桥梁混凝土强度的CT检测方法和超声波检测方法结果对比.docx

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1、桥梁混凝土强度的CT检测方法和超声波检测方法结果对比1前言随着我国对基础建设投资力度逐年加大，交通建设也迎来发展的春天，特别是桥梁建设，近二十年来，我国建造桥梁总数超过世界任一国家的两到三倍。1988年，我国共有桥梁12.4万座，截止到2010底，桥梁总数已增至60万座，四大类桥梁中有三大类桥梁的最大跨径位于中国，而且对桥梁的需求量仍在继续增加,我国已经成为真正意义上的桥梁大国。但是桥梁大国并不等同于桥梁强国，因此，为实现这一目标，也为推动我国桥梁建设水平，确保桥梁工程施工质量，提高建设投资效益，保障人民生命财产安全，在交通工程建设过程中各级质量监督部门要依据有关法规、技术标准、规范和规程对交

2、通工程进行严格的试验检验。桥梁混凝土强度的检测是桥涵工程试验检测的重要项目。目前常用的桥梁混凝土强度检测方法包括取芯法、拔出法、射钉法、压钉法、回弹法，试件法、超声法，桥梁CT法等。取芯法虽然能较好的反映取芯部位的实际情况,但由于试验成本和方法本身对混凝土结构的损坏，无法用于对桥梁整体的混凝土强度检测。拔出法、射钉法、压钉法原理基本相同，虽然试验成本相对较低,对混凝土结构的破坏也较小,但是此类方法仅反映混凝土局部的强度，容易以偏概全。问弹法虽然简单、便利，但其容易受混凝土结构表层和内部差异性的影响，不能直接反映混凝土内部的强度，而且单点无法重复测试。试件法虽为同条件养生，但是由于制作、振捣、养

3、护方面的相对差异使得试件强度无法完全真实的代表结构区域的混凝土强度。超声法和桥梁CT法的共同处是：I.它们均利用声波在介质中传播的走时和衰减情况来推断混凝土结构内部强度不同处是：桥梁CT法采用多道声波仪（32-64道），单发多收，一次成像超声法采用两道仪器，单发单收，多次采样，成像。本文将从检测方法原理，和检测结果两方面对两种方法进行对比分析。2桥梁混凝土强度检测方法的原理超声波法检测时，利用重复的电脉冲激励发射换能器，发射换能器发射的超声波经耦合进入混凝土,在混凝土中传播后经接收换能器接收并转换成电信号显示。其声速和振幅的变化值会被记录，根据声速和振幅的变化与桥梁混凝土强度的正相关性，推断混

4、凝土结构的强度。由于声速值与混凝土的弹性性质相关，声速值越高，弹性模量越大，不同的混凝土强度，声速值不同，根据测得的声速值可以推断测区的混凝土强度。我国现在采用的两种声速和强度之间的换算公式如下，其中A、B为经验常数：fcu=A*在粘弹性介质中，声波的幅值变化也可以用来推断混凝土结构的强度，它不但会随着传播距离的增大而减少，也会存在有角度上衰减现象的发生，因此得到超声波的初始幅值和接收幅值就能够判断混凝土内部的缺陷大小和位置。是否能够论述表面影响服役桥梁的超声波检测是否能做，怎么做钢管混凝土桥梁CT技术的数学基础是Radon变换，在测区呈1型布设一定数量的激发点和检波器（图1）,这些检波器和激

5、发点的对应连线会将测区划分为如图2所示的单元格，通过计算声波射线在每个单元格区域内的速度、走时来反演单元格内桥梁混凝土结构强度。_激发点图I激发点和检波器的在测区分布，红色圆点表示激发点的位置，黄色方格检波器的位置Radon变换的关键是将通过每一个单元格的射线路径积分，得到该单元格内速度与走时的关系，将射线穿过的每一个单元格的走时叠加，当各单元格内有足够的射线密度，射线有较好的正交性，并且射线总数大于单元格总数，便可以得到物理量分布的最优解，即测区内最合理的速度分布。3仪器和资料本次检测方法对比中，超声波法所使用的仪器是,桥梁CT成像方法所使用的是北京同度工程物探技术有限公司提供的BCT检测系

6、统。系统硬件包括主机、USB通讯控制器、震源和检波器。记录器A/D：24位，采样率为192KhZ(5.2US),单台通道数16道，可级联(本次使用64道)。本次使用超声波和桥梁CT两种检测方法对同一块混凝土模版进行检测，并在结果差异较大的位置进行取芯验证。4检测结果4.1 超声波法检测结果检测按照超声法检测混凝土缺陷技术规程(CECS21:2000)要求将*分成(*m*m)的网格，对每一个单元格采用超声波法对混凝土进行缺陷检测，每个单元格内的测值如图3所示：将所测得的声速值和坐标位置信息输入软件进行插值和运算，并运用颜色的不同来表示声速的快慢，红色区域表示高速区，蓝色区域表示低速区。图4为超声

7、法检测的速度分布云图。检测结果显示，该混凝土检测板的整体结构强度分布比较均匀，梁板中的相对缺陷位置在5.5-6.0m处的位置。相对强度较高的地方位于7.5-9.0m处。4.2 桥梁CT法检测结果桥梁CT法的检测结果包括四个方面，速度分布云图，速度分布直方图，强度分布云图以及缺陷统计。速度分布云图能简单直观的表示，超声波在梁板内部传播的速度情况，根据声速与混凝土强度的正相关性，来推断混凝土的结构强度。图5为桥梁CT方法检测的速度分布云图。速度直方图，显示速度分布情况，用梁板的平均速度和波速的离散度来评价混凝土桥梁的质量，并根据科学依据和长期的工作实践经验给出一般性评价指标，即平均速度大于等于4k

8、ms,并且波速离散度小于等于9%为合格的标准。强度分布云图，根据当地的实际的混凝土速度与强度的对应关系，给出混凝土强度强度对应的波速范围，并对强度分布进行成图显示，对其对应面积进行百分比统计，指导评价混凝土桥梁质量的合格与否。最大缺陷，计算得到的缺陷单元格的数量，同样是评价混凝土桥梁质量的定量标准。4.3 两种检测方法结果对比分析将两种检测方法的速度分布云图的色标调整为一致,对比分析的结果显示两种方法的整体差异性不大，但是在有些局部位置还是出现了差异，如图6所示的红色矩形框内的9#和12#位置差异明显。如图6上所示的超声法检测结果显示9#区域为相对低速区，12#显示为相对高速区，而图6中所示的

9、桥梁CT法检测结果刚好相反。430034003700400046004900520055图6对两种检测结果所出现的差异,在本文中使用桥梁混凝土结果检测的另外一种比较重要的方法一取芯法进行检测。取芯法对相对差异较大的3#、4#、5#、9#12#、14#和15#位置进行验证。取芯结果与超声法和桥梁CT法(BCT)的对比结果如图7所示。图7：左边为超声法、BeT法声速检测结果和取芯的强度检测结果表格，右边为七个检测区域的走势变化折线对比显示三种检测方法在对于位置的整体走势区别不明显，但是在9#、12#这两个差异性较大的区域，取芯结果对桥梁CT方法的检测结果给予了肯定。因此，本文认为桥梁CT(BCT)

10、方法对桥梁混凝土的检测结果更为真实可靠。5结论通过两种检测方法的对比分析显示，虽然在基本原理上区别不大，但是其在施工手段的复杂程度、检测内容的全面程度以及检测结果的可靠程度上均有比较明显的差异。超声法需要对混凝土检测阵面的每一个点进行检测，并且在每一个点检测之前都需要进行仪器校正，而桥梁CT技术只需要一次施工一次成像，这就简化了施工程序，缩短了检测时间。因此超声法对敏感区域进行局部检测比较方便，而基于声波CT原理的BeT检测系统对整片梁板的无损检测更有优势。超声法利用单点声速的插值得到梁板结构的整体强度，检测结果以速度分布云图为主要表现手段，缺陷位置简单直观。桥梁CT方法的检测报告则分为四个方

11、面，速度分布云图，速度分布直方图，强度分布云图，以及缺陷统计。从定性到定量的指导检测发现梁板缺陷的位置和规模。超声法检测单点的声速值，检测结果受梁板上下表面的影响较大，而桥梁CT技术理论测得的是单元格内部的平均速度，能更好的反映梁板内部结构的强度，也最大程度的避免了人为因素对检测结果的,通过取芯法验证的结果也验证了桥梁CT的结果相对更加真实可靠。超声波法桥梁CT原理观测方法每一个点进行检测,工作量相对大多发多收，工作量相对小标定每一个点检测之前都需要进行仪器校正,每次测量的一致性不稳定需要一次施工一次成像,各点一致性好适用区域对敏感区域进行局部检测对整片梁板的无损检测更有优势对检测结果有影响的因素梁板上下表面强度,校准引入人为误差准确性较低较高