近年来,我国发展了多种公路桥梁的无损检测技术,较常用的方法有地质雷达法、声波法和脉冲回波法。但是这些方法都有无法达到要求的技术。同度物探桥梁CT检测技术(BCT),应用这两种技术可以检测桥梁的混凝土整体的浇筑质量,确定缺陷的位置和大小,检测精度可达到分米级。
BCT技术的现场布置及分析技术
BCT技术的现场观测方式如图1,激发点产生的声波,经过混凝土梁板介质到达检波器。CT成像时, 根据初始模型, 做射线追踪, 求出由激发点到接收点的射线路径。 由于我们测区范围不大, 射线路径短 ,路径偏差引起的走时差异远小于慢度异常引起的走时差异 ,因而可以选择直射线路径作为近似 ,使得射线追踪简便快速 ,使反演问题线性化。对CT扫描区域进行网格离散化后,研究区域可以看成是由许多正方形单元组成,每个单元内波速可近似认为均匀不变. 为了避免单元体之间速度的不连续性 , 采用节点速度插值单元法对数据进行处理,虽然计算复杂些 ,但精度相对提高。
图1观测系统平面布置示意图(图中黑色代表检波器,即接收点;红色代表敲击点,即激发点)
工程检测实例
BCT在桥梁混凝土梁板质量检测中的应用
我们浇筑了不同振捣、不同强度和存在缺陷板的三片试验板梁,三片试验板梁都按10m×1.5m×0.35m进行浇筑,内用直径8mm、20mm钢筋,如图6、图8和图10。将BCT做的三片试验板梁的检测结果与设计缺陷进行对比,检验BCT技术对混凝土梁板检测的准确性,图7,图9和图11是BCT测得的结果。
图6 不同振捣实验板预案设计图
图7 不同振捣实验板CT剖面波速图
图8 不同强度实验板预案设计图
图9不同强度实验板CT剖面波速图
图10 缺陷板试验板预案设计图
图11缺陷实验板CT剖面波速分布图
从图6和图7可以看出,未振和过振区域声速较低,大都在4100m/s以下;轻振区域声速较未振和过振区域高点,但是相当部分区域的声速在4100m/s以下;而正常振捣的区域声速较高,绝大部分区域声速都在4100m/s以上。从图8和图9可以看出,C50强度的混凝土声速最高,声速大都在5200m/s以上;C40强度的混凝土的速度居中,声速范围在4400m/s-5200m/s;C30强度的混凝土的速度最低,速度大都在4400m/s-5100m/s之间。从图10和图11可以看出,检测结果出现了3个比较大的低速区,这与设计梁的20cm×20cm泡沫板、30cm×30cm泡沫板和60cm×9cm×5cm的木板等三个缺陷区是相对应的。对于10cm×10cm泡沫板,我们观测系统布置的检波器、激发点间距都为25cm,计算时网格也采用0.25 m×0.25 m,分辨率过大,不能分辨出异常体;对于64cm长的空心波纹管,直径16cm,横截面积比较小,射线大部分都是绕过外侧壁传播,且速度高,在检测中未能分辨出;对于右下角的砖块,体积较小,但砖块的波速较高,相对于低标号的混凝土,有时表现出高速,在该检测结果中虽然在图幅右下角位置色彩颜色较深,波速表现为高速,但还不能判定是由砖块引起的。这都证明BCT检测结果与实际是相符的,BCT技术得到的波速分布图能够清晰、准确地反映出梁板浇注均匀性、混凝土强度分布及缺陷情况。
根据BCT技术在混凝土梁板质量检测结果可知,BCT技术对混凝土整体浇筑缺陷位置和大小定位准确,可满足实际需要。
另外,BCT技术和波纹管注浆检测技术在大坝基础与坝肩的岩体质量检测,坝体混凝土施工质量检测和大坝渗漏与堤防工程质量与隐患的检测与评价等领域也有较好的应用前景,有望在今后的建设中得到进一步的应用。