在進行大跨度鐵路連續梁橋檢測時發現，作為懸臂現澆結構，0號塊澆筑過程中由于其致密鋼筋網及振搗不充分的影響，內部較容易形成不密實區域，影響橋梁的結構安全。現今行業內主要采用雷達和彈性波檢測技術對運營中的橋梁進行檢測。
通過現場檢測發現，雷達檢測技術對內部存在致密鋼筋網的混凝土構件的檢測效果較差，因此彈性波檢測技術成為主要檢測方法。但是，目前行業內的彈性波檢測儀適合用于檢測規則的矩形構件，無法對曲面構件進行直接檢測。為此，南京交通運營管理集團有限公司的王安飛工程師從工程實際出發，對檢測過程中遇到的曲面構件進行了彈性波層析成像研究，并對結果進行了反演成像及現場驗證。
彈性波檢測原理
應力波是應力和應變擾動的傳播形式，而彈性波是應力波的一種，即擾動或外力作用引起的應力和應變在彈性介質中傳遞的形式，從波的傳播方向和質點的振動方向來進行分類，主要分為縱波和橫波，該研究的對象為縱波。
根據已有的研究可知，利用縱波聲速來評價混凝土構件內部的密實質量具有明確的理論支撐。LESLIE等提出的混凝土質量評價標準為：聲速大于4500 m/s為優;聲速為3600~4500 m/s為好;聲速為3000~3600 m/s為一般;聲速為2100~3000 m/s為差;聲速小于2100 m/s為劣。
楊武介紹的混凝土質量評價標準為：聲速大于4120 m/s為優;聲速為3300~4120 m/s為良好;聲速為2750~3300 m/s為一般;聲速為1920~2750 m/s為較差;聲速小于1920 m/s為很差。可見，縱波聲速已被作為重要指標廣泛應用于混凝土內部質量的評價中。
彎曲界面模型
使用傳統彈性波法檢測混凝土內部缺陷時，最常見的檢測剖面為雙面平行的矩形剖面和僅有一組對面平行的梯形剖面，由于在工程混凝土的檢測中彎曲界面較少，且混凝土缺陷檢測的相關規范中有關于平行檢測面的強制要求，故目前對彎曲界面檢測的研究不多。為了滿足工程實際需要，以彎曲界面為模型進行檢測研究。單彎曲界面檢測剖面模型如圖1所示，圖中F1～F11為激震點，S1～S11為受信點)。
圖1 單彎曲界面檢測剖面模型
工程應用
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傳統彈性波CT檢測
使用傳統CT(電子計算機斷層掃描 )方法進行現場檢測時，一般沿底板向上布置3個檢測剖面，1#剖面距0號塊底板8 cm，2#，3#剖面間隔10 cm依次向上布置。圖2為1#剖面傳統彈性波CT檢測的結果(使用SCE-MATS型混凝土多功能檢測儀數據處理軟件，圖中百分比為該波速區域的體積占比)。
圖2 1#剖面傳統彈性波CT檢測 結果
由圖2可見，由于人孔內壁存在植入鋼板和傳統方法對較高波速反應不敏感(鋼材中縱波聲速≥5900 m/s)，傳統的彈性波CT檢測 模式已無法顯示出人孔的位置。
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曲面彈性波CT檢測
針對該0號塊的特點，采取分區檢測的測區布置方式對其曲面進行彈性波CT檢測 ，測區布置如圖3所示。
圖3 曲面彈性波CT檢測測 區布置示意
圖3中，測區A，D采用傳統方法進行檢測;測區B，C的檢測方式如圖1所示，檢測得到11×11個聲時數據。反演成像時，首先對該測區進行網格劃分(等間隔劃分)，將測區劃分為20×20個不規則的四邊形單元，共21×21個節點，網格劃分結果如圖4所示。
圖4 反演成像時測區的網格劃分結果
利用聯合迭代反演算法計算單元及節點上的彈性波聲速，使用MATLAB軟件編寫反演程序對測區數據進行反演成像。區域C的反演成像結果如圖5所示。
圖5 區域C的反演成像結果
由圖5可知，該測試剖面平均聲速為4237 m/s，混凝土內部整體密實性完好，但存在部分低速區域(圖中線框所在區域)，最低聲速為3167 m/s，疑似為不密實區域。后對該區域進行了現場鉆孔，鉆孔內窺檢測結果如圖6所示，可見該區域混凝土確實存在不密實現象。
圖6 低聲速區鉆孔內窺檢測結果
結 語
從工程實際出發，針對預應力混凝土連續梁0號塊內部缺陷檢測過程中，傳統CT檢測 方法無法解決的問題，提出了曲面彈性波CT檢測方法。利用聯合迭代算法對檢測結果進行了反演成像處理并進行現場驗證，說明了該檢測方法結果直觀、可靠，具有指導意義。
