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1.1冲击回波法概述
冲击回波法(impact-echo,IE)是在20世纪80年代中期由美国国家标准技术研究院率先提出,用于对混凝土和砌体结构进行无损评价的方法。冲击回波法是运用冲击回波扫描仪在被测构件的表面运动而发出弹性波,其注浆密实度反映在检测到的缺陷区域反复反射的激振信号中。当注浆质量较差时,检测到的回波在波形上有一定的反映,将出现较明显的反射频谱,同时,反算的弹性波波速也会有所降低。
1.2冲击回波的传播
IE法检测原理:在预应力孔道位置处混凝土表面利用瞬时的机械冲击产生低频的应力波,应力波传播到结构内部,遇到声阻抗有差异的界面如构件底面或缺陷表面时将被反射回来,并在构件表面、内部缺陷表面或构件底部之间来回反射产生瞬态共振,其共振频率能在振幅谱中辨别出来,然后通过对反射回来的应力波进行时域分析与频域分析,就能用于确定构件厚度及其内部缺陷的位置。当在结构表面某一点激发弹性波时,在结构中主要有三种形态的波,即:P波,与正应力传播相关;S波,与剪应力传播相关;R波,与正应力和剪应力的合成相关。
1.3冲击回波的测试
在结构表面激发的冲击弹性波以P波和S波的形式传播到结构内部,而R波则沿结构的表面向外传播。其中,P波和S波在遇到内部缺陷时会产生反射,而当传感器与激发点位置较近时,P波占据了回波的主要成分。
2现场检测及结果分析
某一级公路一合同段桥梁共有两种结构形式,分别为20m预应力混凝土装配式箱梁及13m先张法预应力混凝土简支空心板。混凝土强度设计等级为C50。20m预应力混凝土箱梁桥由4片箱梁组成,梁高为1.2m,空心板桥由两块边板和7块中板组成,板高70cm。桥梁设计荷载等级为公路-Ⅰ级。检测时首先在完全灌浆的预应力钢束管道位置和正常混凝土位置(即无波纹管位置)进行测试,获得混凝土内部压浆密实和无预应力管道时的两组冲击回波的标定声时,作为与测点检测结果进行对比的基础,根据标定声时及检测时间云图的分析结果可以预测钢束管道内的压浆质量,判断孔道中是否有空隙存在。对某片20m箱梁中部分波纹管密实度检测的结果如表1所示。表中位置指的是距离箱梁端部的位置以及钢筋的编号。标定声时指的是混凝土密实情况下反射回波在混凝土中传播用的声时,反射声时指的是反射回波在实际波纹管中传播用的声时。
3结语
国际上将质量检测分为验收检测、状态检测及稳定性检测。其中验收检测的要求高、项目复杂,但检测次数少,因此,此项还是应由总后卫生部药品仪器检验所人员负责。稳定性检测执行周期短,对于一些重要的参数其检测周期更短,如噪声、层厚、分辨率等需每月进行检测,这些检测项目完全可以由医学工程科的技术人员进行智能化采集,简单处理后上报,由总后卫生部药品仪器检验所进行监控,及时及早发现设备的问题,消除设备隐患,如果稳定性检测合格,对状态检测进行抽查处理即可。本文以2011年颁发的《军队医疗设备临床应用质量检测技术规范》为基础,采用barracuda的剂量模体和Cat-phan500的性能模体、机器自带水模和自制设备来完成检测数据的智能化采集,保证数据的准确、客观、不可逆。检测采集项目如下:环境条件(温度、湿度、大气压)、定位床精度、CT剂量值、水的CT值、定位光精度、层厚偏差、噪声、均匀性、高对比度分辨率、低对比度分辨率、CT值线性共11项。
1.1环境条件测量
环境条件主要是测量CT扫描间、操作间的温度、湿度和大气压,可采用OH-301智能型环境测试仪或自行研制的测量设备置于扫描间或操作间中进行采集。采集的数据可自动通过RS232口供CT应用质量检测工作计算机读取,无需人工干预。
1.2定位床精度测量
定位床精度主要是测量扫描床的运动精度。原始的做法是采用直尺进行测量,这种方法需要人工干预,且直尺携带不便,测量时间较长,人工记录数据不客观。现行可采用研制的超声波测距仪进行测量,将小巧、轻便的超声波测距仪置于扫描床上,进行进床和退床操作,自动采集定位床精度。采集的数据可由RS232口供CT应用质量检测工作计算机读取,无需人工干预。
1.3CT剂量值的测量CT
剂量值是对CT球管放射剂量的一个检测项目。它可以采用barracuda测试仪器,DCT10的长杆电离室和76-414的剂量头模通过CT机轴扫的方式进行测量。设定好CT机轴向扫描的层厚,该测试仪器自动计算出CT的剂量值。该仪器计算出来的数据可由USB口供CT应用质量检测工作计算机读取,无需人工干预。
1.4水CT值的测量
水CT值是一个常用的校准项目,一般每个月进行1次。可以采用各CT生产厂家自带的水模,调节扫描床高度,使水模处于机架中心并使内定位光定位于水模中部,采用轴扫的方式对其扫描。确定扫描图像符合要求后,便可将此图像送入医院信息中心的PACS。该图像信息可通过PACS供质量检测工作计算机读取,无需人工干预,便于处理。
1.5性能体模的测量
性能体模的测量包括对定位光精度、层厚偏差、噪声、均匀性、高对比度分辨率、低对比度分辨率、CT值线性的测量。性能体模测量是CT应用质量控制的重要部分。可采用Catphan500的性能体模按图3方式放置,将Catphan500性能体模平放在模型支架上。先用激光灯定位并调整模型位置,操作步骤为:
(1)将轴向定位灯激光线对准质控模型第一部分标出的圆周线;
(2)将冠状面定位灯激光线对准质控模型两侧的水平线;
(3)将矢状面定位灯对准质控模型顶部的垂直线;
(4)完成质控模型定位并关闭定位激光灯。按照操作要求采用轴扫的方式对其4个层面各扫描1次。确定扫描图像符合要求后,此系列图像自动送入医院信息中心的PACS。该系列图像信息可由PACS供质量检测工作计算机读取,无需人工干预。该4个层面图像经过后期处理便可得出定位光精度、层厚偏差、噪声、均匀性、高对比度分辨率、低对比度分辨率、CT值线性的测量值。
2CT数据的数字化前处理
为实现检测评审数据的数字化以及数据处理的智能化,以2011年颁布的《军队医疗设备临床应用质量检测技术规范》为基础,通过质量检测工作计算机上运行的相应的软件进行汇集、存储、管理及分析各项质量控制数据。对于数据信息,可通过VC结合mysql数据库实现相应质量控制数据的自动提取并打包,以便于传输。对于图像信息,我院可采用东软的PACS客户端进行简单的处理和分析并将图像信息以DICOM格式存储,便于后期处理。在国外,付费软件QALite能对Catphan500的性能体模扫描出的CT应用质量控制的图像进行全面分析与处理,但所生成的报告往往与国内的要求不一致,在此希望能够编写一款适合中国国情的图像处理软件,便于分析和报告生成。
3数据的网络化传输
为便于总后卫生部药品仪器检验所检查和监督,拟采用网络方式对应用质量检测产生的相关数据进行传输。经过调查研究,采用目前流行的B/S模式能很好地完成网络传输及数据的提取、汇交、存储和管理与分析等功能。B/S模式分布广、可以随时随地进行查询和浏览、业务扩展方便、运行维护简便,能实现不同的人员从不同的地点访问和操作共同数据的功能,并且开发简单、共享性强,十分有利于数据的传输。该传输网络的建立提高了应用质量工作的效率,为医学工程保障提供了强有力的基础,也为大型医疗成像设备的远程质量控制做预研。
4质量控制的体系化
为了保证医疗设备的使用安全和应用质量、减少医患纠纷、提高医疗质量,不仅需要按时对医疗设备进行质量检测,更需要建立医疗设备全生命周期的质量控制体系,制定法规并组织人员进行实施,及时对医疗设备进行归档处理,在实施过程中以CT机为例建立5张表,即CT所属单位情况表、CT配置情况表、CT性能参数检测记录表、CT三证记录表(三证为:人员上岗证、应用许可证、配置许可证) 总后卫生部药品仪器检验所为核心,各军区总院为基点,以医学工程科为依托建立辐射全军的大型医疗设备应用质量监控体系,确保全军大型医疗设备的应用质量。
5结语
公路桥梁支座存在的问题根据支座形式的不同有不同的问题,国内许多桥型用的支座大多都是以橡胶支座为主、橡胶支座中又以板式的为最多,除此以外还有坡形球冠板式的橡胶支座,盆式等等橡胶类的桥梁支座。我们在对桥梁的施工养护过程中发现,对大多数的桥梁来说,橡胶类支座的病害一般都集中在材料材质,如橡胶由于老化造成的开裂、钢板由于工艺原因或者其他原因往往会外露造成缺陷,橡胶的粘接存在问题后会出现脱胶现象、局部地方由于受力不均会出现脱空的病害、不均匀的受力会发生剪切变形病害、橡胶体发生鼓包并导致开裂等问题的出现,有些钢件的表面由于受到不均匀力的作用会出现裂纹和变形、钢件由于焊接工艺不好造成脱焊、锈蚀、支座转角超限和锚栓剪断等。这些常见的病害对桥梁安全造成的影响是非常巨大的,甚至会是致命的危害,在进行质量检测的过程中我们就要仔细观察,存在上述问题时要及时整改,解决。
2常见病害原因分析
综上所述,橡胶类的这些支座常见的病害就是如橡胶由于老化造成的开裂、钢板由于工艺原因或者其他原因往往会外露造成缺陷,橡胶的粘接存在问题后会出现脱胶现象、局部地方由于受力不均会出现脱空的病害、不均匀的受力会发生剪切变形病害、橡胶体发生鼓包并导致开裂等问题,主要原因除了原材料本身质量问题以外,很大程度上都是由于施工单位的施工过程不够严谨或者未按规范进行施工造成的,安装过程中没有精细操作,测量工作不够认真梁板安装时侧滑造成支座剪切破坏等等;这些病害产生的主要原因是安装支座的时候没有严格按照要求把支座非常稳固的进行安装,以至于安装梁板的时候造成支座随意被拖动使得支座的方向位置不准不能使支座均匀受力等等这些原因造成的。下面就对常见的病害原因进行一个简单的分析:1支座开裂、钢板外露;支座开裂和钢板外露在质量检测过程中出现的主要特征就是橡胶支座表面形成龟裂裂纹,以及由于橡胶龟裂或支座制作不佳使板式橡胶支座内部的钢板外露。这两个问题主要与支座本身质量问题有很大的关系,我们在进行质量检查过程中就要进行认真仔细的观察,对这种情况要记录并进行拍摄,反馈给桥梁建设相关方,或者在检测报告编写的过程中提出相关问题。2支座脱空:当板式橡胶支座在桥梁底面和支座的支承垫石顶面由于施工或安装过程中出现的缝隙,这个缝隙的尺寸如果大于相应边长的25%的时候,我们就认为支座脱空,这个现象也是一个重要的和常见的病害。这种病害的发展容易造成橡胶老化。我们通过检查和分析其产生的原因,主要有这么几点;一、支座底面标高控制不当造成脱空;二、上部梁板自身预制过程中出现问题,特别是斜交的梁板控制更是比较困难。三、一般都有支座垫石,如果垫石强度过低,而支座面积较小造成受压后垫石破碎,这样很容易引起脱空;3支座变形过大;在上部梁板的作用下对支座会产生一个向下的力的作用,由于这种力的作用下会使得支座表面产生压缩,由此就会产生变形,同时由于力的作用会使得支座产生一个剪切变形,由此就会使得这个支座出现了较大的变形;支座变形过大的原因一般有两种,一种是由于支座本身质量造成的,另一种就是安装过程中没有严格按要求施工造成的。由于安装过程中未能使支座的各个部分均匀受力而造成的脱空会使的局部各别的支座的变形加大加上空气温湿度的变化影响和汽车等活荷载效应的影响下加大了变形,这种情况发生在桥梁设计纵坡过大的时候是最为普遍的。4偏位问题:偏位问题是众多桥梁在安装过程别是在支座的病害问题中已经相当的普遍了,偏位问题在纵横向方向都会出现,是桥梁支座病害的头号大敌。人为的原因就是测量的过程放样不准,许多施工人员有个误区,总觉得这些部位对桥梁的质量不太重要,所以随意性很强,这样就会导致偏位的发生。
3解决病害方法及有关事项的探讨