[发明专利]一种自密实钢管混凝土异形柱密实性检测方法

权利要求书

1.一种自密实钢管混凝土异形柱密实性检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、测点布置

L形钢管混凝土柱：将探头的发射端和接收端成对布置在L形直角边的两相邻面上，经过待测区域的左下半部分的测线记为①号测线，经过待测区域的右上半部分的测线为②号测线，①号测线和②号测线平行，均与钢管直角壁之间夹角为45°；

T形钢管混凝土柱：将探头的发射端和接收端成对布置在经过待测区域的钢管一对平行面上，测线与钢管壁成锐角，即确保测线通过待测区；

步骤二、确定目标声参量

以柱身声波透射法检测数据文件为基础，确定目标声参量，包括声时、声速、波幅、主频；

步骤三、声参数计算

根据所测得数据，基于超声波检测仪自带的数据处理软件计算声速异常判定值以及声速平均值；

步骤四、以声速异常判定值为依据，确定异常测线；若该测线的声速低于声速异常判定值，则判定该测线异常；

步骤五、根据异常测线的位置及检测数据计算缺陷大小。

2.根据权利要求1所述的一种自密实钢管混凝土异形柱密实性检测方法，其特征在于：步骤一中，L形钢管混凝土柱：①号测线的平面斜测法的前提条件为：其中，d₁为①号测线中探头到L形钢端部边界的距离，a为拐角处混凝土区域边长，v_s为声波在钢管内声速，v_c为声波在混凝土内声速，α为超声波在L形钢管中入射角；

②号测线处平面斜测法前提条件为：其中，d₂为②号测线中探头到L形钢端部边界的距离，a为拐角处混凝土区域边长，v_s为声波在钢管内声速，v_c为声波在混凝土内声速，α为超声波在L形钢管中入射角，t为钢管壁厚；

T形钢管混凝土柱检测前提条件为：其中，a₁为核心处混凝土区域边长，b为T形柱翼缘内壁到腹板外壁之间的距离，v_s为声波在钢管内声速，v_c为声波在混凝土内声速，α为超声波在T形钢管中入射角。

3.根据权利要求2所述的一种自密实钢管混凝土异形柱密实性检测方法，其特征在于：步骤五中，根据所测数据以及异常测线的位置，定量计算柱中缺陷大小，具体如下：

(1)针对L形钢管混凝土柱

Ⅰ、L形钢管混凝土柱中①号测线位置接收到异常数据时，将混凝土中的空洞理想化为直径为r₁的球形，其余参量通过测量获得；

透射缺陷时声时：

绕射缺陷时声时：

令：

式中：t为钢管壁厚，d₁为①号测线中探头到L形钢端部边界的距离，a为拐角处混凝土区域边长，r₁为拐角处混凝土区域左下半部分内球形缺陷直径，v_s为声波在钢管内声速，v_c为声波在混凝土内声速，v_a为声波在空气内声速；

因为超声波在钢管中传播声速大于在混凝土中的传播速度且远大于在空气中传播速度，所以η＜1恒成立，即t₃₁＜t₃₂恒成立，由此确定超声波在钢管混凝土中传播途径为透射；此时，缺陷大小按公式(7)计算；

Ⅱ、L形钢管混凝土柱中②号测线位置接收到异常数据时，将缺陷理想为边长为r₂的等边三角形，其余参量通过测量获得；

透射缺陷时声时：

绕射缺陷时声时：

令：

式中：t为钢管壁厚，₂为②号测线中探头到L形钢端部边界的距离，a为拐角处混凝土区域边长，r₂为拐角处混凝土区域右半部分内等边三角形缺陷边长，v_s为声波在钢管内声速，v_c为声波在混凝土内声速，v_a为声波在空气内声速，α为超声波在L形钢管中入射角；

因为超声波在钢管中传播声速大于在混凝土中的传播速度且远大于在空气中传播速度，所以η＞1恒成立，即t₄₁＞t₄₂恒成立，由此确定超声波在钢管混凝土中传播途径为绕射；此时，缺陷大小按公式(11)计算；

(2)针对T形钢管混凝土柱

T形钢管混凝土柱任意测线处接收到异常数据时，将混凝土中的空洞理想化为直径为r₃的球形，其余参量均通过测量获得；

透射缺陷时声时：

绕射缺陷时声时：

令：

式中：t为钢管壁厚，a₁为核心处混凝土区域边长，r₃为核心处混凝土区域内球形缺陷直径，v_s为声波在钢管内声速，v_c为声波在混凝土内声速，v_a为声波在空气内声速；

因为超声波在钢管中传播声速大于在混凝土中的传播速度且远大于在空气中传播速度，所以η＜1恒成立，即t₃＜t₄恒成立，由此确定超声波在钢管混凝土中传播途径为透射；此时缺陷大小按公式(13)计算。

4.根据权利要求2所述的一种自密实钢管混凝土异形柱密实性检测方法，其特征在于：在空钢管上选取三个不同位置布置测点并进行超声波检测，测得超声波在空钢管中的传播速度，取三次检测的平均值作为最终结果v_s；

对与柱中相同强度等级的自密实混凝土试块上选取三个不同位置布置测点并进行超声波检测，测得超声波在自密实混凝土中的传播速度，取三次检测的平均值作为最终结果v_c。