拱肋钢管混凝土超声波检测的应用研究

0概述钢管混凝土作为钢-混凝土的一种，一方面借肋内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，提高钢管的抗腐蚀性和耐久性，另一方面借肋管壁对混凝土的套箍作用，提高了混凝土的抗压强度和延性，将钢材和混凝土有机地结合起来;在施工方面，钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板，施工吊装重量轻，沧州欧谱进度快，施工用钢量省。由于在材料和施工方法上的优越性，将这种结构应用于以受力为主的拱桥是十分合理的。钢管混凝土的出现解决了拱桥材料与施工的两大难题，在近二十年的来普遍得到土木工程界重视，我国在公路桥梁、工业建筑领域也较多地采用钢管混凝土结构。但由于钢管混凝土受材料及施工工艺措施的影响，常出现某些缺陷，如混凝土材料中的空洞、疏松、低强度区、施工缝、严重的分层离析以及钢管与混凝土胶结不良等，这将直接影响到主体结构的质量。然而，对钢管混凝土的检验目前并无很好的方法。我国虽然制定了《混凝土与钢筋混凝土超声测缺规和》，但针对钢管混凝土的检测规程尚无，根据《钢与混凝土组合结构设计施工手册》要求，本文结合广丰县永大桥拱肋混凝土采用超声方式对混凝土的灌注质量进行了检测研究，研究检测的结果与钻孔取芯结果比较相符。

1 钢管混凝土超声检测原理钢管混凝土超声检测不同于普通素混凝土或钢筋混凝土，超声波检测在钢管混凝土中主要有如图1(a、b、c、d)所示的传播途径，而采用超声检测缺陷通常有以下几种判断方法：

1. 1首播声时法(声速)当混凝土内部或钢管与混凝土之间存在缺陷时，沧州欧谱在超声波发-收通路上形成了不连续的介质，在缺陷的孔、缝或疏松的窨则充有较低声阻抗的气体或水，声波透过率极低，低频超声波将绕过缺陷各前传播。在传播的距离内，其绕射到达到所需的"声时"比超声纵波在致的混凝土中直接传播所需要的"声时"长，反映了存在缺陷的混凝土的超声波声速小。(1) 若混凝土与钢管粘结良好，且混凝土质量及强度较高，此时首波声时为超声波穿过钢管壁→穿过混凝土→再穿过钢管壁的时间，即声时为：D-2a 2at1=th+tg=--------+------νh vgD若由于管壁与管径之比较小，可略去管壁厚度不计，则：t1=-----vh上两式中：t1为总声时; th为混凝土声时;tg为钢管壁声时：D为钢管壁外径：a为钢管壁壁厚;vh为混凝土声速;vg为钢声速。如图1(a)透射形式。(2) 混凝土与管壁有脱粘现象，或尽管粘结良好 ，但混凝土质量不好，则首波可能沿着钢管壁传至接收换能器，如图1(a)绕射形式。