超声波对测法检查钢管混凝土质量的基本原理
超声波检测钢管混凝土的基本原理是在钢管外径的一端利用发射换能器产生高频振动，经钢管圆心传向钢管外径另一端的接收能器。超声波在传播过程中遇到由各种缺陷形成的界面时就会改变传播方向和路径，其能量就会在缺陷处被衰减，造成超声波到达接收换能器的声时、幅值、频率的相对变化。超声波检测钢管混凝土就是根据超声波的声时、幅值、频率的相对变化，对钢管混凝土的质量进行分析判断。
钢管混凝土超声波检测的前提条件
超声波穿过钢管混凝土到达接收换能器的时间
必须小于超声波通过钢管壁到达接收换能器的时间。只有这样，到达接收换能器的首波才能反映钢管混凝土的质量。
如图所示，t1是超声波经圆心穿过钢管混凝土到达接收换能器的时间，t2是超声波通过钢管壁到达接收换能器的时间。经对相同规格的空钢管和充满混凝土的钢管的超声波测试，发现超声波经圆心穿过钢管混凝土到达换能器的时间t1小于通过空钢管壁到达接收
换能器的时间t2，且满足下列公式：&&&&
t1=D/CP&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
t2=1.57D/0.4Cp&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
式①中的CP是混凝土的纵波速度，式②中的CP是钢的纵波速度，式①、②中的D是钢管外径。如果设混凝土的纵波速度为4450m／s，钢的纵波速度为5850m／s，由t1＝220Dμs，t2＝670Dμs。
2．钢管混凝土超声波检测必须是在相同条件相对比较下进行。只有这样，才能根据声时、幅值及频率的相对变化来分析判断钢管混凝土的质量，否则，接收到的声时、幅值及频率变化信号没有可比性，无法对钢管混凝土的质量进行分析判断。所以在超声波检测钢管混凝土时，必须做到使用同一台仪器，使用同一对收发换能器，采用钢管外径为同一测距，发射同一电压，选择相同测试参数，保证换能器耦合一致。
检测点布设及信号采集
检测点布设是否合理与检测质量紧密相关，只有检测点布设合理才能对钢管混凝土的质量进行全面评价。布设钢管混凝土测点时，首先要布设合理的检测截面，然后在每个检测截面上布设合理的检测点。《超声波检测混凝土缺陷技术规程》CECS21：90的规定，检测混凝土均匀性时，测点间距为0.2～0.5米。总之，检测截面和检测点的布设应使最终检测结果能全面反映钢管混凝土的质量。
要全面真实地反映钢管混凝土的质量，不但测点要布设合理而且采集的信号还要有效。只有采集到有效信号才能对检测点处的钢管混凝土的质量进行有效分析和判断，否则分析判断的结果不能反映测点钢管混凝土的真实质量。所以，在采集信号时必须要保证测距一致，选择测试参数一致，换能器耦合性一致，排除干扰造成的异常信号，采集稳定的有效信号。
检测信号分类及分析
钢管混凝土的质量有好有坏，接收换能器接收到的信号也就随之而变，而常遇到的信号可以大致分为以下几类：
1．声时短、幅值大、频率高 这种情况表明超声波穿过的钢管混凝土密实均匀，没有缺陷。
&2．声时长、幅值小、频率低
这种情况表明钢管混凝土中存在着缺陷，而且缺陷的位置是在有效接收声场的中心轴线上即收发换能器的连线。
由于缺陷是在有效接收声场中心轴线上，使得超声波产生绕射改变了传播路径，其能量也在缺陷受到了散射衰减和进一步的吸收衰减，导致超声波到达接收换能的时间变长，幅值变小频率降低。而钢管混凝土的缺陷可分为两大类，一是混凝土自身的缺陷（如离析、蜂窝、裂隙、泥砂夹层、夹泥等），二是钢管内混凝土与钢管内壁接触不紧密而造成的脱空缺陷。以上二者都可以使超声波到达接收换能器的时间变长、幅值变小、频率降低，但后者的混凝土自身未必有缺陷。有时声时变长、幅值变小、
频率降低是混凝土自身缺陷与脱空缺 陷共同造成的。要具体分析使声时变
长、幅值变小、频率降低是由哪类缺陷造成的，还应结合敲击、取芯等方法加以判别。
3．声时短、幅值小、频率低
（1）钢管混凝土中的缺陷不在有效接收声场的中心轴线上，而是在有效接收声场覆盖的空间内，以致声线仍然通过有效接收声场的中心轴线，声时不会改变，然而有效声场空间里的缺陷使得声能受到衰减，导致幅值变小频率下降。
（2）钢管混凝土中的缺陷虽然在有铲接收声场的中心轴线上，但是缺陷足够小。在这种情况下虽然声能受到衰减使得幅值变小频率降低，但是超声波在缺陷处产生绕射后路径改变不明显，以致声时变化很小。
（3）钢管混凝土本身并没有缺陷，但是由于换能器与钢管外壁耦合不良，也会造成幅值变小、频率下降而声时变化很小的现象。这种现象是在检测过程中由人为因素造成的，它不能反映钢管混凝土的真实情况，因此，必须杜绝它的出现。
&&& 结束语
超声波法是目前检测钢管混凝土密实程度和均匀性的首先检测方法，超声波检测可以根据合理布设的检测点对钢管混凝土的密实程度和均匀性进行全面而细致的检测，它可以检测出钢管混凝土是否存在缺陷，找出缺陷位置，圈出缺陷
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超声波法检测钢管拱桥混凝土质量的实用技术研究
2 0 1 4年第 O 2期总第 1 8 8期
No 02 2 01 4
F u i i a n
Ar c h i t e c t u r e& C o n s t r u c t i o n
Vo l 1 8 8
超声波法检测钢管拱桥混凝土质量的实用技术研究
(福建省永正工程质量检测有限公司福建福州 3 5 0 0 1 2 )
要：本文针对超声波法检测钢管拱桥混凝土存在的不足，通过对即有检测技术的总结，结合实际操作经验，提出将脱空涵盖到超声
法检测范围，并对测区的布置、检测结果评判、现场操作技巧给出相关建议，形成了一套超声波法现场检测技术方法，并结合一个工程检测实例对可行性进行验证。通过以上工作，为超声波法检测钢管拱桥混凝土质量的规模化应用提供一定的实践基础。 关键词：钢管拱桥混凝土；超声波；质量检查；实用技术中图分类号： T U 5 2 8 . 1 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 4―6 1 3 5( 2 0 1 4) 0 2―0 0 2 9― 0 4
Pr a c t i c a l
t e c h no l o g y
r e s e a r c h
u l t r a s o n i c
d e t ct e i o n
t u b la u r
br i d g e
c o n c r e t e
q n a l i t y
xU Hu a c o n g
( F u j i a n
Y o n g z h e n g
C o n s t r u c t i o n
Q u a l i t y
I n s p e c t i o n
C o .,L t d, F u z h o u
3 5 0 0 1 2 )
Abs t r a c t: Ai me d
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u l t r a s o n i c
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b id r g e,b a s e d
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c o mb i n e d
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f o r wa r d
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t i me,a n d
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a r r ng a e me n t
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c o n c r e t e
q u li a t y
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a p p l i c a t i o n.
Ke y wo r d s: S t e e l
t u b u l r a rc a h
b i r d UQ u l a i t y P r a c t i c l a
t e c h n o l o y g
E- ma i l: 5 5 5 7 3 7 05@ q q . c o m
近二十几年来，钢管混凝土拱桥在我国迅速发展，截止 2 0 1 0年 6月，我国已建成的跨径大于或等于 5 0 m的钢管混凝土拱桥近 3 0 0多座。然而，对钢管混凝土拱桥的专用检测技术的发展速度明显滞后于建设速度。 常用的钢管内混凝土质量检测方法有：人工敲击法、直接
中，不同的检测人员采用不同的检测手段、不同的评价方
下文拟通过对即有检测技术的总结，结合实际操作经验，
针对超声法检测钢管拱桥混凝土碰到的部分问题进行分析，提
出一套超声
波法现场检测技术办法，并结合一个工程检测实例
验证本文所提出技术办法的可行性。
钻芯取样法、光纤传感器监测系统、冲击回波法及超声波法
等…。目前，对钢管内混凝土的检测一般采用人工敲击与超声波检测相结合的办法 J。采用人工敲击法仅能对混凝土和拱肋的胶结状况进行检测，无法检测到管内混凝土是否密实、
是否存在空洞等问题，且属主观判断，受个人经验影响大。而
1超声法检测钢管混凝土的基本原理
超声波检测钢管混凝土的基本原理是在钢管外径的一端利用发射换能器辐射高频振动，经钢管圆心传向钢管外径另
端的接收换能器。钢管混凝土超声波检测不同于普通混
凝土试件，由于钢管的存在，使超声波在钢管混凝土中的传
超声波法不但可以检测出脱空、空洞、不密实，甚至不少学者已
经开始对缺陷进行定量化研究。
播途径比较复杂。一般认为超声波典型传播路径有如下四
种，见(图1 ):
发射按奠■发时接蕾量
发射换奠暑
目前，采用超声波法对钢管内混凝土缺陷检测的主要依据
是《超声法检测混凝土缺陷技术规程》 ( C E C S 2 1: 2 0 0 0 ) 。然
而，规范中将超声法检测限定在管壁与混凝土胶结粘结良好的钢管混凝土中，且对测区的选取、测试断面的布置、检测结果的
评判等并没有清晰准确的条文要求，导致在实际的检测工作
作者简介：许华聪 ( 1 9 8 7一
),男，工程师。
收稿日期： 2 0 1 3―1 1― 0 4
( a )密实状况的透射和绕射 ( b )脱空状况的折射 ( C )空洞状况下的绕射
图 l超声波典型传播路径
u l t r a s o n i c
t y p i c a l
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超声透射法检测钢管拱桥拱肋混凝土质量的技术分析_建筑/土木_工程科技_专业资料。201 4年第1 0期 ( 总第 24 8期) 黑龙 江交通 科技 HEILONGJlANG JIAOTONG KEJ...东北林业大学 硕士学位论文 超声法检测钢管混凝土拱桥质量的技术研究 姓名:张彬 申请学位级别:硕士 专业:道路与铁道工程 指导教师:张印阁
摘要 混凝土超声...对超声波检测钢管混凝土质量的原理及方法进行研究 ; 结合钢管混凝土拱桥的大比例模型试验 ,探讨了进一步提 高用超声法检测和评价钢管混凝土质量准确性的途径和方法 ,...用超声波法检测钢管混凝土质量的研究_专业资料。对超声波检测钢管混凝土质量的原理及方法进行研究;结合钢管混凝土拱桥的大比例模型试验,探讨了进一步提高用超声法检测和...超声法检测钢管混凝土质量_专业资料。结合钢管混凝土拱桥的大比例试验模型,采用波形识别法、首波频率法和首波声时法,分别对有、无缺陷的2根钢管混凝土拱质量进行超声...超声波检测钢管混凝土拱桥的质量 针对钢管混凝土结构特性,分析了钢管混凝土内部缺陷、钢管与混凝土胶结脱空的原因及防止措施,工程实测表明,超声波检测技术测试钢管混凝土内...浅谈钢管混凝土拱桥及质量... 3人阅读 2页 1.00元 超声法检测钢管混凝土质量...对超声波检测钢管混凝土质量的原理进行了研究,结合冲击回波法进行模型试验,探讨了...( 2009) z1 ― 0171 ― 03 超声法检测拱桥拱肋钢管混凝土 密实性应用研究李...对不满足质量要求的部位进行必要的 技术处理 ,以确保工程质量满足设计要求 。 ...钢管混凝土拱桥超声波检测技术及其应用_专业资料。首先叙述了超声波检测钢管混凝土拱桥的常用方法及基本原理;然后以四川昭化嘉陵江特大桥为工程背景,给出评价超声波检测...超声波检测钢管混凝土拱桥密实度的试验研究_建筑/土木...实用 技术, 通过人工发射的弹性波 以不 同的频率...显而 易见 ,利 用首 波声 时法进 行检测 的... 上传我的文档
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超声波在钢管砼主拱密实度及均匀性检测中的应用（学术）
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