預應孔道灌漿密實性的方法測量精度低、測試難度大等問題。

本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種橋梁預應力孔道灌漿密實度的測試方法，該方法包括：確定被測試預應力孔道的中心線位置，在所述中心線位置上固定加速度傳感器；

在所述加速度傳感器周邊用激振裝置敲擊激振，并用加速度傳感器采集共振頻率數(shù)據(jù)；

把加速度傳感器固定在無孔道的混凝土上，在加速度傳感器周邊用激振裝置敲擊激振，加速度傳感器采集無孔道共振頻率數(shù)據(jù)；

將加速度傳感器在孔道混凝土表面、無孔道混凝土表面測試獲得的數(shù)據(jù)進行頻譜分析，分別計算出無孔道位置處共振增強的固有頻率、灌漿孔道處共振增強的固有頻率；

通過對比分析比較無孔道位置處共振頻率與孔道位置處共振頻率偏移，確定橋梁預應力孔道灌漿密實度。

進一步地優(yōu)選，通過分析比較無孔道位置處共振頻率與孔道位置處共振頻率偏移的具體方法為：若無孔道位置處共振頻率與孔道位置處共振頻率相同，確定橋梁預應力孔道位置處灌漿密實度密實；若無孔道位置處共振頻率與孔道位置處共振頻率發(fā)生偏移，確定橋梁預應力孔道位置處灌漿密實度不密實。

進一步優(yōu)選，所述確定被測試預應力孔道的中心線位置包括用設計圖確定被測試預應力孔道的中心線位置或用電磁波混凝土雷達測定被測試。

進一步優(yōu)選，所述在所述中心位置固定加速度傳感器，包括：

在所述中心線位置確定若干測試點，若干測試點連成線與預應孔道的中心線平行，在每個待測點分別固定加速度傳感器，固定方法為人工固定或耦合劑粘結。

進一步優(yōu)選，所述加速度傳感器通過低噪聲信號電纜與測試儀連接。

進一步優(yōu)選，所述激振裝置為鋼制錘或激振頻率可調(diào)的自動激振裝置。

進一步優(yōu)選，所述加速傳感器周邊為激振裝置位于加速傳感器周圍3—6cm處。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

本發(fā)明通過對測試部位的混凝土打擊激振并誘發(fā)自由振動，分析灌漿密實處與不密實處測得的共振頻率位置的偏移量判斷預應力孔道質(zhì)量問題，該方法測試精度高，且尤其適用于一些特殊結構，如底部邊界不明確、多排波紋管、波紋管距離測試面小于10cm的結構，相對于現(xiàn)有技術采用沖擊回波等效波速法檢測結果更準確。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為現(xiàn)有技術中預應力橋梁錨固體系示意圖；

圖2為普通結構沖擊波等效波速法測試示意圖；

圖3a、圖3b、圖3c、圖3d為針對特殊結構本發(fā)明測試示意圖；

圖4a、圖4b、圖4c為不同情況激振影響反應及測試示意圖；

圖5為激振裝置自振頻率示意圖；

圖6a為密實孔道固有頻率示意圖；

圖6b為不密實孔道固有頻率示意圖；

圖7a、圖7b為激振裝置誘導與其自振頻率接近的固有頻率示意圖；

圖8為無孔道位置測試的誘導后頻譜圖；

圖9為密實孔道測試的誘導后頻譜圖；

圖10為不密實孔道測試的誘導后頻譜圖；

圖11為數(shù)列展開后數(shù)據(jù)的頻譜分析等值線圖；

圖12為本發(fā)明所述方法操作流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

由于現(xiàn)有檢測橋梁預應力孔道灌漿密實度方法，存在著很多問題，測試對象橋梁預應力孔道出現(xiàn)以下幾種情況將不適合采用沖擊回波等效波速進行測試，1)預應力孔道厚度過厚如0.8—1m；2)孔道波紋管直徑太?。?)并排或多排波紋管；4)測試面有倒角。

而針對圖3所示的預應力孔道，如多排波紋管、底部邊界不明確、波紋管距離測試面小于10cm的情況，即上述提到的四種情況采用現(xiàn)有的沖擊回波等效波速法進行測試時，其具有測試精度低、檢測結果不準確的缺陷。為了解決該不適用于采用沖擊回波等效波速法檢測灌漿密實度的情況，發(fā)明人研究開發(fā)一種基于彈性波偏移特性的橋梁預應力孔道灌漿密實度測試方法。

本發(fā)明的基本原理是：

利用頻率是結構整體剛性與整體質(zhì)量的函數(shù)，為一個整體函數(shù)，結構的某一個部分發(fā)生變化后將會造成結構固有頻率的變化，如數(shù)-1所示，

其中：f為結構的固有頻率；

k為結構體系的剛性；

m為振動體系的質(zhì)量。

使用激振裝置對測試結構進行激振，激振裝置的自振頻率誘發(fā)測試孔道處的固有頻率發(fā)生共振，增強固有頻率中與自振頻率最接近的頻率振幅，根據(jù)上述公式可知，因灌漿孔道密實部位與不密實部位結構存在剛性和質(zhì)量差異，所以其固有頻率也存在差異，當測試得到共振增強的固有頻率位置發(fā)生偏移時，即可判斷測試位置處存在缺陷，如灌漿密實度差的問題。

另一方面，不同的激振裝置激發(fā)的沖擊彈性波的卓越頻率有所不同，該卓越頻率可通過其激振頭的直徑、模量、質(zhì)量以及被測試混凝土的彈性模量計算，其頻譜示意圖如圖5所示，急診裝置自振頻率示意圖，可知激振裝置產(chǎn)生的彈性波卓越頻率起到誘發(fā)測試結構固有頻率發(fā)生共振的作用。

實施例1：

如圖1所示，為現(xiàn)有技術中預應力橋梁錨固體系示意圖，其中位于中心部位的預應力鋼絞線3，圍繞在預應力鋼絞線3外圍的預應力孔道2，位于最外部分的預應力橋梁1。

基于上述結構，如果該結構為單排板裝結構圖2所示，可直接采用現(xiàn)有技術的沖擊回波波速法進行測試孔道灌漿密實度，如果圖1所述結構為多排波紋管、底部邊界不明確、波紋管距離測試面小于10cm的結構，如圖3所示，圖3a為測試孔道所在位置的混凝土較厚，底部邊界不明確的結構圖，圖3b為兩孔道并排，且從下往上測底部邊界不明確的孔道結構圖；圖3c為結構倒角孔道，底部邊界不明確；圖3d為三孔并排，且從下往上測底部邊界不明確，以上幾種情況采用沖擊回波測速法測試，因其結構導致測試結果精度低，如孔道三孔并排時，測試信號會受并排孔道的影響，若其中一個孔道不密實，測試結果就不密實，這樣不清楚是哪一個或幾個孔道不密實導致的，在底部邊界不明確時，分析過程中無法確定一個底部反射作為判斷基準，無法分析。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在采用以測試結構固有頻率作為檢測灌漿孔密實度方法的過程中，當灌漿密實且漿液硬化后，與周圍的混凝土本身差異較小，即灌漿密實孔道與混凝土本身的剛性、質(zhì)量接近，如圖4a、圖4b、圖4c所示，圖4a表示無孔道混凝土位置激振影響范圍及測試示意圖，圖4b為密實孔道位置激振影響范圍及測試示意圖，圖4c為不密實孔道位置激振影響范圍及測試示意圖，得出圖4c孔道不密實，剛性、質(zhì)量與無孔道混凝土、密實孔道位置存在較大差異，則其主頻與無孔道混凝土、密實孔道位置處測得的主頻差異較大，故可以測試無灌漿通道位置的共振圖譜作為孔道密實處的測試結果，起到標定作用。

其中，測試結構的固有頻率相對于以彈性波傳播速度相比，尤其是針對一些底部邊界不明確、波紋管距離測試地面小于10cm等特殊結構，檢測精度更高。

檢測精度更高的原理如下：

采用固定頻率的測試方法時，由于固有頻率是結構本身的頻率，使用激振裝置是為了使結構混凝土在一定范圍內(nèi)振動，加速度傳感器測試獲得的該振動頻率即混凝土結構的固有頻率，將該測試獲得的測試孔混凝土固有頻率與無孔道混凝土頻率進行對比，如果頻率接近則說明該測試孔道的為密實孔道。如果不接近則說明該孔道不密實。該方法能解決不適合采用沖擊回波等效波速法測定預應力孔道灌漿密實度的四種孔道結構。

基于此，發(fā)明研究并設計一種基于彈性波共振偏移特性的橋梁預應力孔道灌漿密實度的測試方法，包括以下操作步驟，如圖12所示：

1)首先按照圖2所示在實驗裝置上安裝好加速度傳感器，并將加速度傳感器通過低噪聲信號電纜連接到灌漿密實度測試儀主機上；灌漿密實度測試儀為四川升拓檢測技術股份有限公司生產(chǎn)并銷售的測試儀；

2)根據(jù)設計圖或電磁波混凝土雷達標出預應力孔道的中心線位置，并將加速度傳感器采用耦合劑固定在中心線位置，如圖2所示，將激振錘安裝在加速度傳感器s旁邊的3-6cm位置處，激振錘安裝的位置連成線與管道的中心線平行；

步驟2)中的激振錘直徑為17mm，激振過程中，加速度傳感器采集相應的頻率數(shù)據(jù)；

3)把加速度傳感器固定在無孔道的混凝土上，測試一條線，如圖2所示測試點a、b、c、d、e、f、g連成的線，與孔道混凝土上測試的測試線一致，將此條測試線獲得的頻率數(shù)據(jù)作為灌漿密實孔道的頻率數(shù)據(jù)；

4)根據(jù)設計圖或電磁波混凝土雷達得到測試點距離測試孔道的深度h，h表示產(chǎn)生振動的混凝土范圍；

5)對各點測試的數(shù)據(jù)進行頻譜分析，激振錘自振頻率如圖5所示，密實孔道固有頻率如圖6a所示，不密實孔道固有頻率如圖6b所示，激振錘誘導與其自振頻率接近的固有頻率示意圖如圖7a和圖7b所示，無孔道位置測試的頻譜圖如圖8所示，灌漿密實處測試的頻普圖如圖9所示，灌漿不密實處測試頻譜圖如圖10所示；

6)將測試的數(shù)據(jù)數(shù)列展開，對所有的數(shù)據(jù)進行頻譜分析，再進行等值線成圖，得到圖11所示，圖11中從下往上0—1m范圍內(nèi)，共振增強的固有頻率為15khz左右，與激振裝置在無孔道位置測試的固有頻率一致，而1—2m范圍內(nèi)，固有頻率發(fā)生變化，頻率為17khz左右，位置發(fā)生偏移，可判斷此孔道0—1m范圍灌漿密實，1—2m范圍灌漿不密實。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。