桥梁工程施工检测技术.ppt

第三部分桥梁工程施工检测 北京中交工程检测技术有限责任公司 桥梁工程施工检测 第一章概述第二章桥涵工程基础检测第三章桥梁上部结构检测第四章桥梁荷载试验 第一章概述 第一节桥涵工程试验检测的内容第二节桥涵工程试验检测的依据 第一节桥涵工程试验检测的内容 第一章概述 桥涵工程试验检测的内容随桥涵所处位置 结构形式和所用材料不同而异 应根据所建桥涵的具体情况按有关标准规范选定试验检测项目 一般常规桥涵试验检测的主要内容包括 1 施工准备阶段的试验检测项目 桥位放样测量 钢材原材料试验 钢结构连接性能试验 预应力锚具 夹具和连接器试验 水泥性能试验 混凝土粗细集料试验 混凝土配合比试验 砌体材料性能试验 台后压实标准试验 其它成品 半成品试验检测 第一节桥涵工程试验检测的内容 第一章概述 2 施工过程中的试验检测 地基承载力试验检测 基础位置 尺寸和标高检测 钢筋位置尺寸和标高检测 钢筋加工检测 混凝土强度抽样试验 砂浆强度抽样试验 桩基检测 墩 台位置 尺寸和标高检测 上部结构 构件 位置 尺寸检测 预制构件张拉 运输和安装强度控制试验 预应力张拉控制检测 桥梁上部结构标高 变形 内力 应力 监测 支架内力 变形和稳定性监测 钢结构连接加工检测 钢构件防护涂装检测 第一节桥涵工程试验检测的内容 第一章概述 3 施工完成后的试验检测 桥梁总体检测 桥梁荷载试验 桥梁使用性能监测 第二节桥涵工程试验检测的依据 第一章概述 公路桥涵工程试验检测应以国家和交通部颁布的有关公路工程的法规 技术标准 设计施工规范和材料试验规程为依据进行 对于某些新结构及采用新材料和新工艺的桥梁 有关的公路工程规范 规程暂无相关条款规定时 可以借鉴国外或国内其它行业相关规范 规程的有关规定 桥涵工程试验检测的依据 四个层次 第一 综合基础标准 如 工程结构可靠度设计统一标准 是国家统一标准 第二 专业基础标准 如 公路工程技术标准 是行业统一标准 第三 专业通用标准 如 公路工程抗震设计规范 第四 专业专用标准 如 公路桥梁板式橡胶支座 第二章桥涵工程基础检测 第一节地基承载力检测第二节钻 挖 孔灌注桩检测第三节基桩承载力检测 第一节地基承载力检测 第二章桥涵工程基础检测 地基容许承载力的确定一般可由以下几种途径 1 在土质基本相同的条件下 参照邻近结构物地基容许承载力 2 根据现场荷载试验或触探试验资料 3 按地基承载力理论公式计算 4 按现行规范提供的经验公式计算 桥涵地基的容许承载力可根据地质勘测 原位测试 野外荷载试验以及邻近旧桥涵调查对比 由经验和理论公式计算综合分析确定 当缺乏上述资料时可按 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024 85 推荐的方法确定地基容许承载力 对地质和结构复杂的桥涵地基应根据现场荷载试验确定容许承载力 第一节地基承载力检测 第二章桥涵工程基础检测 一 荷载板试验 一 荷载板试验原理 载荷板试验就是在欲试验的土层表面放置一定规格的方形或圆形承压板 在其上逐级施加荷载 每级荷载增量持续时间相同或接近 测记每级荷载作用下荷载板沉降量的稳定值 加载至总沉降量为25mm 或达到加载设备的最大容量为止 然后卸载 记录土的回弹值 持续时间应不小于一级荷载增量的持续时间 根据试验记录绘制P S的关系曲线 分析研究地基土的强度与变形特性 求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据 二 仪器设备 荷载板 常用五千平方厘米的方或圆板 千斤顶 百分表 反力梁 加载块 第一节地基承载力检测 第二章桥涵工程基础检测 三 试验方法试验加荷方法应采用分级维持荷载沉降相对稳定法 试验的加荷标准如下 试验的第一级荷载应接近卸去土的自重 每级荷载增量一般取被试地基土层预估极限承载力的1 8 1 10 施加的总荷载应尽量接近试验土层的极限荷载 各级荷载下沉降相对稳定标准一般采用连续2h的每小时沉降量不超过0 1mm 或连续1h的每30mm的沉降量不超过0 05mm 四 土体极限状态 有下列现象之一时认为土体已达到极限状态 应停止试验 1 承压板周围的土体有明显的侧向挤出或发生裂纹 2 在24h内 沉降随时间趋于等速增加 3 荷载P增加很小 但沉降量却急剧增大 P S曲线出现陡降阶段 第一节地基承载力检测 第二章桥涵工程基础检测 二 标准贯入试验标准贯入试验是采用质量为63 5kg的穿心锤 以76cm的落距 将一定规格的标准贯入器先打入土中15cm 然后开始记录锤击数目 将标准贯入器再打入土中30cm 用此30cm的锤击数作为标准贯入试验的指标 适用于砂土或粘土 试验设备标准贯入器 触探杆和穿心锤等 试验方法 1 用钻机先钻到需要进行标准贯入试验的土层 清孔后 换用标准贯入器 并量得深度尺寸 2 将贯入器垂直打入试验土层中 先打入15cm 不计击数 继续贯入土中30cm 记录其锤击数 次数即为标准贯入击数N 3 提出贯入器 将贯入器中土样取出 进行鉴别 记录 然后换以钻探工具继续钻进 至下一需要进行试验的深度 重复上述操作 一般可每隔1 2m进行一次实验 4 对于同一土层应进行多次试验 然后取锤击数的平均值 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 一泥浆性能指标检测二成孔质量检测三灌注桩完整性检测 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 一泥浆性能指标检测 一 泥浆作用1 护壁 防止塌孔 2 排渣 正 反循环 二 泥浆性能指标检测1 相对密度 可用泥浆相对密度计测定 将要量测的泥浆装满泥浆杯 加盖并洗净从小孔溢出的泥浆 然后置于支架上 移动游码 使杠杆呈水平状态 即水平泡位于中央 读出游码左侧所示刻度 即为泥浆的相对密度 x 若工地无以上仪器 可用一口杯先称其质量设为m1 再装满清水称其质量m2 再倒去清水 装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆 称其质量设为m3 则 x m3 m1 m2 m1 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 泥浆性能指标检测 二 泥浆性能指标检测2 粘度 采用工地标准粘度计测定 用工地标准漏斗粘度计测定 用两端开口量杯分别量取200mL和500mL泥浆 通过滤网滤去大砂粒后 将泥浆7oomL均注入漏斗 然后使泥浆从漏头流出 流满500mL量杯所需时间 s 即为所测泥浆的粘度 校正方法 漏斗中注入7oomL清水 流出5oomL 所需时间应是15s 其偏差如超过 1s 测量泥浆粘度时应校正 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 泥浆性能指标检测 二 泥浆性能指标检测3 静切力 工地可用浮筒切力计测定 量测时 先将约500mL泥浆搅匀后 立即倒切力计中 将切力筒沿刻度尺垂直向下移至与泥浆面所对的刻度 即为泥浆的初切力 取出切力筒 按净粘着的泥浆 用棒搅动筒内泥浆后 静止10min 用上述方法量测 所得即为泥浆的终切力 它们的单位均为Pa 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 泥浆性能指标检测 二 泥浆性能指标检测4 含砂率工地可用含砂率计测定 量测时 把调好的泥浆500mL倒进含砂率计 然后再倒进清水 将仪器口塞紧摇动1min 使泥浆与水混合均匀 再将仪器垂直静放3min 仪器下端沉淀物的体积 由仪器刻度上读出 乘2就是含砂率 有一种大型的含砂率计 内装9oomL的 从刻度读出的数不乘2即为含砂率 5 胶休率 胶休率是泥浆中土粒保持悬浮状态的性能 测定方法可将100mL泥浆倒人100mL的量杯中 用玻璃片盖上 静置24h后 量杯上部泥浆可能澄清为水 测量时其体积如为5mL 则胶体率为100 5 95 即95 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 一泥浆性能指标检测 二 泥浆性能指标检测6 失水率 mL 30min 用一张12cmxl2cm的滤纸 置于水平玻璃板上 中央画一直径3cm的圆 将2mL的泥浆滴人圆圈内 30min后 测量湿圆圈的平均直径减去泥浆摊平的直径 mm 即为失水率 在滤纸上量出泥浆皮的厚度 mm 即为泥皮厚度 泥皮愈平坦 愈薄则泥浆质量愈高 一般不宜厚于2 3mm 7 酸碱度即酸和碱的强度简称 也有简称为酸碱值的 pH值是常用的酸碱标度之一 工地测量pH值方法 可取一条pH试纸放在泥浆面上 0 5s后拿出来与标准颜色相比 即可读出pH值 也可用pH酸碱计 将其探针插人泥浆 直接读出pH值 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 成孔质量检测检测内容 桩位偏差采用全站仪检测 桩中心位置偏差对于群桩不得大于100mm 单排桩不得大于50mm 孔径桩的孔径不小于设计直径桩倾斜度一般要求对于竖直桩允许偏差不应超过1 斜桩不应超过设计倾斜度的 2 5 孔底沉淀厚度须满足 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 的要求 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 三灌注桩完整性检测混凝土灌注桩是桥梁及建筑结构物常用的基桩形式之一 灌注桩的成桩过程是在桩位处的地面下或水下完成 施工工序多 质量控制难度大 稍有不慎极易产生断桩等严重缺陷 据统计国内外钻孔灌注桩的事故率高达5 10 因此 灌注桩的质量检测就显得格外重要 灌注桩成桩质量通常存在两方面问题 一是属于桩身完整性 常见的缺陷有夹泥 断裂 缩径 扩径 混凝土离析及桩顶混凝密实性较差等 二是嵌岩桩 影响桩底支承条件的质量问题 主要是灌注混凝土前清孔不彻底 孔底沉淀厚度超过规定极限 影响承载力 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 灌注桩完整性检测检测方法有 钻芯检验法 即用地质钻机在桩身沿长度方向钻取芯样 通过对芯样的观测来确定桩的质量 振动检测法 动测法 包括 敲击法和锤击法 稳态激振机械阻抗法 瞬态激振机械阻抗法 水电效应法 超声脉冲检测法 该法是在检测砼缺陷技术基础上发展起来的 其方法是在桩砼灌注前沿桩长度平行预埋若干根检测用管道 作为超声发射和接收换能器通道 检测时 探头分别在两个管子中分别同步移动 沿不同深度逐点测出横截面上超声脉冲穿过砼时各项参数 并按超声测缺原理分析每个断面上砼的质量 射线法 射线法是以放射性同位素辐射线在砼中的衰减 吸收 散射等现象为基础的一种方法 当射线穿过砼时 因砼质量不同或存在缺陷 接收仪所记录的射线强弱发生变化 据此来判断桩的质量 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 灌注桩完整性检测 一 反射波法 1 反射波法原理 在桩顶进行竖向激振 弹性波沿着桩身向下传播 当桩身存在明显的波阻抗界面 如断桩和严重离析等部位 或桩身截面积变化 如缩径或扩径 部位 将产生反射波 经接收 放大和数据处理分析 可识别来自桩身不同部位的反射信息 据此计算桩身波速 判断桩身完整性和砼强度等级估计 2 仪器设备及要求 仪器宜由传感器和放大 滤波 记录 处理 监测系统以及激振设备和专用附件组成 传感器用宽频带的速度型或加速度型传感器 速度型传感器灵敏度应大于300mV cm s 加速度型传感器灵敏度应大于100mV g 放大系统的增益应大于60dB 长期变化量应小于1 折合输入端的噪声水平应低于3V 频带宽度应不窄于10 1000Hz 滤波频率可调整 模 数转换器的位数不应小于8bit 采样时间宜为50 1000s 可分数档调整 多道采集系统应具有一致性 其振幅偏差应小于3 相位偏差应小于0 1ms 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 灌注桩完整性检测 一 反射波法 3 现场检测及注意事项 被检测桩应凿去浮浆 使桩头平整 检测前对仪器设备检查调试 仪器工作性能正常方可测试 每个检测工地均应进行激励方式和接收条件的选择试验 确定最佳激励方式和接收条件 激振点宜选择在桩头中心部位 传感器稳固地安置在桩头上 对于大直径的桩可安置两个或多个传感器 当随机干扰较大时 可采用信号增强方式 进行多次重复激振与接收 为提高分辨率 应使用小能量激振 并选用高截止频率传感器和放大器 断别桩身浅部缺陷 可同时采用横向激振和水平速度型传感器接收 进行辅助判定 每根被检测单桩均应进行三次以上重复测试 出现异常波形应在现场及时研究 排除影响测试不良因素再重复测试 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 灌注桩完整性检测 一 反射波法 4 实测曲线判读解释的基本方法 缺陷存在可能性判读 桩底反射明显 一般表明桩身完整性好 或缺陷轻微 规模小 另外 还可通过换算桩身平均纵波速来评价桩身是否有缺陷及严重程度 多次反射及多层反射问题多次反射 即缺陷反射波在桩顶面与缺陷面间来回反射 其主要特征是反射波至时间成倍增加 反射波能量有规律的衰减 多层反射 往往是杂乱的 不具有上述规律性 5 影响基桩质量检测波形的因素分析 露出桩头的钢筋对波形的影响 这是因为在桩头激振时 钢筋所产生的回声极易被检波器接收 桩头破损对波形的影响 由于桩头破损 这将使弹性波能量很快衰减 从而削弱桩间及桩底反射信息 影响了波形的识别 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 灌注桩完整性检测 一 反射波法 6 检测数据的处理与判定桩身混凝土的波速Vp 2L T 1 反射波波形规则 波列清晰 桩底反射波明显 易于读取反射波到达时间 及桩身混凝土平均波速较高的桩为完整性好的单桩 2 反射波到达时间小于桩底反射波到达时间 且波幅较大 往往出现多次反射 难以观测到桩底反射波的桩 系桩身断裂 3 桩身混凝土严重离析时 其波速较低 反射波幅减少 频率降低 4 缩径与扩径的部位可按反射历时进行估算 类型可按相位特征进行判别 当有多处缺陷时 将记录到多个相互干涉的反射波组 形成复杂波列 此时应仔细甄别 并应结合工程地质资料 施工原始记录进行综合分析 有条件时尚可使用多种检测方法进行综合判断 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 灌注桩完整性检测 二 超声波法 1 基本原理 在桩内预埋若干根声测管作为检测通道 将超声脉冲径向发射换能器和径向接收换能器置于声测管中 并以管中充满清水作为耦合剂 检测时 超声脉冲穿过两声测管之间的砼 随着两换能器沿桩的纵轴方向同步升降 使超声脉冲扫过桩的纵剖面 从而得到各项参数沿桩的纵剖面变化的数据 通过数据处理及对所接收信号进行分析 按声时深度曲线相邻测点的斜率及相邻两点声时差值的乘积作为缺陷的判据 并对桩身砼强度等级作出估计 耦合 物理学上是指两个或两个以上体系或运动之间相互影响以至联合的现象 2 检测方式 双孔 单孔和桩外孔检测 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 灌注桩完整性检测 二 超声波法 3 检测仪器换能器应采用柱状径向振动的换能器 其共振频率宜为25 50kHz 长度宜为20cm 换能器宜装有前置放大器 前置放大器的频带宽度宜为5 50kHz 换能器的水密性应满足在1MPa水压下不漏水 发射换能器的长度 频带宽度及水密性能与接收换能器的要求相同 声波检测仪器的技术性能应符合以下规定 1 接收放大系统的频带宽度宜为5 50kHz 增益应大于100dB 并应带有0 60 或80 dB的衰减器 其分辨率应为1dB 衰减器的误差应小于1dB 其档间误差应小于1 2 发射系统应输出250 1000V的脉冲电压 其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲 3 显示系统应同时显示接收波形和声波传播时间 其显示时间范围应大于2000s 计时精度应大于1s 4 判断桩内缺陷的基本物理量 声时值 波幅 或衰减 接收信号的频率变化 接收波形的崎变 第二节钻 挖 孔灌注桩检测 第二章桥涵工程基础检测 灌注桩完整性检测 二 超声波法 预埋检测管时应注意问题 1 桩径小于1 0m时应埋设双管 桩径在1 0 2 5m时应埋设三根管 桩径2 5m以上应埋设四根管 2 声波检测管宜采用钢管 塑料管或钢质波纹管 其内径宜为50 60mm 钢管宜用螺纹连接 管的下端应封闭 上端应加盖 3 检测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧 检测管之间应相互平行 第三节基桩承载力检测 第二章桥涵工程基础检测 现有确定基桩承载力检测的方法有两种 一种是动测法 另一种是静荷载试验 一 静荷载试验 一 基桩的垂直静载试验垂直静载试验是在试桩顶上分级施加静荷载直到土对试桩的阻力破坏时为止 从而求得桩的容许承载力和单桩的下沉量 按现行地基基础规范 单桩承载力宜通过现场静载试验确定 在同一条件下试桩数量不宜少于总桩数的1 并不少于3根 1 垂直静载试验准备 基本要求 安全可靠 经济 选择合适的加载系统 加载量确定 加载量不低于破坏荷载或最大加载量的 倍 反力装置 多采用液压千斤顶 锚桩和横梁 第三节基桩承载力检测 第二章桥涵工程基础检测 一 静荷载试验 一 基桩的垂直静载试验2 试验加载步骤与方法1 预备试验 2 分级加载 每级加载量为预估最大荷载的1 10 1 15 3 记录每次加载后沉降量的稳定值 加载至总沉降量为40mm 4 卸载 并记录其回弹值 5 据记录绘制 曲线 第三节基桩承载力检测 第二章桥涵工程基础检测 一 静荷载试验 一 基桩的垂直静载试验3 破坏 极限及容许荷载的确定总位移量大于或等于40mm 本级荷载的下沉量大于或等于前一级荷载下沉量的5倍时 加载即可终止 取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载 总位移量大于或等于40mm 本级荷载加上后24h未达稳定 加载即可终止 取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载 巨粒土 密实砂类土以及坚硬的粘质土中 总下沉量小于40mm 但荷载已大于或等于设计荷载设计规定的安全系数 加载即可终止 取此时的荷载为极限荷载 施工过程中的检验性试验 一般加载应继续道桩的2倍的设计荷载为止 如果桩的总沉降量不超过40mm 及最后一级加载引起的沉降不超过前一级加载引起的沉降的5倍 则该桩可以停止试验 第三节基桩承载力检测 第二章桥涵工程基础检测 一 静荷载试验 二 基桩的水平静载试验水平荷载试验常采用横向放置的千斤顶加荷 测定桩抵抗水平推力的能力 1 试验要求 1 千斤顶 应有球型支座装置 以保证水平力的作用点和受力面不变 2 观测设备同垂直静载试验 水平位移不少于两点 3 加载步序及方法 连续和循环加载 4 极限荷载的确定 分连续和循环加载 第三节基桩承载力检测 第二章桥涵工程基础检测 二 基桩高应变动力检测 凯斯法 基本原理 凯斯法以现代波动理论为基础 借助于现代的振动测量和信号处理技术 在锤击桩的过程中 检测桩头的受力和运动响应信息 较全面的考虑桩和土及其相互作用的各种因素 通过复杂的运算 获得桩的承载力 2 检测方法1 凯斯法对桩头的处理要求 桩头顶面应水平 平整 桩头中轴线与桩身中轴线应重合 桩头截面积应与原桩身载面积相同 桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下 各主筋应在同一高度上 2 传感器的安装为监视和减少可能出现的偏心锤击的影响 检测时应安装应变传感器和加速度传感器各两只 3 凯斯法适用范围和优点 适用范围 仅限于中 小直径的桩 优点 凯斯法有完整的理论体系 测试较简单 尤其对打入桩 第三章桥梁上部结构检测 第一节砼结构构件试验检测第二节钢结构试验检测第三节悬吊结构试验检测 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 主要内容一 钻芯法检测混凝土强度二 回弹法检测混凝土强度三 超声回弹综合法检测混凝土强度四 大梁静载试验 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一 钻芯法检测混凝土强度 一 适应范围1 对试块抗压强度的测试结果有怀疑时 2 因材料 施工或养护不良而发生混凝土质量问题时 3 混凝土遭受冻害 火灾 化学侵蚀或其他损害时 4 需检测经多年使用的建筑结构或构筑物中混凝土强度时 二 钻芯取样要求1 结构或构件受力较小的部位 2 混凝土强度质量具有代表性的部位 3 便于钻芯机安放与操作的部位 4 避开主筋 预埋件和管线的位置 并尽量避开其他钢筋 5 用钻芯法和非破损法综合测定强度时 应与非破损法取同一测区 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一 钻芯法检测混凝土强度 三 芯样要求1 芯样数量 按单个构件检测时 每个构件的钻芯数量不应少于3个 对于较小构件 钻芯数量可取2个 对构件的局部区域进行检测时 应由要求检测的单位提出钻芯位置及芯样要求 按试验检验批检测时 芯样试件的数量应根据检验批的容量确定 标准芯样试件的最小样本量不宜少于15个 小直径芯样试件的最小样本量应适当增加 2 芯样直径 标准芯样为公称直径100mm 高径比为1 1的混凝土圆柱体试件 非标准芯样直径一般不宜小于骨料最大粒径的3倍 在任何情况下不得小于骨料最大粒径的2倍 且不应小于70mm 3 芯样外观检查 每个芯样应详细描述有关裂缝 分层 麻面或离析等情况 并估计集料的最大粒径 形状种类及粗细集料的比例及分配 检查并记录存在气孔的位置 尺寸与分布情况 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一 钻芯法检测混凝土强度 四 芯样测量1 平均直径 2 芯样高度 3 垂直度 4 平整度 五 试样的抹平方法 1 用硫磺与矿粉的混合物在180 210度间加热后 摊铺在试样表面 用模板均匀按压 放置2小时以上 2 用环氧树脂拌水泥 加入乙二胺固化 抹在试样表面 压平 使用矾土水泥养生18小时以上 用硅酸盐水泥养生3天 芯样端面整平要求 与轴线垂直 误差不应大于1度 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一 钻芯法检测混凝土强度 六 抗压强度试验抗压强度试验 芯样试件应在自然干燥状态下进行抗压试验 当结构工作条件比较潮湿 需要确定潮湿状态下混凝土的强度时 芯样试件宜在20 5 的清水中浸泡40 48h 从水中取出后立即进行试验 芯样试件的抗压试验的操作应符合现行国家标准 普通混凝土力学性能试验方法 GB T50081中对立方体试块抗压试验的规定 芯样试件的混凝土抗压强度可按下式计算 fcu cor Fc A式中fcu cor 芯样试件的混凝土抗压强度值 MPa Fc 芯样试件的抗压试验测得的最大压力 N A 芯样试件抗压截面面积 mm2 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 二 回弹法检测混凝土强度 一 回弹法的基本原理 回弹法是采用回弹仪的弹簧驱动重锤 通过弹击杆弹击砼表面 并以重锤反弹回来的距离作为强度相关指标来推算砼强度的一种方法 二 回弹仪仪器率定 在硬度为60 2的钢砧上 按规定方法回弹 其平均值应为80 2 回弹仪的率定方法 回弹仪在工程检测前后 应在钢砧上作率定试验 并应符合下述要求 回弹仪率定试验宜在干燥 室温为5 35 的条件下进行 率定时 钢砧应稳固地平放在刚度大的物体上 测定回弹值时 取连续向下弹击三次的稳定回弹值的平均值 弹击杆应分四次旋转 每次旋转宜为90 弹击杆每旋转一次的率定平均值应为80 2 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 回弹法检测混凝土强度 三 检测方法1 收集资料2 选择测区 每一结构或构件测区数不应小于10个 对某一方向尺寸小于4 5m且另一方向尺寸小于0 3m的构件 其测区数量可适当减少 但不应少于5个 相邻两测区的间距应控制在2m以内 测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0 5m 且不宜小于0 2m 测区宜选在构件的两个对称可测面上 也可选在一个可测面上 且应均匀分布 测区的面积不宜大于0 04m2 3 回弹值测量 选测点 1 测点宜在测区内均匀分布 相邻测点净距不少于20mm 测点距构件边缘不少于30mm 应避开外露钢筋及石料 2 每一测区回弹1 点 检测时 回弹仪的轴线必须垂直于结构或构件砼检测面 缓慢施压 准确读数 快速复位 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 回弹法检测混凝土强度 三 检测方法4 碳化值的测定回弹完毕后 应在有代表性的位置上测量碳化深度值 测点数不应少于构件测区数的30 取其平均值为该构件每测区的碳化深度值 当碳化深度值极差大于2 0mm时 应在每一测区测量碳化深度值 可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞 其深度应大于混凝土的碳化深度 孔洞中的粉末和碎屑应除净 并不得用水擦洗 同时应采用浓度为1 的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处 当已碳化与未碳化界线清楚时 再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离 测量不应少于3次 取其平均值 每次读数精确至0 5mm 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 三 超声回弹综合法检测混凝土强度 一 超声回弹法检验砼强度的基本原理采用超声仪和回弹仪在构件同一测区分别进行声时值及回弹值的测定 然后利用已建立的测强公式或测强曲线推定测区砼强度的一种方法 二 测前准备1 资料准备2 测区布置的要求 测区布置在构件混凝土浇注方向的侧面 测区均匀分布 相邻两测区的间距不宜大于2m 测区避开钢筋密集区和预埋件 测区尺寸为200mm 200mm 测试面应清洁 平整 干燥 不应有接缝 饰面层 浮浆和油垢 并避开峰窝 麻面部位 必要时可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处 并擦净残留粉尘 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 超声回弹综合法检测混凝土强度 三 检测方法 回弹值及声速值 超声回弹综合法中回弹值的测试和计算与回弹法相同 超声声速值的测量与计算应满足如下要求 1 超声测点应布置在回弹测试的同一测区内 2 测量超声声时值时 应保证换能器与混凝土耦合良好 3 测试的声时值应精确至0 1 s 声速值应精确至0 01km s 超声测距的测量误差不大于 1 4 在每个测区内的相对测试面上 应各布置3个测点 且发射和接收换能器的轴线应在同一轴线上 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 四 大梁静载试验 一 静载检验的适用范围1 为了鉴定在设计与施工中有无问题 一般随意抽取每一类型及规格的大梁进行检验 抽取是任意的 不能故意选择 这样具有一定代表性 2 预留试块强度不够 或对预留试块强度有怀疑 需要了解大梁的实际强度时 3 大梁脱模后 发现局部漏振及漏浆时 4 由于各种原因在大梁不同部位出现了不同程度的裂缝时 5 现浇板梁顶板厚度小于设计尺寸时 6 由于存在某些重大缺陷的梁 在按规定补救以后 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 四 大梁静载试验 二 静载检验的准备1 收集技术资料2 确定试验荷载3 确定加载方式1 荷重块加载 一般适用施加均布荷载 而且块与块之间间距不宜小于50厘米 以免形成拱的作用 2 千斤顶加载 对千斤顶的要求 对反力梁的要求 反力梁是限制千斤顶活塞运动而对梁施加作用力所用设备 所以反力梁的强度和刚度均应大于试验梁 地锚一定要牢固 3 梁压梁加载 第一节砼结构构件试验检测 第三章桥梁上部结构检测 四 大梁静载试验 三 测试内容根据梁的具体形式 选择大梁的挠度变化和跨中截面应变作为主要测试项目 必要时可增加支点剪切应变和其它位置挠度 一般按正常使用极限状态进行加载试验 对于需要确定极限承载能力的构件 可加载至构件破坏 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 主要内容 构件焊接质量检验二钢材焊缝无损探伤三高强螺拴及组合件力学性能试验四漆膜厚度现场检测 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一构件焊接质量检验桥梁工程中许多构件需焊接加工 其焊接质量的好坏直接影响着构件的质量 故钢结构构件焊接质量的检验工作是确保产品质量的重要措施 根据焊接工序的特点 检验工作是贯穿焊接始终的 一般分成三个阶段 即焊前检验 焊接过程中检验和焊后成品的检验 一 焊前质量检验 焊前检验是指焊接实施之前准备工作的检验 包括原材料的检验 焊接结构设计的鉴定及其他可能影响焊接质量因素的检验 检验应根据图纸要求和相应的国家标准及行业标准进行 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一构件焊接质量检验 二 焊接过程中质量检验1焊接规范的检验焊接规范是指焊接过程中的工艺参数 如焊接电流 焊接电压 焊接速度 焊条直径 焊接的道数 层数 焊接顺序 能源的种类和极性等 正确的规范是在焊前进行试验总结取得的 手工焊规范的检验 一方面检验焊条的直径和焊接电流是否符合要求 另一方面要求焊工严格执行焊接工艺规定的焊接顺序 焊接道数 电弧长度等 埋弧自动焊和半自动焊焊接规范的检验 除了检查焊接电流 电弧电压 焊丝直径 送丝速度 焊接速度外 还要认真检查焊剂的牌号 颗粒度 焊丝伸出长度等 接触焊规范的检验 对于对焊 主要检查夹头的输出功率 通电时间 顶锻量 工件伸出长度 工件焊接表面的接触情况 夹头的夹紧力和工件与夹头的导电情况等 气焊规范的检验 要检查焊丝的牌号 直径 焊嘴的号码 并检查可燃气体的纯度和火焰的性质 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一构件焊接质量检验 二 焊接过程中质量检验2焊缝尺寸的检查焊缝尺寸的检查应根据工艺卡或行业标准所规定的要求进行 一般采用特制的量规和样板来测量 3结构装配质量的检验按图纸检查各部分尺寸 基准线及相对位置是否正确 是否留有焊接收缩余量和机械加工余量 检查焊接接头的坡口形式及尺寸是否正确 检查电固焊的焊缝布置是否恰当 能否起到固定作用 是否会给焊后带来过大的内应力 并检查点固焊缝的缺陷 检查焊接处是否清洁 有无缺陷 如裂缝 凹陷 夹层 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一构件焊接质量检验 三 焊接后成品质量检验检测方法一般用目视法检测表面缺陷 内部缺陷用无损探伤法检测 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 二钢材焊缝无损探伤 一 探伤方法分类超声波 脉冲反射法和穿透法 探伤方法射线探伤法 射线 射线和高能射线 磁粉和渗透检测法 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 二钢材焊缝无损探伤 二 射线探伤法 射线 射线和高能射线 射线探伤原理是利用射线可穿透物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种探伤方法 射线照相法的探伤原理 是利用射线在物质中的衰减规律和对某些物质产生的光化及荧光作用为基础进行探伤的 从射线对底片的光化作用看 射线强的部分对底片的光化作用强烈 即感光量大 感光量大的底片经暗室处理后变得较黑 工件中的缺陷通过射线在底片上产生黑色的影迹 这就是射线照相法的探伤原理 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 二钢材焊缝无损探伤 三 超声波探伤超声波脉冲从探头射入被检测物体 如果其内部有缺陷 缺陷与材料之间便存在界面 则一部分入射的超声波在缺陷处被反射或折射 则原来单方向传播的超声能量有一部分被反射 通过此界面的能量就相应减少 这时 在反射方向可以接到此缺陷处的反射波 在传播方向接收到的超声能量会小于正常值 这两种情况的出现都能证明缺陷的存在 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 二钢材焊缝无损探伤 三 磁粉探伤磁粉检测用于检测铁磁性材料和构建表面上或近表面的裂纹以及其他缺陷 当材料或构件被磁化后 若在构件表面或近表面存在裂纹 冷隔等缺陷 便会在该处形成一楼磁场 此漏磁场将吸引 聚集检测过程中施加的磁粉 而形成缺陷显示 构件被磁化后 在构件表面上均匀喷洒微颗粒的磁粉 一般用四氧化三铁或三氧化二铁作为磁粉 如果被检构件没有缺陷 则磁粉在构件表面均匀分布 当构件上有缺陷时 由于缺陷内含有空气或非金属 其磁导率远远小于构件的磁导率 由于磁阻的变化 位于构件表面或近表面的缺陷处产生漏磁场 形成一个小磁极 磁粉将被小磁极吸引 缺陷处由于堆积比较多的磁粉而被显示出来 形成肉眼可以看到的缺陷图像 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 高强螺拴及组合件力学性能试验主要内容 一 扭剪型高强螺拴连接副预应力复验方法 二 高强度六角螺拴连接副扭矩系数的复验方法 三 高强螺拴连接抗滑移系数的试验方法 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 三 高强螺拴及组合件力学性能试验 一 扭剪型高强螺拴连接副预应力复验方法 1 复验用的螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取 每批应抽取5套连接副进行复验 2 连接副预拉力可采用各类轴力计进行测试 3 试验用的电测轴力计 油压轴力计 电阻应变仪 扭矩板手等计量器具 应在试验前进行标定 其误差不得超过2 4 采用轴力计方法复验连接副预拉力时 应将螺栓直接插入轴力计 紧固螺栓分初拧 终拧两次进行 初拧应采用手动扭矩扳手或专用定扭电动扳手 初拧值应为预拉力标准值的50 左右 终拧应采用专用电动扳手 至尾部梅花头拧掉时 读出预拉力值 5 每套连接副只应做一次试验 不得重复使用 在紧固中垫圈发生转动时 应更换连接副 重新试验 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 三 高强螺拴及组合件力学性能试验 二 高强度六角螺拴连接副扭矩系数的复验方法 1 复验用螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取 每批应抽取8套连接副进行复验 2 连接副扭矩系数复验用的计量器具应在试验前进行标定 误差不得超过2 3 每套连接副只应做一次试验 不得重复使用 4 连接副扭矩系数的复验应将螺栓穿人轴力计 在测出螺栓预拉力P的同时 应测定施加于螺母上的施拧矩值T 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 三 高强螺拴及组合件力学性能试验 三 高强螺拴连接抗滑移系数的试验方法1 基本要求 1 制造厂和安装单位应分别以钢结构制造批为单位进行抗滑移系数试验 制造批可按单位工程划分规定的工程量每2000t为一批 不足2000t的可视为一批 选用两种及两种以上表面处理工艺时 每种处理工艺应单独检验 每批三组试件 2 抗滑移系数试验应采用双摩擦面的二栓或三栓拼接的拉力试件 3 抗滑移系数试验用的试件应由金属结构厂或有关制造厂加工 试件与所代表的钢结构件应为同一材质 同批制作 采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态 并应用同批同一性能等级的高强度螺栓连接副 在同一环境条件下存放 2 试验方法 1 试验用的试验机误差应在1 以内 2 试验用的贴有电阻片的高强度螺栓 压力传感器和电阻应变仪应在试验前用试验机进行标定 其误差应在2 以内 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 三 高强螺拴及组合件力学性能试验 三 高强螺拴连接抗滑移系数的试验方法 3 试件的组装顺序应符合下列规定 先将冲钉打入试件孔定位 然后逐个换成装有压力传感器或贴有电阻片的高强度螺栓 或换成同批经预拉力复验的扭剪型高强度螺栓 紧固高强度螺栓应分初拧 终拧 初拧应达到螺栓预拉力标准值的50 左右 终拧后 螺栓预拉力应符合下列规定 a 对装有压力传感器或贴有电阻片的高强度螺栓 采用电阻应变仪实测控制试件每个螺栓的预拉力值应在0 95P 1 05P P为高强度螺栓设计预拉力值 之间 b 不进行实测时 扭剪型高强度螺栓的预拉力 紧固轴力 可按同批复验预拉力的平均值取用 试件应在其侧面划出观察滑移的直线 4 将组装好的试件置于拉力试验机上 试件的轴线成与试验机夹具中心严格对中 5 加荷时 应先加10 的抗滑移设计荷载值 停1min后 再平稳加荷 加荷速度为3 5kN s 直拉至滑动破坏 测得滑移荷载Nv 6 在试验中当发生以下情况之一时 所对应的荷载可定为试件的滑移荷载 试验机发生回针现象 试件侧面划线发生错动 X Y记录仪上变形曲线发生突变 试件突然发生 嘣 的响声 第二节钢结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 四 漆膜厚度现场检测漆膜厚度检测方法 杠杆千分尺法和磁性测厚仪法 第三节悬吊结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 主要内容 一斜拉桥施工控制与测试二索力测量三冷铸锚试验 第三节悬吊结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一斜拉桥施工控制与测试 一 结构分析 选用合理的计算图式 合理估计主梁架设过程中各阶段的施工荷载 计入非线性影响 砼收缩对结构变形和内力的影响以及要考虑温度和风力对变形和内力的影响 用模拟来进行斜拉桥施工中的行为 二 施工控制的原理与方法一般斜拉桥施工时 主梁架设阶段确保主梁线型顺直正确是第一位 即以标高控制为主 二期恒载施工时为保证结构的整体受力变形处于理想状态 拉索张拉时以索力控制为主 第三节悬吊结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 一斜拉桥施工控制与测试 三 施工测试的主要内容有 结构的几何位置和变形主要观测主梁轴线和索塔顶端位置 主梁挠度和塔顶水平位移测试设备为 精密量测仪 全站仪 应力测试1 测试内容 主要测试斜拉索的索力 支座反力和主梁和塔的应力在施工中的变化 2 测试方法 主梁和塔的应力可用预埋钢弦式应变计来测试 温度测试 观测主梁 索塔和斜拉索的温度 以确定结构温度场 监控主梁和索塔位移随温度和时间的变化规律 测定温度时可采用热电偶 红外温度计等测试 第三节悬吊结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 二索力测量 一 索力测试方法1 电阻应变法2 拉索伸长量测定法3 索拉力垂度关系测定法4 张拉千斤顶测定法5 压力传感器测定法6 振动测定法等 方法1 3从理论上进是可行的 但实施会遇到较多的实际问题 一般不予采用 方法4 5测定拉索张拉过程的索力变化较方便 但不能测定成桥后索力 振动测定法实测斜拉索的固有频率 利用索的张力和固有频率的关系计算索力 第三节悬吊结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 二索力测量振动法测索力原理 方法是实测拉索的固有频率 利用索的张力和固有频率的关系计算索力 振动法可采用激振器激振或人工激振 亦可采用环境随机振动法 测试时用索夹或绑带将传感器固定在拉索上 进行激振和信号采集 现场分析 可以很方便测求索力 索力公式如下 其中P为索的张力 m为单位长度索的质量 l为索的计算长度 fk为索的第k阶的振动频率 第三节悬吊结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 三冷铸锚试验目前工程中通常采用的拉索锚具为冷铸镦头锚 简称冷铸锚 每副冷铸镦头锚具主要由锚筒 锚固板 锚固螺母 压板 接长筒 卡环 钢护筒 冷铸填料等部分组成 第三节悬吊结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 三冷铸锚试验 一 冷铸填料性能试验冷铸填料温度稳定性试验 温度稳定性试验主要检验冷铸填料低温脆性和高温强度下降趋势 低温脆性试验时温度可选桥位处年最低温减10 15 作为试验温度 考查冷铸填料在低温状态下的变化和试压时有无脆性破坏现象 高温强度试验时可以按一定温度增加量 20 左右 从常温100 逐级对冷铸填料进行抗压强度试验 求出冷铸填料随温度升高强度的下降率 考查是否满足设计要求 钢丝拔出试验 冷铸锚中环氧填料与钢丝的粘结力对钢丝锚固起着非常重要的作用 为此采用钢丝拔出试验考查环氧填料与钢丝的粘结力 试验时取不同钢丝握裹长度 12 28cm 每级相差4cm 测试钢丝拔出力 计算单位长度平均抗拔力和拔出时钢丝应力 确定钢丝的最小握裹长度 弹性模量试验 环氧填料的弹性模量试验参照静力受压弹性模量试验方法进行 热老化性能试验 将环氧填料抗压和抗折试件放入烘箱中经240h连续150 高温加速热老化 然后进行抗压和抗折强度试验 并将试验结果和未经老化的试件的试验结果比较 若接近则环氧填料热老化性能满足要求 第三节悬吊结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 三冷铸锚试验 二 静载试验试验内容包括冷铸锚在预拉荷载下锚板内缩值的测定 冷铸锚在使用荷载下 钢丝束的延伸率 钢丝和锚具的应力值 锚板的回缩值 锚具的径向变形 钢丝束的拔出量及一般性观察 实测冷铸锚的破断荷载以及钢丝束在破断荷载下的总延伸率及锚固效率系数 冷铸锚在破断荷载下 对锚具各部件状况的观察 第三节悬吊结构试验检测 第三章桥梁上部结构检测 三冷铸锚试验 三 疲劳试验疲劳试验应根据拉索的受力情况确定试验应力上限 max和应力幅值 max低于一般锚具的比例0 65 b 大于拉索中的最大应力 可取拉索应力幅值的2倍 试件长5mm左右 防护筒后拉索的长度不少于3m 疲劳试验前先预拉二次 静载至应力上限并持荷16小时 测量静载下钢丝束的拔出量 同静载试验调在静力逐级加载时 测量外围钢丝的应力分布及变化情况 测量200万次疲劳锚板的回缩量 经200万次疲劳试验后断丝率应小于5 疲劳试验的组装件安装 试验设备 试验方法及结果分析按 预应力筋用锚具 夹具和连接器 GB T14370 1993 和 公路桥梁预应力钢绞线用锚具 连接器试验方法及检验规则 JT329 2 1997 进行 第四章桥梁荷载试验 第一节荷载试验的目的及主要内容第二节试验方案与实施第三节静载试验仪器设备第四节静载试验第五节桥梁动载试验第六节桥梁承载能力评定 第一节荷载试验的目的及主要内容 第四章桥梁荷载试验 一 荷载试验的目的 检验桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文件和规范的要求 对于新桥型及桥梁中运用新材料 新工艺的应验证桥梁的计算图式 为完善结构分析理论积累资料 对于旧桥 通过荷载试验可以评定出运营荷载等级 二荷载试验主要内容 荷载试验的目的 试验的准备工作 加载方案设计 测点设置与测试 加载控制与安全措施 试验结果分析与承载力评定 荷载试验报告的编写 第一节荷载试验的目的及主要内容 第四章桥梁荷载试验 三 荷载试验的准备 一 试验孔 或墩 的选择选择时所考虑的因素 该孔 或墩 受力最不利 该孔 或墩 施工质量较差 缺陷较多或病害较严重 该孔 或墩 便于搭架 便于设置测点 二 搭设支架 三 静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排 四 试验人员的组织与分工 据实际情况安排 五 其它准备工作 安全措施 供电照明 桥面交通管制等 第二节试验方案与实施 第四章桥梁荷载试验 桥梁静载试验通过测试桥梁结构在试验荷载作用下 控制截面的应变 位移或裂缝分析判定桥梁的承载力 一加载方案的实施 一 试验荷载工况的确定 简支梁桥 跨中最大正弯矩工况 支点最大剪力和L 4桥墩最大竖向反力工况 连续梁桥 主跨中最大正弯矩 主跨支点负弯矩 主跨支点最大剪力工况 主跨桥墩最大竖向反力和边跨最大正弯矩工况 悬臂梁桥 型刚构桥 支点 或墩顶 最大负弯矩工况 锚固孔跨中最大正弯矩工况 支点 或墩顶 最大剪力工况 挂孔跨中最大正弯矩工况 无铰拱桥 跨中最大正弯矩工况 拱脚最大负弯矩工况 拱脚最大推力工况 正负挠度绝对值之和最大工况 第二节试验方案与实施 第四章桥梁荷载试验 一加载方案的实施 二 试验荷载等级的确定 控制荷载的确定 汽车和人群标准设计荷载 挂车和复带车标准设计荷载 需通行的特殊重型车辆 以上几种进行截面内力计算比较选出最不利的