桥梁预应力管道灌浆密实度综合检测试验研究

作     者：吴瑞 

作者单位：西华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘保县

授予年度：2019年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：预应力管道 灌浆密实度 探地雷达 冲击回波等效波速法 综合检测 

摘      要：跨越河谷海峡、城市道路等障碍的现代大跨度桥梁一般采用后张法预应力混凝土结构。后张法桥梁通过预埋预应力管道、张拉预应力钢筋、灌注水泥砂浆并封锚的施工工序实现预应力作用。作为关键施工工序之一的管道灌浆可能因灌浆料配比不合理、压浆工艺不恰当等原因造成灌浆不密实现象,严重影响桥梁承载性能和耐久性。因此需要一种可靠的预应力管道灌浆密实度检测技术,保证预应力桥梁安全建设和使用。在用于工程领域的无损检测技术中,探地雷达法被广泛应用于路基路面和隧道衬砌的检测,对检测预应力桥梁管道灌浆密实度的应用较少。冲击回波等效波速法(IEEV)在灌浆密实度检测领域有一定工程应用,但一直存在工作效率低、无法定位缺陷埋深等局限。所以为有效提升检测效率和准确度,本文结合探地雷达法和IEEV法进行综合检测试验,通过物理模型试验、数据处理和正演模拟等方面的研究分析出不同工况下的灌浆密实度检测效果,探明了单一检测方法的局限性和综合检测的优越性。主要工作和研究成果如下:(1)参考工程实际制作了混凝土梁板物理模型,模型中设置不同灌浆密实度、不同管道孔径、不同管道间距以及不同材质的预应力管道。选用GSSI公司的SIR-3000型探地雷达和1600MHz雷达天线对模型进行了检测。利用RADAN7软件对检测数据处理后发现,指数增益和反褶积两种处理手段更适合用于灌浆检测。将二维雷达剖面组装成三维雷达图像,通过分析二维和三维数据识别出灌浆密实和不密实的PVC管道,并证明探地雷达针对灌浆不密实程度、微小空洞、金属管道的检测存在局限。(2)基于IEEV法的SBA-HTF检测仪对混凝土梁板模型进行管道灌浆密实度检测,采用MEM频域解析后得到频域波形图和等值线图。根据数据中的卓越周期和标定波速分析了管道灌浆缺陷情况,表明IEEV法在利用探地雷达定位出管道位置的前提下对PVC管道和金属管道均可准确检测,并能够探测微小空洞。(3)利用Matlab进行了探地雷达正演模拟,基于时域有限差分原理建立了管道灌浆病害模型,真实还原了探地雷达波的检测过程。正演模拟灌浆密实度检测与物理模型检测结果一致,并增加了灌浆料内壁脱粘、灌浆料不同龄期和管道泌水病害等特殊工况,模拟证明了探地雷达可以有效识别特殊工况。(4)通过物理检测试验和正演模拟证明了探地雷达可进行管道埋深定位和空洞检测,而IEEV可识别微小缺陷和金属管道检测。故本文提出了探地雷达全域扫描、IEEV精确检测的综合检测方法,为无损检测综合技术运用于工程实际提供了参考价值。