宋海鹏
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摘要：随着我国科学技术以及社会经济的发展，桥梁技术不断进步，而桥梁检测技术也需要根据桥梁特点不断创新，检测和评估的质量直接关系桥梁的使用寿命和桥梁的使用安全性。
关键词：声波检测技术；混凝土；桥梁检测；应用??
引言
混凝土桥梁在环境中受温度、气候、雨水和大气腐蚀的作用，桥梁的负载和使用频率不断增加，导致桥梁的耐久性受到考验，在耦合作用增加的情况下，材料和结构的疲劳寿命加快衰减，桥梁会逐渐产生病害，并且这是一个不可逆的过程。对运营中的钢结构桥梁进行检测评估，生成检测结果和评估报告，并根据现阶段桥梁病害类型和病害程度，制订适合桥梁的加固措施和方案，对保护桥梁结构和提高桥梁承载能力具有重要作用。
1声波检测技术在混凝土桥梁检测中的简介
1.1声波检测技术原理
声波检测技术是通过声音传播的特性来区分桥梁损伤部位，是比较通用的无损检测技术，其缺点是受外界声波干扰较大，而外界声音混杂，因此声波检测的主要技术难点是过滤掉非结构传播的声音，通过声音在结构物中传播的性质来判断其损伤位置。声波检测常用的方法包括超声波无损检测技术、冲击回声波发射检测技术。冲击回声波检测技术的检测原理是通过冲击声波在桥梁检测结构中的传播、声波频率的变化来确定桥梁损伤位置，该方法取决于桥梁应力结构材料的传播原理，应用于测试的方式与超声波相似。冲击回声波的发生一般采用声波转换器来产生应力波（即脉冲回声波）和用桥梁机械力产生冲击回声波（即应力回声波）。冲击回声无损检测技术可以实时地反映桥梁结构强度和位置的缺陷。
1.2声波波速与混凝土桥梁结构强度之间的关系
声波检测技术也称为声波透析成像技术。声波在混凝土内部传递的过程中，其波速、波频以及波速会发生相应的变化，通过对这些信号进行数字处理，可以了解混凝土桥梁内部的主要构造，分析混凝土桥梁结构的病害，本文主要研究波速与混凝土桥梁结构强度之间的关系。
2声波检测技术在混凝土桥梁检测中的应用??
2.1顶板检测中的应用
桥梁工程顶板声波检测面积为1310m2，顶板声波波速均值为4.69km/s，混凝土整体强度在C45以上，顶梁板中间主体结构的声波波速与混凝土强度较高，波速在4.81km/s以上，且分布均匀、连续，可达C60强度水平。但顶板两翼部位声波波速略低，尤其是顶板右翼存在一条2~3m宽的低波速带，声波波速2.3~4.1km/s，考虑到顶板两翼并非桥梁主要受力部位，对桥梁整体结构稳定性并无较大影响。
2.2右腹板检测应用
桥梁右腹板声波检测面积324m2，与左腹板检测面积相同，右侧腹板声波波速均值4.70km/s，波速与梁板强度均高出左腹板，强度达C60设计值，声波波速分布均匀，施工质量控制良好。右腹板上部声波波速比下部略低，且上部存在1条宽1m的局部性低速异常区域，波速均值4.1km/s，右腹板下部波速普遍较高，均在4.6km/s以上。总之，桥梁右腹板波速较为均匀，低速异常区域面积不大，对腹板结构并无实质性影响，腹板结构强度高，发挥着提升桥梁结构承载力的作用。
2.3桥梁左腹板检测中的应用
对桥梁左腹板进行声波检测时，其面积为324m2，混凝土强度大于C50，其波速均值为4.5km/s，较为均匀，因此可知左腹板的施工质量良好。但是在大里程和小里程侧存在局部性高低速异常区域，主要位于左腹板下方，但是由于异常幅度较小，因此不会对腹板稳定性产生过大的影响。
2.4桥梁底板检测中的应用
对桥梁底板进行声波检测时，其面积为540m2，混凝土强度设计值范围为C40~C45，其波速均值是4.10km/s。底板的强度和波速分为非常不均匀，中间位置的波速均值大于4.10km/s，四周有50%左右的面积区域波速小于3.1km/s。由于底板腹板和两翼之间相互连接，因此其对梁体强度有较大的影响。根据检测结果可知，底板右侧腹板和边缘连接处存在波速均值小于2km/s的低波速区域，宽度为2~3m，左侧连接处存在波速均值小于3km/s的低波速区域，宽度为1~1.5m，该两处区域为底板裂缝存在的主要位置。
2.5预应力箱梁声波检测结论
对桥梁顶板、底板、左右腹板声波检测结果的分析表明，箱梁顶板和左、右腹板混凝土结构存在较高的声波波速，分别为4.73km/s、4.41km/s、4.62km/s，且混凝土强度均达到C50~C70设计值，混凝土结构有较好的质量和连续性，不存在贯通性低速结构缺陷。而箱梁底板声波波速均值较低，约4.07km/s，仅相当于表1中C30~C40强度水平，波速分布不均匀，且在底板和腹板结合处存在大规模条带性声波传输速度较低区域，最低速度仅为3.1km/s，质量缺陷十分明显，且对桥梁结构承载力存在不利影响。这些条带性低速区域内裂缝发育，必须引起施工方足够的重视。为进一步分析本桥梁混凝土结构质量缺陷，进行不同强度的声波检测试验板的浇筑，浇筑尺寸均为10m×1.5m×0.35m，内部钢筋均采用直径8mm和20mm。通过进行上述三片混凝土试验板声波检测，并将检测结果和设计缺陷进行对比，从而对本桥梁工程声波检测技术准确性进行评价。声波在未振和过振区域传输速度较低，且均在4.1km/s以下，轻振区域声波波速稍高，在4.1km/s以上。且标号C50的混凝土结构中声波波速最高，达到5.2km/s，C40混凝土波速居中，在4.4~5.2km/s之间，C30强度的混凝土结构中波速最低，在3.5~4.4km/s之间，这与表1混凝土力学性能指标试验测试结果相符。试验板CT剖面波速分布结果显示的3个较大的低速区域与设计梁20cm×20cm泡沫板、30cm×30cm泡沫板和60cm×10cm×5cm木板3个缺陷区域具有对应关系。试验所布置的检波器、激发点间距25cm，并采用0.25m×0.25m计算网格，由于分辨率过大，难以分辨出10cm×10cm泡沫板中的异常体；对于长65cm、直径15cm的空心波纹管，由于横截面较小，高速声波检测射线几乎全部绕过外侧壁传播，也未能分辨出空心波纹管中的异常体；对于结构中体积小的砖块，声波波速比低标号混凝土高，虽然检测结果图中颜色较深，似乎表现为高速，但并不能确定是否是由砖块本身引起。上述声波CT检测试验结果均与桥梁工程实际相符，且声波波速分布图能更加清晰、准确地反映出桥梁结构本身浇筑的均匀性、混凝土强度及缺陷等情况。对三片混凝土结构强度试验板所进行的声波散射时程记录进行分析，上部是二维瞬态谱，下部是散射能量，且二维瞬态谱横轴表示距离（波速传播时间），纵轴表示频率。声波散射时程记录结果反映出不同传播时间所对应的不同频率能量分布，进而通过能量的强弱反映混凝土试件强度缺陷脱空的严重程度。横轴（也就是波速散射时间轴）表示散射能量所出现的空间位置，混凝土结构试件散射波高频能量主要由小面积缺陷造成。试验结果表明，引起混凝土试件1~2m范围内强散射能量的原因主要为敲击影响及端头附近空区，表明波纹管3.0~3.4m、4.2~4.9m、7.0~7.4m、10.5~11.2m处存在缺陷，缺陷长度共计2.2m。
结语
在社会经济与交通运输业不断发展的影响下，公路桥梁的建设规模明显提升，因此，为公路桥梁施工质量提出了更严格的要求。桥梁工程混凝土梁板质量声波检测及波纹管注浆检测结果可以看出，声波检测技术对桥梁工程整体浇筑质量及波纹管注浆缺陷大小、位置定位较为准确，符合工程实际。声波无损检测技术在桥梁混凝土结构病害检测领域具有广泛的应用前景。目前，包括声发射技术、机敏混凝土检测、电化学测试、振动测试等在内的无损检测技术已经在国内桥梁结构无损检测方面有所应用，实践证明，只有将无损检测技术与外观检测、动静载试验等结合应用，才能对桥梁混凝土结构病害状况进行全面准确评价。
参考文献
[1]陆益军，方俊，王晓妮.基于超声波检测技术和声波散射衰减方法的混凝土内部缺陷研究[J].工程技术研究，2020，5（2）：29-33.
[2]李杰.超声波在桥梁裂缝检测中的应用[J].交通世界，2019（17）：107-108.
[3]全国无损检测标准化技术委员会.无损检测超声检测1号校准试块：GB/T19799.1—2015[S].北京：中国标准出版社，2020.