钢管混凝土缺陷超声波定量检测技术初步研究

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发布时间：2021-09-12

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钢管混凝土缺陷超声波定量检测技术初步研究
张春雨，杨春雷
(云南省公路科学技术研究院，昆明650051)
摘要：参阅国内外钢管混凝土拱桥设计、施工和检测的文献资料，对超声波用于钢管混凝土拱肋脱粘厚度和混凝
土空洞尺寸的定量检测技术开展研究，并将其用于实桥拱肋缺陷定量检测，取得初步成果。
关键词：钢管混凝土拱桥；混凝土密实度；无损检测；超声波
文章编号：1009—6477(2012}02—0067—04 中图分类号：U448．33 文献标识码：A
Preliminary Study on Ultrasonic Quantitative Testing
Technology for Defects of Steel Tube Concrete
ZHANG Chunyu，YANG Chunlei
Abstract：By reference to documentation of design，construction and diction of steel tube concrete arch
bridges at home and abroad，this paper develops study on ultrasonic quantitative testing technology for
debonding thickness of steel tube concrete arch ribs and concrete hollow size and applies it to quantitative
testing for defects of arch ribs of real bridges and has achieved preliminary results．
Key words：steel tube concrete arch bridge；compactedness of concrete；nondestructive testing；ultrasonic
1 研究背景¨
钢管混凝土是在钢管内填充混凝土，使钢管和
混凝土在受力方面实现优势互补。钢管混凝土拱肋
中混凝土缺陷产生的原因较多，且在实际工程中很
难避免。通常，钢管混凝土主要有以下几种缺陷：
1)泵送过程中排气不畅引起气孔缺陷；2)混凝土
本身质量引起缺陷；3)外界温度及钢管混凝土材料
间的温差对拱肋质量产生很大影响。钢管与混凝土
的吸热、散热速度相差很大，会加速混凝土的收缩和
徐变。如此日积月累反复作用，钢管受残余变形的
影响将相对变大，而管内混凝土因徐变、收缩的影响
则相对变小，钢管管壁与混凝土会产生一定的脱离。
2 超声波用于钢管混凝土缺陷厚度定量检测分析
的原理及使用条件
2．1 钢管混凝土拱肋缺陷厚度定量检测分析原理
设超声波波速通过无缺陷和有缺陷钢管混凝土
的时间分别为t和t ，并假定d为钢管壁的厚度，
为超声波通过钢管的声速，为超声波通过混凝土
的声速，V 为超声波通过空气的声速，D为钢管内混
凝土的直径，h为钢管混凝土内部空洞或脱空厚度
收稿日期：2011—12—10
作者简介：张春雨(1979一)，男，黑龙江省兰西县人，硕士，工程师
尺寸，则
t： 2d／v,+D／v ，
t =2d／v +(D —h)／v +h／v。。
由以上2式可得
h =
(1)
(2)
(3)
显然，" >10v >> ，故
h (t 一 ) ：Atv 。 (4)
即h约等于超声波在有缺陷和无缺陷钢管混凝
土中传播时，首波声时差与其在空气中传播速度的
乘积。
2．2 使用条件
公式(1)一(4)简洁导出了钢管混凝土拱肋中
混凝土空洞和脱空尺寸定量检测的基本公式，但由
于超声波传播途径的复杂性和混凝土结构材质的不
均匀性，应用公式(3)时需注意如下条件。
1)超声波检测方式采用沿直径方向的透射波
检测。沿直径方向的透射波应先于沿钢管壁传播透
射波到达，否则无法采用首波检测钢管混凝土拱肋
脱空厚度和混凝土空洞尺寸，即沿直径方向传播的
声时t 须小于沿钢管壁传播的声时t 。