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1、2019/6/16,1,预应力体系综合检测技术方案,四川理工学院 四川升拓检测技术有限责任公司 吴佳晔 (工学博士、教授、注册土木工程师、四川省学术带头人),2019/6/16,2,内 容,研发背景 应用领域简介 锚索(杆)张力测试 预应力梁管道灌浆密实度检测 弹性模量/壁厚测试 锚杆长度测试,2019/6/16,3,研发背景,关键课题未解决 锚索(杆)的现有张力无法测试 管道灌浆密实度检测技术不成熟 联合国内外顶级机构(日本SRE、上海建科院、杭州交通质监局、北京星通联华科技等),历时多年,开发了多项独创技术并建立了完整的技术体系; 多项大规模原型验证,保证测试精度。,直接影响预应力梁、边坡
2、的安全,2019/6/16,4,应用领域简介,预应力桥梁 岩锚 金属锚固体,2019/6/16,5,测试项目与方法,灌浆密实度,快速定性,张 力 锚固力,精确定位,几何尺寸,壁厚 (预应力梁),长度 (岩锚索杆),混凝土材质及 内部缺陷,弹性模量 内部强度,内部缺陷 空洞蜂窝,2019/6/16,6,岩土锚索,埋入长度,混凝土预应力梁,灌浆密实度,全长衰减法,全长波速法,传递频率法,材质 内部缺陷,岩土锚杆,反射法,锚固力,等效质量法,埋入长度,反射法,锚固力,等效质量法,灌浆密实度,单面反射法,等效波速法,锚固力,等效质量法,壁厚,反射法,弹性波雷达,单面传播法,2019/6/16,7,锚杆
3、(索)张力测试,意义 日本道路公团调查结果,约有30%的岩锚完全失效(20年以上) 桥梁中预应力的失效极其危险,2019/6/16,8,锚杆(索)张力测试,意义 日本道路公团调查结果,约有30%的岩锚完全失效(20年以上) 桥梁中预应力的失效极其危险 现存方法(频率)的问题点 仅适合中、低应力区域 本公司方法(等效质量法),2019/6/16,9,等效质量法的基本概念,对于悬索类,弦体自由,其张力与振动的固有频率相关。 激振直接在弦体上(如钢琴),对于锚索、杆类,弦体固定在灌浆材料中,弦体不自由; 无法直接在弦体上激振;,2019/6/16,10,等效质量法的基本概念,锚头-垫板-板后实体的整
4、体振动体系; 张力增加振动质量增大/刚性增加 提出“等效质量”理论 已申请国家发明专利,2019/6/16,11,等效质量法的基本概念,张力测试(等效质量法)概念图,2019/6/16,12,测试波形图,张力响应关系的回归,2019/6/16,13,张力检测验证实例(-贵阳某大桥),因施工问题,造成张力可能大幅不足,2019/6/16,14,现场验证结果,张力验证测试结果(12束),张力验证测试结果(9束),2019/6/16,15,预应力检测要求及流程,要求 锚头露出 标定 对同类型锚固结构; 3点以上不同张力; 标定时要求千斤顶离开 测试 根据标定试验,确定测试参数; 根据测试参数,进行张
5、力测试,2019/6/16,16,预应力检测意义,定量测试预应力的现有数值 分析预应力损失情况; 分析边坡安全性; 定性测试各个锚固点的质量 在众多锚固点中找出薄弱点; 防止钢绞线不连续等恶性事故。,2019/6/16,17,预应力梁孔道灌浆密实度检测方法,意义 定性测试 全长波速法(FLPV) 全长衰减法(FLEA) 定位测试 冲击回波等效波速法(IEEV) P波传递函数法(PFTF) 验证事例,2019/6/16,18,预应力梁孔道灌浆密实度测试,意义 1985年12月,Ynys-Y-Gwas桥(英国南威尔市) 1992年,Bissell大桥(美国) 我国某高速公路三座预应力梁桥,纵向预应
6、力孔道中无压浆的截面占调查总数的14.5%,横向预应力无压浆截面则占到47.6% 我国某特大桥梁(跨度为330m)的开孔检验中,发现全部检查点均存在压浆不密实的问题。施工阶段,部分检查位置的钢绞线已经开始生锈,2019/6/16,19,灌浆密实度定性检测概念,随着灌浆密实度的增加,沿锚索传播的弹性波的能量衰减增加,造成表现波速下降。,2019/6/16,20,定性测试(全长衰减法FLEA),密实度测试(全长衰减法FLEA),弹性波衰减(振幅)率充填度的相关关系,2019/6/16,21,定性测试(全长波速法FLPA),灌浆密实度,1维钢棒P波波速,3维混凝土P波波速,实测钢绞线波速,弹性波波速
7、,2019/6/16,22,充填度测试(等效波速法)概念图,定位测试(冲击回波等效波速法IEEA),当出现灌浆不密实区域时,通过该区域的弹性波波速会出现下降。,2019/6/16,23,灌浆密实度度测试场景(IEEV法),2019/6/16,24,充填度测试(等效波速法)概念图,充填度测试场景(等效波速法),定位测试(P波传递函数法PFTF),对锚索两端,因位置较高,容易产生泌水,从而产生空洞; 但梁两端一般壁厚较厚,IEEV法测试分辨率显著降低。,2019/6/16,25,灌浆不密实区域 壁厚厚,钢筋密集。,2019/6/16,26,泌水(灌浆不密实),定位测试(全长传递频率法FLTF),灌
8、浆密实,钢绞线周围缺乏约束,产生自由振动; 受信信号初动部分频率较高,钢绞线周围有灌浆材料约束,不易自由振动; 受信信号初动部分频率较低,根据受信与激发信号的初动部分的传递函数,可推测锚头附近的灌浆密实度;,2019/6/16,27,灌浆密实度检测验证实例(-九江模型梁),九江大桥,原尺寸模型 5个管道:塑料2,铁管3,2019/6/16,28,在灌浆密实度整体较高时,全长波速法适用困难; 位置越低,波速越高,表明混凝土质量越好;,全长衰减法效果明显; 结合传递函数法测试效率高,2019/6/16,29,测试及验证结果,除去底部盲区外,其余部分全部测出,2019/6/16,30,灌浆密实时,信
9、号经过管道在底部的反射时间,灌浆不密实时,信号经管道壁绕射在底部的反射时间,N1管0m-3mMEM频谱等值线图,冲击回波等效波速法IEEA测试图形,2019/6/16,31,波速较低的灌浆不密实区域,2019/6/16,32,灌浆密实度检测验证实例(-合肥模型梁),高铁梁场,腹板原尺寸模型,3个孔洞,无管壁,2019/6/16,33,2号梁设计缺陷位置图,测试结果,验证结果(合肥模型2#梁),预埋缺陷,2019/6/16,34,灌浆密实度检测要求及流程,要求 锚头露出 全长法检测 全长波速法(FLPV):是否灌浆、有无大范围空洞; 全长衰减法(FLEA);是否有小范围不密实; 传递频率法(FL
10、TF):在管道两端是否有不密实 等效波速法(IEEV)测试 确定缺陷位置; 在全长法检测中发现问题时实施; 适用于梁厚较薄、厚度均匀的位置,2019/6/16,35,弹性模量测试的意义及要点,各种方法可直接测试的均为动弹性模量 弹性模量本身也为重要的质量指标(铁道桥梁要求强度、模量双控) 对配比相同的混凝土、弹性模量与强度间有很好的相关关系 弹性波测试的动弹性模量与静弹性模量间有良好的相关关系:对于圆柱形试件大约大6-7% 超声波测试得到的波速大约大10-40% 不同的弹性波测试方法(透过、表面、反射)得到的结果有一定的差异,需要修正 钢筋的影响需要修正 应用在在施工质量检测、已有结构物的健康
11、诊断等,受钢筋影响不可忽视。钢筋修正技术已申请专利,2019/6/16,36,试件/构件的测试方法,2019/6/16,37,验证结果,弹性模量的验证,相对误差绝对值的平均为3.7%,最大误差为2.33GPa,平均误差为1.27GPa。,弹性模量测试的应用,2019/6/16,38,龄期的影响 位置的影响,2019/6/16,39,验证结果,强度的推定,Ec-Sc的相关系数达到0.94; 在C15-C60范围内,与“混凝土规范”几乎完全重合,2019/6/16,40,混凝土材质测试的特点,可针对构件、试件,适应于几乎所有的混凝土结构; 可测试材料内部和不同的范围; 测试精度高: 针对不同的条件,可选用最适合的方法; 不同方法之间的测试结果可相互转换,具有唯一性;,2019/6/16,41,岩锚长度测试,测试原理及测试例 主要问题,2019/6/16,42,岩锚长度测试例,主要问题:P波的诱发(锚杆弯曲时,易诱发其他类型的弹性波),2019/6/16,43,总 结,可提供综合解决方案 申请多项发明专利 系列产品 预应力混凝土梁多功能检测仪 预应力锚索(杆)张力检测仪 锚索(杆)灌浆密实度检测仪 岩锚多功能检测仪,2019/6/16,44,感谢您的聆听 Thank you!,
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