Page 74 - 无损检测2023年第三期

吴波涛, 等:

冲击回波法结合 AI 在套筒灌浆检测中的应用

行理论分析和试验研究, 并提出采用人工智能( AI ) 的
辅助检测方法, 以提高套筒灌浆缺陷的检出率。

1 套筒结构及现有检测方法

套筒连接是在金属套筒中插入单根带肋钢筋并
注入灌浆料拌合物, 通过拌合物硬化形成整体并实
现传力的钢筋对接连接。套筒分类主要包含半灌浆
套筒和全灌浆套筒, 其结构如图1所示。
套筒灌浆密实度的检测方法主要有预埋钢丝拉
拔法、 预埋传感器法、 X 射线成像法、 内窥镜法、 局部
破损法和冲击回波法等, 其概述如表1所示。
图1 套筒结构示意
表1 套筒灌浆密实度检测方法概述
时间 方法名称 概述

预埋钢丝拉拔法 根据极限荷载判定, 锚固段状态与长度对结果影响大, 客观性不强, 存在破损可能

灌浆过程中 根据能量衰减判定, 传感器位置对结果影响大, 判定阈值需制作平行试件标定,
预埋传感器法
增加施工成本, 不便大量使用
X 射线成像法 基于射线衰减原理, 结果直观、 可靠, 存在辐射危险, 成本较高

内窥镜法 基于光学摄像原理, 结果直观、 可靠, 破损检测
灌浆后
局部破损法 结果直观、 可靠, 破损检测
冲击回波法 基于弹性波反射原理, 结果直观, 无损检测, 受弹性波性质影响较大

f
式中: 为对应板底反射信号的频率。
2 冲击回波法检测原理
P波的频域特性包含了结构内部的信息, 通过
2.1 冲击回波法原理 分析该特性, 即可评估结构的质量 [ 1 ] 。
冲击回波法是通过瞬时的力学冲击产生瞬时应 2.2 套筒灌浆冲击回波法检测原理
力波, 应力波在弹性结构中传播, 被缺陷和构件底面 理论上简单地将套筒的灌浆状态分为密实、 不密
反射回来( 见图 2 ), 对这些包含结构信息的反射波 实和完全未灌浆等3种状态, 则 P波在剪力墙中的传

信号进行分析可判断结构是否完好。 播有3种情况: ① 灌浆密实时, 波在剪力墙中透过套
筒后在墙底部反射, 其传播时间与在正常混凝土中的
传播时间基本无异; ② 灌浆不密实时, 波在套筒顶部

发生反射, 其传播时间较在正常混凝土中的传播时间
短, 或透过套筒在墙底部发生反射, 由于浆料不饱满,
其传播时间较在正常混凝土中的传播时间长; ③ 完

全未灌浆, 波在套筒顶部发生反射, 传播时间较在正
常混凝土中的时间短, 或绕过套筒在剪力墙底部反
射, 传播时间较正常混凝土中的时间长 [ 2-3 ] 。
图2 冲击回波法检测原理示意
如图2所示, 应力波( 常用 P 波) 在结构的激振 P波在不同灌浆情况下的传播如图3所示。
面和底面之间重复反射, 设 P 波在该结构中传播波 为了体现传播时间的差别, 需要在灌浆饱满的
, 则一个来回的传播时间 Δt 为 套筒处( 一般用密实混凝土代替) 进行标定。常见的
速为V p
( 1 ) 实施方式为: 在套筒灌浆密实度测试前, 在套筒正上
Δt= 2T / V p

为 P波的传播速度。 方20cm 处进行标定工作( 为消除随机误差, 测试3
式中: T 为结构厚度; V p
通过传感器接收应力波在结构中的振动信号, 个点), 后延套筒轴线进行逐点测试( 见图4 )。
信号频率为 2.3 频谱分析技术
f= V p 2T ( 2 ) 在频谱分析技术中, 最常用的为高速傅里叶分
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2023年 第45卷 第3期
无损检测