本发明专利技术公开了一种基于平测法的压浆密实性智能检测系统及方法，包括：人为设置五个密实度等级的波纹管孔道；建立空洞估算模型，推导出反射波首波声时与绕射波首波声时及空洞内径理论值之间的数学关系式；进行冲击回波波速的标定；沿波纹管方向间隔设定距离进行测点标注；并将设定量的耦合剂均匀涂抹在测点位置处；采用平测法进行现场数据采集，根据现场检测获得的反射波首波声时及绕射波首波声时以及建立的空洞估算模型，推导计算出空洞内径真值大小。本发明专利技术能够对波纹管孔道压浆密实性进行精确-无损检测，检测过程简便、快捷，检测精度高，能够大面积推广，可以有效控制施工过程中波纹管孔道压浆质量问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及主要是波纹管孔道压浆密实性的无损评估检测
，尤其涉及一 种基于平测法的压浆密实性智能检测系统及方法。
技术介绍
随着社会的进步，科学技术的发展，交通作为经济发展的关键点，得到了飞速度发 展，公路、桥梁事业也进入了高速发展时期。我国地域辽阔，地质类型复杂多变，因此不同类 型的桥梁工程纷纷涌现，特别是二战后导致全球钢材紧缺，致使预应力结构广泛的应用于 桥梁建设中，近年来，我国新建桥梁95%以上均属于预应力混凝土桥梁。而预应力波纹管作 为预应力体系最为重要的组成部分，其灌浆质量的高低直接影响预应力结构的可靠性。金 属材料在高应力状态下，锈蚀程度远高于无应力状态，钢绞线也会更易发生腐蚀甚至锈断， 这将严重影响预应力结构的正常工作。现研究表明，波纹管孔道压浆不密实原因是复杂多 样的，而孔道压浆作为一种隐蔽工程，施工质量很难进行有效的判断，如何对波纹管密实程 度进行无损检测成为困扰国内外工程界的难题。 针对波纹管孔道压浆密实性不足对桥梁结构带来的一系列问题。国内外所采用的 检测方法为： (1)钻心取样法：钻芯取样法是利用空心薄壁钻头机械，按一定的抽检比例从混 凝土结构中钻取芯样以检测混凝土内部缺陷的一种方法。该方法直观可靠，但对结构会造 成一定的损伤，且工作量大、效率低、费用较高。因此，不宜大面积的使用钻芯取样法进行检 测，一般只在用无损检测法发现异常后，才使用该方法作进一步的确认判断。 (2)弹性波法：弹性波法（Impact-echo Method)，即使用机械瞬态敲击被测物表 面测点产生瞬时应力波，然后分析应力波在结构内部不同分界面反射绕射规律的一种方 法。包含了纵波P波、横波S波、表面波R波的应力波在结构内部传播（其中R波在物体 表面传播，P波和S波在物体内部传播），当遇到混凝土内部缺陷或分界面的时候将发生反 射，当反射波返回到物体表面时，就产生了位移，这个位移被传感器接收，得到回波的时域 信号，再经过快速傅里叶变换成频域信号，根据频域信号的主频即可判断出管道的位置及 其压浆的密实性。 (3)探地雷达法：探地雷达法也称地质雷达法，它的工作原理是通过发射器向混 凝土定向发IGHz以上的高频脉冲电磁波，电磁波经存在相对介电常数差异的目标体或界 面反射后返回并由天线接收，通过对返回波信号的分析，就可以判断目标的形态和构造。 上述检测方法的实施均局限于环境因素、检测精度、操作过程等多方面原因，无法 进行大面积推广应用，国内尚未有任何一种成熟的无损检测方法对波纹管孔道压浆密实性 进行精确定量评估。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供了一种基于平测法的压浆密实性智能 检测系统及方法。该系统及方法主要针对处于箱梁腹板、T梁肋板处的波纹管孔道，采用平 测法进行检测，不仅提高了工程实用性，而且可以对其压浆密实性进行精确定量评估。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 一种基于平测法的压浆密实性智能检测系统，包括： 在混凝土试件上分别设置密实度分别为a、b、c、d、e五个密实度等级的波纹管孔 道；在混凝土试件上设定位置处安装信号发射器和为信号接收器。 信号发射器与信号接收器设置在混凝土试件的同一侧，在混凝土板同一侧的信号 发射器与信号接收器分布位置必须在波纹管沿线位置处。 一种基于平测法的压浆密实性智能检测方法，包括以下步骤： (1)建立大型模型试验，人为设置密实度分别为a、b、c、d、e五个密实度等级的波 纹管孔道； (2)根据冲击回波反射波首波声时和绕射波首波声时两组数据，建立空洞估算模 型，推导出反射波首波声时T 1与绕射波首波声时T 2及空洞内径理论值R ,之间的数学关系 式； (3)采用与混凝土试件强度相同、同期制作的混凝土标准试块，进行冲击回波波速 V的标定； (4)在混凝土试件被测部位表面，对应波纹管埋设位置布点画线，并沿波纹管方向 间隔设定距离进行测点标注； (5)对作业表面进行打磨处理并将设定量的耦合剂均匀涂抹在测点位置处； (6)采用平测法进行现场数据采集，每个测点采集多次数据； (7)根据现场检测获得的反射波首波声时及绕射波首波声时以及建立的空洞估算 模型，推导计算出空洞内径真值大小。 所述大型模型试验包括： 在混凝土试件上分别设置密实度分别为a、b、c、d、e五个密实度等级的波纹管孔 道；在混凝土试件上设定位置处安装信号发射器和为信号接收器。 在混凝土板同一侧的信号发射器与信号接收器分布位置必须在波纹管沿线位置 处。 所述空洞估算模型具体为： 信号发生器R和信号接收器T设置在波纹管的同一端，I为信号发生器R和信号 接收器T的中点位置；信号发生器R发射冲击回波，在波纹管面位置H处发生发射，然后被 信号接收器T接收；同时，冲击回波在通过波纹管时，发生绕射现象，冲击回波与波纹管上 下两端的接触点分别为B、C和F、E，M、N分别为圆形波纹管最上位置点与最下位置点；将点 B、M两点之间的波纹管长度称为，将点M、C两点之间的波纹管长度称为;绕射信号与 波纹管另一端在点D接触。 通过建立空洞估算模型，根据反射波首波声时可以推算出空洞半径的理论值Rt 与绕射波理论首波声时T2t，在实测数据中确定出绕射波实测首波声时T2，分析绕射波首波 声时理论值与实测值间的关系，得到一个关于实测值与理论值之间的校核系数〃即 I = ，根据该校核系数和空洞半径理论值Rt，即可推算出空洞半径实测值R的大小。 空洞内径理论值艮与绕射波理论首波声时T 2t的确定过程如下： 1)根据已知条件求得： 2)以ΔΤ0Ι为研究对象，进行关键距离及角度求解：； 3)以ΔΤΒ0为研究对象，进行关键距离及角度求解：由 4)以ACOD为研究对象，进行关键距离及角度求解： 5)根据绕射曲线路径分析可知： 其中，Lth为TH间距；T i为反射波首波声时；V为冲击回波在混凝土中的传播速度； Lti为TI间距；D TR为信号接收器T信号发生器R两者间距；L :。为IO间距；L为混凝土板厚 度。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术能够对波纹管孔道压浆密实性进行精确-无损检测，检测过程简便、快捷， 检测精度高，能够大面积推广，可以有效控制施工过程中波纹管孔道压浆质量问题。 本专利技术方法主要针对处于箱梁腹板、T梁肋板处的波纹管孔道，采用平测法进行检 测，不仅提高了工程实用性，而且可以对其压浆密实性进行精确定量评估。【附图说明】 图1是本专利技术的试验模型示意图； 图2是本专利技术空洞估算模型示意图； 图3是余弦定理示意图。 其中，1为波纹管孔道，2为信号发射器，3为信号接收器，4为混凝土试件。【具体实施方式】： 下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明： 本专利技术采用的基本原理是冲击回波原理，冲击回波作为一种弹性波，其具备了声 波的全部属性，在混凝土介质传播过程中，冲击波会产生反射、散射现象，因此冲击回波再 通过不同缺陷程度的空洞时，传播路径有着较为明显的差别，采用平测法得到不同的声时 信号，即：反射波首波声时!\与绕射波首波声时T2。通过建立空洞估算模型，推导出空洞内 径理论值及校核系数K，从而确定出空洞内径的真值R。 一种基于平测法的压浆密实性智能检测系统，包括： 在混凝土试件上分别设置密实度分别为a、b、c、d、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于平测法的压浆密实性智能检测系统，其特征是，包括：在混凝土试件上分别设置密实度分别为a、b、c、d、e五个密实度等级的波纹管孔道；在混凝土试件上设定位置处安装信号发射器和为信号接收器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔伟，张峰，曹原，高磊，姚晨，刘冠之，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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