1、關于單面平測法裂縫深度測試的討論2/總頁數6第一部分 測試儀器第二部分 測試現場的條件要求第三部分 現場測試過程第四部分 測試數據的計算第五部分 測試結果的判定第六部分 討論目 錄 2/6/總頁數63一、測試儀器圖圖1.1、非金屬超聲檢測儀、非金屬超聲檢測儀圖圖1.2、厚度振動式換能器、厚度振動式換能器圖圖1.1圖圖1.24/總頁數6二、測試現場的條件要求1、依據檢測要求和測試操作條件，確定缺陷測試的部位依據檢測要求和測試操作條件，確定缺陷測試的部位，簡稱測位簡稱測位。2、測位混凝土表面應干燥、清潔、平整，必要時可用砂輪磨平或用測位混凝土表面應干燥、清潔、平整，必要時可用砂輪磨平或用高強度的快

2、凝砂漿抹平，抹平砂漿必須與混凝土結合良好。高強度的快凝砂漿抹平，抹平砂漿必須與混凝土結合良好。3、換能器應通過耦合劑與混凝土測試表面保持緊密結合，耦合層內換能器應通過耦合劑與混凝土測試表面保持緊密結合，耦合層內不得夾雜泥砂或空氣。不得夾雜泥砂或空氣。4、檢測時應避免超聲傳播露筋與附近鋼筋軸線平行，如無法避免，檢測時應避免超聲傳播露筋與附近鋼筋軸線平行，如無法避免，應使兩個換能器連線與該鋼筋的最短距離不小于超聲測距的應使兩個換能器連線與該鋼筋的最短距離不小于超聲測距的1/6。5、當采用厚度震動式換能器平測時，宜用鋼卷尺測量當采用厚度震動式換能器平測時，宜用鋼卷尺測量T、R兩換能器兩換能器的內邊緣

3、距離。的內邊緣距離。 4/65/總頁數6 1、不跨縫測量將發射和接收換能器放置在裂縫附近的同一側，測試標距以兩將發射和接收換能器放置在裂縫附近的同一側，測試標距以兩換能器內邊緣間距（換能器內邊緣間距（ ）等于）等于100、150、200、250mm分別讀分別讀取聲時（取聲時（ ），并作記錄。），并作記錄。 5/6三、現場測試過程 2、跨縫測量將發射和接收換能器分別放置在以測位裂縫走向為平面對稱軸將發射和接收換能器分別放置在以測位裂縫走向為平面對稱軸的兩個對稱點，測試標距以兩換能器內邊緣間距（的兩個對稱點，測試標距以兩換能器內邊緣間距（ ）等于）等于100、150、200、250mm，如圖，如圖

4、3.1所示，所示，移動換能器時注意首波相移動換能器時注意首波相位變化，位變化，分別讀取聲時（分別讀取聲時（ ） ，并作記錄。，并作記錄。/總頁數6圖圖3.1 平測法裂縫深度測試平測法裂縫深度測試測點布置測點布置示意圖（單位：示意圖（單位：mm）三、現場測試過程/總頁數6四、測試數據的計算1 1、不跨縫測試不跨縫測試數據的計算數據的計算根據不跨縫測量結果，繪制根據不跨縫測量結果，繪制“時時-距距”坐標圖（坐標圖（CECS 21：2000圖圖5.2.1-1）或用線性回歸分析的方法，求出聲時與測距之間的回歸直線方）或用線性回歸分析的方法，求出聲時與測距之間的回歸直線方程：程：每測點超聲波實際傳播距離

5、每測點超聲波實際傳播距離 為：為：式式1中中 第第i點的超聲波實際傳播距離點的超聲波實際傳播距離(mm)； 第第i點的點的R、T換能器內邊緣間距換能器內邊緣間距(mm)； a “時時-距距”圖中圖中 軸的截距或回歸直線方程的常數項，軸的截距或回歸直線方程的常數項， (mm)。/總頁數68四、測試數據的計算不跨縫平測的混凝土聲速值為：不跨縫平測的混凝土聲速值為： 或或式式2中中 第第n點和第點和第1點間的測距點間的測距(mm)； 第第n點和第點和第1點讀取的聲時點讀取的聲時( s)； 回歸系數回歸系數/總頁數69四、測試數據的計算規程規程CECS 21：2000中的線性回歸中的線性回歸“時時 -

6、 距距”圖及裂圖及裂縫深度計算的模型圖如下：縫深度計算的模型圖如下：/總頁數610四、測試數據的計算2 2、跨縫測試跨縫測試數據的計算數據的計算如（如（CECS 21：2000圖圖5.2.1-2）所示，用）所示，用 值代替值代替 值，得到值，得到平測法測試裂縫深度近似計算公式：平測法測試裂縫深度近似計算公式：式式3、4中中 不跨縫平測時第不跨縫平測時第i點的超聲波實際傳播距離點的超聲波實際傳播距離(mm)； 第第i點計算的裂縫深度值點計算的裂縫深度值(mm)； 第第i點跨縫平測的聲時值點跨縫平測的聲時值( s)； 各點計算深度的平均值各點計算深度的平均值(mm)； n 測點數測點數/總頁數61

7、1四、測試數據的計算3 3、計算過程常數、計算過程常數a a的意義的意義規程計算過程的常數規程計算過程的常數a，從式，從式 中可知，其量值為超聲中可知，其量值為超聲波在混凝土中真實傳播距離與測試所標測距之間的差值。波在混凝土中真實傳播距離與測試所標測距之間的差值。 可以分解為可以分解為a1、a2兩個量，如下簡單示意圖：兩個量，如下簡單示意圖： a1 超聲波傳遞線路弧度引起的增量超聲波傳遞線路弧度引起的增量 ； a2 換能器發射、接收起止點不明確引起的增量。換能器發射、接收起止點不明確引起的增量。 震動式換能發射器震動式換能接收器/總頁數612四、測試結果的判定方法一方法一本方法稱為本方法稱為“

8、首波反相法首波反相法”。跨縫測量中，當在某測距發現首波反相時，可用該測距及相鄰測距跨縫測量中，當在某測距發現首波反相時，可用該測距及相鄰測距的測量值按式的測量值按式3計算值，取此計算值，取此3點的平均值作為該裂縫的深度值（點的平均值作為該裂縫的深度值（ ）。）。原理原理：激發彈性波（超聲波、聲波）信號在混凝土中傳播，穿過裂：激發彈性波（超聲波、聲波）信號在混凝土中傳播，穿過裂縫端點時產生衍射，其衍射角度與裂縫深度有一定幾何關系。當發射點縫端點時產生衍射，其衍射角度與裂縫深度有一定幾何關系。當發射點和接收點沿裂縫對稱布置，從近到遠逐步移動，當激振點與裂縫距離與和接收點沿裂縫對稱布置，從近到遠逐步

9、移動，當激振點與裂縫距離與裂縫深度相近時，接收信號的初始相位會發生反轉，稱為平面裂縫深度裂縫深度相近時，接收信號的初始相位會發生反轉，稱為平面裂縫深度測試的相位反轉法測試的相位反轉法，如果能準確找出相位變化的臨界點，則在該點到裂，如果能準確找出相位變化的臨界點，則在該點到裂縫的距離即為裂縫深度值。縫的距離即為裂縫深度值。實施難點：實施難點：當裂縫測試區域有過縫鋼筋或裂縫局部當裂縫測試區域有過縫鋼筋或裂縫局部“連通連通”時，經時，經常難以發現反相首波常難以發現反相首波/總頁數613四、測試結果的判定方法二方法二本方法為聲波反相法的補充。本方法為聲波反相法的補充。跨縫測量中如難于發現首波反相，則以

10、不同測距按式跨縫測量中如難于發現首波反相，則以不同測距按式3、式、式4計算計算（ ）及其平均值（）及其平均值（ ） 。將各點測距。將各點測距 與與 相比較，凡測距小于相比較，凡測距小于 和和大于大于3 ，應剔除改組數據，然后取余下，應剔除改組數據，然后取余下 的平均值，作為該裂縫的深的平均值，作為該裂縫的深度值（度值（ ）。）。說明：說明：根據大量數據的經驗計算，根據大量數據的經驗計算，T、R換能器測距過小或遠大于裂換能器測距過小或遠大于裂縫深度，聲時測試誤差較大，縫深度，聲時測試誤差較大， 、 對計算裂縫深度影響較大，所以對兩個對計算裂縫深度影響較大，所以對兩個換能器的測距作了限制。換能器的

11、測距作了限制。/總頁數614五、關于規程測試方法的討論1 1、式式3 3近似計算中近似計算中 代替代替 對真實結果的影響對真實結果的影響下表某結構裂縫深度平測法下表某結構裂縫深度平測法實測數據實測數據:序號序號測距測距(mm)不跨縫聲時不跨縫聲時( ( usus) )跨縫聲時跨縫聲時(us(us) )110027.243.2215038.848320051.268.4425063.676.4530076.588.6按照規程回歸計算，按照規程回歸計算，其結果其結果 ，計算深計算深度度（mm）如下：如下：序號序號1 12 23 34 45 5計算深度68.6756.3491.2685.1191.7

12、3其平均深度其平均深度 =78.62，按要求需剔除測試標距為，按要求需剔除測試標距為250mm、300mm兩組數據，取余下數據的平均值兩組數據，取余下數據的平均值，則，則最終裂縫深度判定值最終裂縫深度判定值為為 = 72.08mm。/總頁數615五、討論規程規程計算模型中，用計算模型中，用 代替代替 進行計算，測試標距進行計算，測試標距為為100mm時，這個計算長度增加了時，這個計算長度增加了8.4%，標距為，標距為150mm時，計算長度增加了時，計算長度增加了5.6%，一次類推，在允許范圍內測試，一次類推，在允許范圍內測試標距越大，裂縫深度計算準確率越高。按照上述分析，在滿標距越大，裂縫深度

13、計算準確率越高。按照上述分析，在滿足規程聲時測試誤差要求的前提下，測距最接近足規程聲時測試誤差要求的前提下，測距最接近3 的那的那一次測試的結果是否會更接近裂縫深度真實值，而最終結果一次測試的結果是否會更接近裂縫深度真實值，而最終結果則不應取測距小于則不應取測距小于 和大于和大于3 之間的裂縫計算平均值。之間的裂縫計算平均值。/總頁數6162 2、測試中鋼筋的影響、測試中鋼筋的影響五、討論規程說明：通過理論計算，當規程說明：通過理論計算，當T、R換能器的連線與鋼筋的最小距換能器的連線與鋼筋的最小距離大于測距的離大于測距的1/6時，可避免鋼筋影響。時，可避免鋼筋影響。當聲波跨縫在混凝土中傳播到達

14、接收器的距離比聲波通過鋼筋傳當聲波跨縫在混凝土中傳播到達接收器的距離比聲波通過鋼筋傳播到達接收器的傳播距離短，前者信號先到達接收器，才能避免鋼筋播到達接收器的傳播距離短，前者信號先到達接收器，才能避免鋼筋對測試的影響。所以鋼筋的影響與裂縫深度相關，規程沒有列出計算對測試的影響。所以鋼筋的影響與裂縫深度相關，規程沒有列出計算過程也過程也未未對對計算參數計算參數進行說明，所以進行說明，所以在在較深裂縫測試時鋼筋影響應較深裂縫測試時鋼筋影響應重重新新考慮裂縫深度這一考慮裂縫深度這一計算計算因素。根據研究數據，當因素。根據研究數據，當T、R換能器的連線換能器的連線與鋼筋的最小距離大于與鋼筋的最小距離大

15、于1.5 時，才可避免上述影響。也就是說，測時，才可避免上述影響。也就是說，測試時試時T、R換能器的連線與鋼筋的最小距離要同時滿足上述兩個條件，換能器的連線與鋼筋的最小距離要同時滿足上述兩個條件，結果才較準確。結果才較準確。/總頁數617那么操作計算時，則增加了以下步驟：那么操作計算時，則增加了以下步驟：首先是測試時必須用鋼筋掃描儀，測出測線兩側平行于測線的鋼首先是測試時必須用鋼筋掃描儀，測出測線兩側平行于測線的鋼筋位置，盡量讓測線布設在兩排鋼筋的中心，并記錄下鋼筋到測線的筋位置，盡量讓測線布設在兩排鋼筋的中心，并記錄下鋼筋到測線的最小距離最小距離D；其次是在結果判定的第二種方法中，從最大測距

16、數據組開始，循其次是在結果判定的第二種方法中，從最大測距數據組開始，循環計算環計算 ，依次比較，依次比較1.5 和和D的大小關系，不滿足的大小關系，不滿足1.5 D的數的數據應該剔除。據應該剔除。事實上，橋梁結構中梁體、蓋梁、墩柱中鋼筋大多較密集，間距事實上，橋梁結構中梁體、蓋梁、墩柱中鋼筋大多較密集，間距10cm15cm的較常見，按照上述要求，在這些結構中，裂縫深度稍的較常見，按照上述要求，在這些結構中，裂縫深度稍大情況下，則測試中不可避免鋼筋的影響。大情況下，則測試中不可避免鋼筋的影響。五、討論/總頁數618五、討論3 3、裂縫內部走向不垂直于混凝土表面的誤差分析、裂縫內部走向不垂直于混凝

17、土表面的誤差分析根據聲波反相法原理：當準確得出反相臨界點的時候，下根據聲波反相法原理：當準確得出反相臨界點的時候，下圖圖L/2長度即與裂縫深度長度即與裂縫深度h值相等。所以用最終計算判定結果的值相等。所以用最終計算判定結果的= L/2= h 構件如下計算模型。構件如下計算模型。/總頁數619如如上圖中所示，以裂縫混凝土表面裂縫中心為原點，上圖中所示，以裂縫混凝土表面裂縫中心為原點，T、R換換能器的連線為能器的連線為X軸，建立平面坐標系，對于某一計算結果，軸，建立平面坐標系，對于某一計算結果，如果如果跨跨縫實際聲波傳遞為紅色線縫實際聲波傳遞為紅色線路路AC、CD，而計算則是按照藍色線條，而計算則

18、是按照藍色線條AB、BD，則則存在存在實際和理論計算實際和理論計算聲波跨縫實際傳播距離相等聲波跨縫實際傳播距離相等的關的關系系, 在坐標系中有在坐標系中有AC+CD=AB+BD,在裂縫走向不明確情況下，在裂縫走向不明確情況下，視視裂縫端點裂縫端點C為為變量變量，在，在X-Y坐標系內移動，那么其軌跡為一橢圓坐標系內移動，那么其軌跡為一橢圓。該該橢圓方程為：橢圓方程為： 結果計算中第二中判定方法得出的裂縫計算深度。結果計算中第二中判定方法得出的裂縫計算深度。 x裂縫端點與混凝土表面裂縫中心的裂縫端點與混凝土表面裂縫中心的X軸偏移量，可在軸偏移量，可在混凝土表面用鋼卷尺量出；混凝土表面用鋼卷尺量出； y裂縫裂縫端點到混凝土表面距離端點到混凝土表面距離的推定值。的推定值。五、討論/總頁數6204 4、現場條件不理想時的處理辦法、現場條件不理想時的處理辦法五、討論南充繞城高速清泉寺大橋簡支南充繞城高速清泉寺大橋簡支T T梁裂縫照片梁裂縫照片如右圖所示密集裂縫，測如右圖所示密集裂縫，測試困難有：試困難有：1）不跨縫測量，取不到）不跨縫測量