公路工程桥梁桥梁检测.ppt

公路工程桥梁试验检测 主讲 郝宪武教授长安大学公路学院桥梁研究所2014 11 第一部分概述第二部分桥梁建设中的试验检测第三部分桥梁材质状况与耐久性检测评定第四部分在用桥梁的检查检测与评定方法 第一部分概述 一 桥梁工程试验检测的任务和意义近几年 正在建设的桥梁中 新桥型 新材料和新工艺在桥梁施工中得到了广泛应用 这些桥涵施工监控中的试验检测 桥梁状态的整体性能试验 以及各种桥涵施工质量控制 试验检测和在用桥梁的检查检测是公路部门试验检测技术人员必须完成的光荣而艰巨的任务 1 对于在施工中的大跨径悬索桥 斜拉桥 拱桥和连续刚构桥 为使结构达到或接近设计的几何线形和受力状态 施工各阶段需对结构的几何位置和受力状态进行监测 根据测试值对下一阶段控制变量进行预测和制订调整方案 实现对结构的施工控制 而试验检测是施工控制的重要手段 2 对于各类常规桥涵 施工前先要试验鉴定进场的原材料 成品和半成品部件是否符合国家质量标准和设计文件的要求 对其做出接收或拒收决定 从桥位放样到每一工序和结构部位的完成 均须通过试验检测判定其是否符合质量标准要求 经检验符合质量标准后方可进行下一工序施工 否则 就 否则 就需采取补救措施或返工 桥涵施工完成后需全面检测进行质量等级评定 必要时还需进行荷载试验 以对结构整体受力性能是否达到设计文件和标准规范的要求做出评价 3 对于新桥型结构 新材料 新工艺 必须通过试验检测鉴定其是否符合国家标准和设计文件的要求 同时为完善设计理论和施工工艺积累实践资料 4 试验检测又是评价桥涵工程质量缺陷和鉴定工程事故的手段 通过试验检测为质量缺陷或事故判定提供实测数据 以便准确判别质量缺陷和事故的性质 范围和程度 合理评价事故损失 明确事故责任 从中总结经验教训 5 开展桥梁检测 评定与维修加固 是保证桥梁安全 路网畅通的重要措施 总之 桥梁试验检测是大跨径桥梁施工控制 新桥型结构性能研究 各类桥梁施工质量评定 在用桥梁养护管理工作的重要手段 认真做好桥梁试验检测工作 对推动我国桥梁建设水平 确保桥梁工程施工质量 提高建设投资效益 保障人民生命财产安全 都具有十分重要的意义 二 桥梁工程试验检测的内容和依据 一 桥梁工程试验检测的内容桥梁工程试验检测的内容随桥梁所处的位置 结构形式和所用材料不同而异 应根据所建桥梁的具体情况按有关标准规范选定试验检测项目 一般常规试验检测的主要内容包括 1 施工准备阶段的试验检测2 施工过程中的试验检测3 施工完成后的试验检测4 在用桥梁试验检测 二 桥梁工程试验检测的依据公路桥梁工程试验检测应以国家和交通运输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 对于某些新结构以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 可以借鉴执行国外或国内其他行业的相关标准 规范的有关规定 我国结构工程的标准和规范可以分为四个层次 第一层次 综合基础标准 如 工程结构可靠性设计统一标准 GB50153 2008 是指导制定专业基础标准的国家统一标准 第二层次 专业基础标准 如 公路工程技术标准 JTGB0l 2003 公路工程结构可靠度设计统一标准 GB T50283 1999 是指导专业通用标准和专业专用标准的行业统一标准 第三层次 专业通用标准 第四层次 专业专用标准 公路工程标准体系包括 综合 基础 勘测 设计 检测 施工 监理 养护与管理七大类 公路桥梁工程设计 施工和试验检测主要涉及的专业通用标准和专业专用标准包括以下内容 1 专业通用标准 公路工程地质勘察规范 JTJ064 98 公路勘测规范 JTGC10 2007 公路工程水文勘测设计规范 JTGC30 2002 公路桥涵设计通用规范 JTGD60 2004 公路圬工桥涵设计规范 JTGD61 2005 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTGD62 2004 公路桥涵地基与基础设计规范 JTGD63 2007 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025 86 公路桥涵施工技术规范 JTG TF50 2011 公路工程质量检验评定标准 JTGF80 1 2004 公路桥梁技术状况评定标准 JTG TH21 2011 公路桥梁承载能力检测评定规程 JTG TJ21 20 1 2 2 专业专用标准 公路斜拉桥设计细则 JTG TD65 0l 2007 大跨径悬索桥设计规范 即将出版 公路桥梁抗风设计规范 JTG TD60 01 2004 公路桥梁抗震设计细则 JTG TB02 01 2008 三 桥梁工程质量检验评定的依据和方法 一 桥梁质量检验的依据公路工程质量检验和等级评定是依据原交通部颁布的 公路工程质量检验评定标准 JTGF80 1 2004 下文简称 质量检评标准 进行的 该标准是公路桥梁工程质量等级评定的标准尺度 是公路质量监督部门进行质量检查鉴定 监理工程师进行质量检查认定与施工单位质量自检 以及工程交竣工验收质量评定的依据 对于部分省依据部 质量检评标准 结合各自实际情况制定的本省 补充规定 或 质量管理指导意见 质量检验评定时还应同时满足这些规定 质量检评标准 包含检验标准和评定准则两部分内容 检验标准部分规定了检查项目 方法 数量及检查项目合格应满足的要求 评定准则部分规定了质量等级制度和如何利用检验结果进行评判的方法 按照 质量检评标准 对公路桥涵进行质量检验时 具体试验检测还要以设计文件和 公路桥涵施工技术规范 JTG TF50 2011 的有关规定为依据 设计文件中对桥涵各部分结构尺寸 材料强度的要求是试验检测的基本依据 结构施工过程的工艺要求 施工阶段结构材料强度 结构内力和变形控制要以施工技术规范的有关规定为依据 对于新结构或采用新材料 新工艺的桥梁以及有特殊要求的桥梁 在 质量检评标准 缺乏适宜的技术规定时 在确保工程质量的前提下 可参照相关标准 国内外公路行业或其他行业的标准 规范 按照实际情况制定相应的技术标准 并按规定报主管部门批准 二 桥梁质量等级评定的方法桥梁质量等级评定首先应进行工程划分 然后按照 两级制度 逐级评定 按分定质 的原则进行评定 1 桥梁质量等级评定的工程划分 质量检评标准 按桥涵工程建设规模大小 结构部位和施工工序将建设项目划分为单位工程 分部工程和分项工程 对复杂工程 还可设立子分部工程 单位工程 在建设项目中 根据签订的合同 具有独立施工条件的工程 如独立大桥 中桥 互通式立交应划分为单位工程 分部工程 在单位工程中 应按结构部位 路段长度及施工特点或施工任务划分为若干个分部工程 分项工程 在分部工程中 应按不同的施工方法 材料 工序等划分为若干个分项工程 工程划分应注意规模均衡 主次区别 层次清晰 避免 高分低质 的现象 表1 1和表1 2中给出了 质量检评标准 中关于公路桥涵质量等级评定工程划分的规定 其中小桥和涵洞被划分到路基单位工程 单位工程 分部工程和分项工程的划分表1 1 特大斜拉桥和悬索桥为主体建设项目的工程划分表1 2 2 工程质量评分方法工程质量检验评分以分项工程为基本单元 采用100分制进行 在分项工程评分的基础上 逐级计算各相应分部工程 单位工程 合同段和建设项目评分值 施工单位应对各分项工程按 质量检评标准 所列基本要求 实测项目和外观鉴定进行自检 按 分项工程质量检验评定表 及相关施工技术规范提交真实 完整的自检资料 对工程质量进行自我评定 工程监理单位应按规定要求对工程质量进行独立抽检 对施工单位检评资料进行签认 对工程质量进行评定 建设单位根据对工程质量的检查及平时掌握的情况 对工程监理单位所做的工程质量评分及等级进行审定 质量监督部门 质量检测机构可依据 质量检评标准 对工程质量进行检测评定 1 分项工程质量评分分项工程质量检验内容包括基本要求 实测项目 外观鉴定和质量保证资料四个部分 只有在其使用的原材料 半成品 成品及施工工艺符合基本要求的规定 且无严重外观缺陷和质量 保证资料真实并基本齐全时 才能对分项工程质量进行检验评定 分项工程的评分值满分为100分 按实测项目采用加权平均法计算 存在外观缺陷或资料不全时 须予减分 分项工程评分值 分项工程得分 外观缺陷减分 资料不全减分 1 基本要求检查分项工程所列基本要求 对施工质量优劣具有关键作用 应按基本要求对工程进行认真检查 经检查不符合基本要求规定时 不得进行工程质量的检验和评定 2 实测项目计分对规定检查项目采用现场抽样方法 按照规定频率和下列计分方法对分项工程的施工质量直接进行检测计分 检查项目除按数理统计方法评定的项目以外 均应按单点 组 测定值是否符合标准要求进行评定 并按合格率计分 检查项目分为一般项目和关键项目 涉及结构安全和使用功能的重要实测项目为关键项目 在 质量检评标准 中以 标志 其合格率不得低于90 属于工厂加工制造的桥梁金属构件不低于95 机电工程为100 除关键项目外的其他项目均为一般项目 对少数实测项目还有规定极值的限制 这是指任一单个检测值都不能突破的极限值 不符合要求时该实测项目为不合格 所在分项工程可直接判为不合格 并要求必须进行返工处理 采用 质量检评标准 附录B至附录I所列方法进行评定的关键项目 不符合要求时则该分项工程评为不合格 3 外观缺陷减分对工程外表状况应逐项进行全面检查 如发现外观缺陷 应进行减分 对于较严重的外观缺陷 施工单位须采取措施进行整修处理 4 资料不全减分分项工程的施工资料和图表残缺 缺乏最基本的数据 或有伪造涂改者 不予检验和评定 资料不全者应予减分 减分幅度视资料不全情况 每款减1 3分 质量保证资料应包括以下六个方面 所用原材料 半成品和成品质量检验结果 材料配合比 拌和加工控制检验和试验数据 地基处理 隐蔽工程施工记录和大桥 隧道施工监控资料 各项质量控制指标的试验记录和质量检验汇总图表 施工过程中遇到的非正常情况记录及其对工程质量影响分析 施工过程中如发生质量事故 经处理补救后 达到设计要求的认可证明文件等 分项工程的施工资料和图表残缺 缺乏最基本的数据 或有伪造涂改者 不予检验和评定 资料不全者应予减分 减分幅度视资料不全情况 每款减1 3分 分部工程和单位工程质量评分进行分部工程和单位工程评分时 采用加权平均值计算法确定相应的评分值 3 合同段和建设项目工程质量评分合同段和建设项目工程质量评分值按 公路工程竣 交 工验收办法 计算 3 工程质量等级评定工程质量等级评定分为合格与不合格 应按分项工程 分部工程 单位工程 合同段和建设项目逐级评定 1 分项工程质量等级评定分项工程评分值不小于75分者为合格 小于75分者为不合格 机电工程 属于工厂加工制造的桥梁金属构件不小于90分者为合格 小于90分者为不合格 评定为不合格的分项工程 经加固 补强或返工 调测 满足设计要求后 可以重新评定其质量等级 但计算分部工程评分值时按其复评分值的90 计算 2 分部工程质量等级评定所属各分项工程全部合格 则该分部工程评为合格 所属任一分项工程不合格 则该分部工程为不合格 3 单位工程质量等级评定所属各分部工程全部合格 则该单位工程评为合格 所属任一分部工程不合格 则该单位工程为不合格 4 合同段和建设项目质量等级评定合同段和建设项目所含单位工程全部合格 其工程质量等级为合格 所属任一单位工程不合格 则合同段和建设项目为不合格 四 桥梁养护管理检查与评定 一 桥梁检查的一般规定桥梁检查分为经常检查 定期检查和特殊检查 1 经常检查 主要指对桥面设施 上部结构 下部结构及附属构造物的技术状况进行的检查 2 定期检查 为评定桥梁使用功能 制订管理养护计划提供基本数据 对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况进行的全面检查 它为桥梁养护管理系统搜集结构技术状态的动态数据 3 特殊检查 特殊检查是查清桥梁的病害原因 破损程度 承载能力 抗灾能力 确定桥梁技术状况的工作 特殊检查分为专门检查和应急检查 专门检查 根据经常检查和定期检查的结果 对需要进一步判明损坏原因 缺损程度或使用能力的桥梁 针对病害进行专门的现场试验检测 验算与分析等鉴定工作 应急检查 当桥梁受到灾害性损伤后 为了查明破损状况 采取应急措施 组织恢复交通 对结构进行的详细检查和鉴定工作 桥梁管养单位应对辖区内所有桥梁建立 桥梁基本状况卡 将有关信息输入数据库 建立永久性档案 二 经常检查 1 经常检查的周期根据桥梁技术状况而定 一般每月不得少于一次 汛期应加强不定期检查 2 经常检查采用目测方法 也可配以简单工具进行测量 当场填写 桥梁经常检查记录表 现场要登记所检查项目的缺损类型 估计缺损范围及养护工作量 提出相应的小修保养措施 为编制辖区内的桥梁养护 小修保养 计划提供依据 3 经常检查中发现桥梁重要部件存在明显缺损时 应及时向上级提交专项报告 三 定期检查 1 定期检查周期根据技术状况确定 最长不得超过三年 新建桥梁交付使用一年后 进行第一次全面检查 临时桥梁每年检查不少于一次 2 在经常检查中发现重要部 构 件的缺损明显达到三 四 五类技术状况时 应立即安排一次定期检查 3 定期检查以目测观察结合仪器观测进行 必须接近各部件仔细检查其缺损情况 四 特殊检查 1 特殊检查应委托有相应资质和能力的单位承担 2 在下列情况下应作特殊检查 发生意外情况时 3 特殊检查应根据桥梁的破损状况和性质 采用仪器设备进行现场测试 荷载试验及其他辅助试验 针对桥梁现状进行检算分析 形成鉴定结论 4 实施专门检查前 承担单位负责检查的工程师应充分收集资料 包括设计资料 设计文件 计算所用的程序及计算结果 竣工图 材料试验报告 施工记录 历次桥梁定期检查和特殊检查报告 以及历次维修资料等 原资料如有不全或疑问时 可现场测绘构造尺寸 测试构件材料组成及性能 勘察水文地质情况等 5 桥梁特殊检查应根据需要对以下方面问题做出鉴定 桥梁结构材料缺损状况 包括对材料物理 化学性能退化程度及原因的测试鉴定 结构或构件开裂状态的检测及评定 桥梁结构承载能力 包括桥梁抵抗洪水 流水 风 地震及其他地质灾害等能力的检测鉴定 6 桥梁结构材料缺损状况鉴定 可根据鉴定要求和缺损的类型 位置 选择表面测量 无破损检测和局部取试样等有效可靠的方法 试样应在有代表性构件的次要部位获取 7 桥梁结构检算及承载力试验 应按国家及行业有关标准和技术规范进行 8 桥梁抗灾能力鉴定 一般采用现场测试与检算的方法 特别重要的桥梁可进行模拟试验 9 原设计条件已经变化的 所有鉴定都应针对当时桥梁的实际状况 不能套用原设计的资料数据 10 特殊检查报告包括下列主要内容 概述检查的一般情况 包括桥梁的基本情况 检查的组织 时间 背景和工作过程等 描述目前的桥梁技术状况 包括现场调查 试验与检测的项目及方法 检测数据与分析结果和桥梁技术状况评价等 详细叙述检查部位的损坏程度及原因 并提出结构部件和总体的维修 加固或改建的建议方案 五 桥梁评定桥梁评定分为一般评定和适应性评定 1 一般评定是依据桥梁定期检查资料 通过对桥梁各部件技术状况的综合评定 确定桥梁的技术状况等级 提出各类桥梁的养护措施 2 适应性评定包括以下内容 依据桥梁定期及特殊检查资料 结合试验与结构受力分析 评定桥梁的实际承载能力 通行能力 抗洪能力 提出桥梁养护 改造方案 3 一般评定由负责定期检查者进行 适应性评定应委托有相应资质及能力的单位进行 第二部分桥梁建设中试验检测 一 石料二 混凝土三 钢材四 预应力筋用锚具 夹具 连接器试验检测五 桥梁支座试验检测 一 石料桥涵工程石料制品有片石 块石 粗料石 桥涵工程使用的石料主要用于砌体工程 如桥涵拱圈 墩台 基础 锥坡等 对石料的要求 物理 几何尺寸 力学性能要求 一 桥涵结构物所用石料的要求1 物理 几何尺寸要求石料应符合设计规定的类别和强度 石质应均匀 不易风化 无裂纹 一月份平均气温低于 10 的地区 除干旱地区的不受冰冻部位外 所用石料及混凝土材料须通过冻融试验 抗冻性指标合格后方可使用 累年最冷月份平均气温低于或等于 10 的地区 所用的石料抗冻性指标应符合表3 1的规定 石料的抗冻性指标表3 1 注 抗冻性指标系指材料在含水饱和状态下经 15 的冻结与融化的循环次数 试验后的材料应无明显损伤 裂缝 脱层和边角损坏 其强度不低于试验前的0 75倍 根据以往实践经验证明材料确有足够抗冻性能者 可不作抗冻试验 石料应具有耐风化和抗侵蚀性 用于浸水或气候潮湿地区的受力结构的石材的软化系数不应低于0 8 片石 一般指用爆破或楔劈法开采的石块 厚度不应小于150mm 用作镶面的片石 应选择表面较平整 尺寸较大者 并应稍加修整 块石 形状应大致方正 上下面大致平整 厚度200 300mm 宽度为厚度的1 0 1 5倍 长度为厚度的1 5 3 0倍 如有锋棱锐角 应敲除 用作镶面的块石 应由外露面四周向内稍加修凿 后部可不修凿 但应略小于修凿部分 粗料石 外形应方正 呈六面体 厚度200 300mm 宽度为厚度的1 0 1 5倍 长度为厚度的2 5 4 0倍 表面凹陷深度不大于20mm 用作镶面的粗料石 料石长度应比相邻顺石宽度至少大150mm 修凿面每100mm长须有錾路4 5条 侧面修凿面应与外露面垂直 正面凹陷深度不应超过15mm 镶面粗料石的外露面如带细凿边缘时 细凿边缘的宽度应为30 50mm 2 力学性能要求石料强度 试件规格及换算应符合设计要求 石料强度的测定应按现行 公路工程岩石试验规程 JTGE41 2005 执行 二 石料的单轴抗压强度 JTGE41 2005 T0221 2005 石料的抗压强度是反映石料力学性质的主要指标之一 本试验是测定规则形状石料试件单轴抗压强度的方法 桥梁工程中的石料强度等级对应的是边长为70mm 70mm 70mm的立方体试件 试件的含水状态要在试验报告中注明 软化性是指含水状态对石料强度的影响 用软化系数表示 1 试件制备边长为70mm 2mm立方体试件 每组试件共6个 有显著层理的石料 分别沿平行和垂直层理方向各取试件6个 试件上 下端面应平行和磨平 试件端面的平面度公差应小于0 05mm 端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过0 25 2 试验步骤 1 对试件编号 用游标卡尺在立方体试件顶面和底面上各量取其边长 精确至0 1mm 以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积 2 试件的含水状态可根据需要选择烘干状态 天然状态 饱和状态 试件的烘干方法 将试件放入温度为105 110 的烘箱内烘至恒量 烘干时间一般为12 24h 取出置于干燥器内冷却至室温 20 2 称其质量 精确至0 1g 的算术平均值计算其承压面积 2 试件的含水状态可根据需要选择烘干状态 天然状态 饱和状态 试件的烘干方法 将试件放入温度为105 110 的烘箱内烘至恒量 烘干时间一般为12 24h 取出置于干燥器内冷却至室温 20 2 称其质量 精确至0 1g 试件的强制饱和可任选如下一种方法 用煮沸法饱和试件 将称量后的试件放入水槽 注水至试件高度的一半 静置2h 再加水使试件浸没 煮沸6h以上 并保持水的深度不变 煮沸停止后静置水槽 待其冷却 取出试件 用湿纱布擦去表面水分 立即称其质量 用真空抽气法饱和试件 将称量后的试件置于真空干燥器中 注入洁净水 水面高出试件顶面20mm 开动抽气机 抽气时真空压力需达100kPa 保持此真空状态直至无气泡发生时为止 不少于4h 经真空抽气的试件应放置在原容器中 在大气压力下静置4h 取出试件 用湿纱布擦去表面水分 立即称其质量 3 按石料强度性质 选定合适的压力机 将试件置于压力机的承压板中央 对正上 下承压板 不得偏心 4 以0 5 1 0MPa s的速率加荷直至破坏 记录破坏荷载及加载过程中出现的现象 抗压试件试验的最大荷载记录以N为单位 精度l 4 石料抗压强度的计算抗压强度按下式计算 式中 Ri 第i个试件的抗压强度 MPa Pi 第i个试件的极限破坏荷载 N Ai 第i个试件的截面积 mm2 石料的软化系数按下式计算 式中 Kp 软化系数 Rw 石料水饱和状态下的单轴抗压强度 MPa Rd 石料烘干状态下的单轴抗压强度 MPa 单轴抗压强度试验结果应同时列出每个试件的试验值及同组石料单轴抗压强度的平均值 有显著层理的石料 分别报告垂直与平行层理方向试件强度的平均值 计算值精确至0 1MPa 三 石料抗冻性试验 JTGE41 2005 T0241 1994 石料的抗冻性试验是指试件在浸水条件下 经多次冻结和融化交替作用后测定试件的质量损失和单轴饱水抗压强度的变化 石料的抗冻性是用来评估石料在饱和状态下经受规定次数的冻融循环后抵抗破坏的力 分别用质量损失率和冻融系数表示 评价石料抗冻性好坏有三个指标 冻融循环后强度变化 质量损失 外观变化 冻融试后的材料无明显损伤 裂缝 脱层和边角损坏 冻融后的质量损失率不大于2 强度不低试验前的0 75倍 冻融系数大于75 时 为抗冻性好的石料 1 试样制备边长为 70mm 2mm立方体试件 每组试件不应少于3个 此外再制备同样试件3个 用于做冻融系数试验 2 试验步骤 1 对试件编号 用放大镜详细检验 并作外观描述 然后量出每个试件的尺寸 计算受面积 将试件放入烘箱 在105 110 下烘至恒量 烘干时间一般为12 24h 待在干燥器冷却至室温后取出 立即称其质量m 精确至0 01g 以下皆同此 2 将称量后的试件置于盛水容器内 先注水至试件高度的1 4处 以后每隔2h分别注至试件高度的l 2和3 4处 6h后将水加至高出试件顶面20mm 以利试件空气逸出 试件部被水淹没后再自由吸水48h 3 取出吸水饱和试件 擦去表面水分 放在铁盘中 试件与试件之间应留有一定间距 冰箱温度下降到 15 时 将铁盘连同试件一起放入冰箱 并立即开始计时 冻结4h后取试件 放人20 5 的水中融解4h 如此反复冻融至规定次数为止 4 每隔一定的冻融循环次数 如10次 15次 25次等 详细检查各试件有无剥落 裂缝 分层及掉角等现象 并记录检查情况 5 称量冻融试验后的试件饱水质量m f 再将其烘干至恒量 称其质量mf 并按单轴抗压强度试验方法测定冻融试验后的试件饱水抗压强度 另取3个未经冻融试验的试件测定其饱水抗压强度 3 质量损失率计算试件冻融后的质量损失率按下式计算 精确至0 01 式中 L 冻融后的质量损失率 ms 试验前烘干试件的质量 g mf 试验后烘干试件的质量 g 冻融后的质量损失率取3个试件试验结果的算术平均值 4 冻融后的吸水率计算冻融后的吸水率按下式计算 试验结果精确至0 1 式中 石料冻融后的吸水率 m f 冻融试验后的试件饱水质量 g 其他符号意义同前 5 冻融系数计算冻融系数按下式计算 精确至0 01 式中 Kf 冻融系数 Rf 若干次冻融试验后的试件饱水抗压强度 MPa Rs 未经冻融试验的试件饱水抗压强度 MPa 二 混凝土普通混凝土的配制原材料要求 水泥 水 集料 外加剂 掺和料 及混凝土的力学性质 抗压强度 轴心抗压强度 静力受压弹性模量 抗弯拉强度 劈裂抗拉强度 一 混凝土的配制原材料混凝土工程所用的各种原材料 均应符合现行国家或行业标准的规定 并应在进场时对其性能和质量进行检验 1 水泥选用含碱量不大于0 6 的低碱水泥 2 细集料1 细集料技术指标细集料宜采用级配良好 质地坚硬 颗粒洁净且粒径小于5mm的河砂 3 粗集料粗集料宜采用质地坚硬 洁净 级配合理 粒形良好 吸水率小的碎石或卵石 4 水符合国家标准的饮用水可直接作为混凝土的拌制和养护用水 当采用其他水源泉或对水质有疑问时 应对水质进行检验 二 混凝土性能试验试件尺寸及数量试件的尺寸应根据混凝土中集料的最大粒径按表3 9选定 混凝土性能试验试件尺寸及数量表3 9 三 混凝土性能试验设备1 搅拌机自由式或强制式搅拌机 2 振动台3 压力试验机或万能试验机4 试模5 捣棒捣棒为直径16mm 长约600mm 并具有半球形端头的钢质圆棒 6 钢垫板厚度至少为25mm 表面硬度大于等于55HRC 四 混凝土试件制作及现场取样方法1 试件成型1 混凝土试件制作应符合的规定 1 成型前 应检查试模尺寸并符合表3 2中的有关规定 尤其是对高强混凝土 应格外重视检查试模的尺寸是否符合试模标准的要求 特别应检查150mm 150mm 150mm试模的内表面平整度和相邻面夹角是否符合要求 试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂 2 普通混凝土力学性能试验每组试件所用的拌和物应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取样 取拌和物的总量至少应比所需量多20 以上 并取出少量混凝土拌和物代表样 在5min内进行坍落度或维勃试验 认为品质合格后 在15min内开始制件 3 在试验室拌制混凝土时 其材料用量应以质量计 称量的精度 集料为 1 水 水泥 掺和料和外加剂为 0 5 4 根据混凝土拌和物的稠度确定混凝土成型方法 对于坍落度小于25mm的混凝土 可采用直径为25mm的插入式振捣棒成型 对于坍落度大于25mm且小于70mm的混凝土宜用标准振动台振实 对于坍落度大于70mm的混凝土宜用振捣棒人工捣实 检验现浇混凝土或预制构件的混凝土 试件成型方法宜与实际采用的方法相同 2 普通混凝土力学性能试验每组试件所用的拌和物应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取样 取拌和物的总量至少应比所需量多20 以上 并取出少量混凝土拌和物代表样 在5min内进行坍落度或维勃试验 3 在试验室拌制混凝土时 其材料用量应以质量计 称量的精度 集料为 1 水 水泥 掺和料和外加剂为 0 5 4 根据混凝土拌和物的稠度确定混凝土成型方法 试件成型方法宜与实际采用的方法相同 2 混凝土试件制作的步骤 略 2 试件的养护 1 湿布覆盖表面保湿 2 采用标准养护的试件 应在温度为20 5 相对湿度大于50 的环境下 静置一至二昼夜 3 同条件养护试件的拆模时间可与实际构件的拆模时间相同 拆模后 试件仍需保持同条件养护 4 标准养护龄期为28d 从搅拌加水开始 非标准养护龄期一般为 1d 3d 7d 60d 90d和180d 四 混凝土立方体抗压强度试验方法1 试验步骤 1 混凝土抗压强度试件应同龄期者为一组 每组为3个同条件制作和养护的混凝土试块 2 取出试件 检查其尺寸形状 相对两面应平行 3 以成型时侧面为上下受压面 试件中心应与压力机几何对中 4 强度等级小于C30的混凝土取0 3 0 5MPa s的加荷速度 强度等级大于C30小于C60时 则取0 5 0 8MPa s的加荷速度 强度等级大于C60的混凝土取0 8 1 0MPa s的加荷速度 当试件接近破坏而开始迅速变形时 应停止调整试验机油门 直至试件破坏 记下破坏极限荷载F N 2 试验结果 1 混凝土立方体试件抗压强度按下式计算 式中 fcu 混凝土立方体抗压强度 MPa F 极限荷载 N A 受压面积 mm2 五 混凝土棱柱体抗压弹性模量试验方法本方法规定了测定水泥混凝土在静力作用下的受压弹性模量方法 水泥混凝土的受压弹性模量取轴心抗压强度1 3时对应的弹性模量 1 仪器设备 1 微变形测量仪 千分表2个 0级或者级 或精度不低于0 001mm的其他仪表 如引伸计 2 微变形测量仪固定架两对 标距为150mm 3 钢尺 量程600mm 分度值为1mm 502胶水 铅笔和秒表等 2 试验步骤 1 试件尺寸与棱柱体轴心抗压强度试件尺寸相同 应符合表3 9规定 2 每组为同龄期同条件制作和养护的试件6根 其中3根用于测定轴心抗压强度 提供弹性模量试验的加荷标准 另3根则作弹性模量试验 试件取出后 用湿毛巾覆盖并及时进行试验 保持试件干湿状态不变 擦净试件 量出尺寸并检查外形 尺寸量测精确至1mm 试件不得有明显缺损 端面不平时须先抹平 3 取3根试件进行轴心抗压强度试验 计算棱柱体轴心抗压强度值fcp 4 取另3根试件作抗压弹性模量试验 微变形测量仪应安装在试件两侧的中线上并对称于试件两侧 5 将试件移于压力机球座上 几何对中 加荷方法见图3 6 6 调整试件位置 开动压力机 当上压板与试件接近时 调整球座 使接触均衡 加荷至基准应力为0 5MPa对应的初始荷载值F0 保持恒载60s 并在以后的30s内记录两侧变形量测仪的读数 应立即以0 6MPa s 0 4MPa s的加荷速率连续均匀加荷至1 3轴心抗压强度fcp对应的荷载值Fa 保持恒载60s并在以后的30s内记录两侧变形量测仪的读数 7 以上读数应与它们的平均值相差在20 以内 否则应重新对中试件后重复 6 的步骤 如果无法使差值降低到20 以内 则此次试验无效 8 预压 确认步骤 7 后 以相同的速度卸荷至基准应力0 5MPa对应的初始荷载值F0并持荷60s 以相同的速度加荷至荷载值Fa 再保持60s恒载 最后以相同的速度卸荷至初始荷载F0 至少进行两次预压循环 9 在完成最后一次预压后 保持60s初始荷载值F0 在后续的30s内记录两侧变形量测仪的读数 再用同样的加荷速度加荷至荷载值Fa 再保持60s恒载 并在后续的30s内记录两侧变形量测仪的读数读数 10 卸除微变形量测仪 以同样的速度加荷至破坏 记下破坏极限荷载F N 如果试件的轴心抗压强度与fcp之差超过fcp的20 时 应在报告中注明 3 试验结果混凝土抗压弹性模量Ec按下式计算 式中 Ec 混凝土抗压弹性模量 MPa Fa 终荷载 N 1 3fcp时对应的荷载值 F0 初荷载 N 0 5MPa时对应的荷载值 L 测量标距 mm A 试件承压面积 mm n 最后一次加荷时 试件两侧在Fa及F0作用下变形差的平均值 mm Fa时标距间试件变形 mm F0时标距间试件变形 mm 以3根试件试验结果的算术平均值为测定值 六 混凝土抗弯拉强度试验方法1 仪器设备 1 压力试验机或万能试验机 2 抗弯拉试验装置 及三分点处双点加荷和三点自由支承式混凝土抗弯拉强度与抗弯拉弹性模量试验装置 2 试验步骤 1 试件尺寸应符合表3 2规定 同时在试件长向中部l 3区段内表面不得有直径超过5mm 深度超过2mm的孔洞 混凝土抗弯拉强度试件应取同龄期者为一组 每组3根同条件制作和养护的试件 2 试件取出后 用湿毛巾覆盖并及时进行试验 保持试件干湿状态不变 在试件中部量出其宽度和高度 精确至1mm 3 调整两个可移动支座 将试件安放在支座上 试件成型时的侧面朝上 几何对中后 务必使支座及承压面与活动船形垫块的接触面平稳 均匀 否则应垫平 4 加荷时 应保持均匀 连续 当混凝土强度等级小于C30时 加荷速度为0 3 0 5MPa s 当混凝土的强度等级大于C30小于C60时 加荷速度为0 5 0 8MPa s 当混凝土的强度等级大于等于C60时 加荷速度为0 8 1 0MPa s 当试件接近破坏而开始迅速变形时 不得调整试验机油门 直至试件破坏 记下破坏极限荷载F N 5 记录下最大荷载和试件下边缘断裂位置 3 试验结果当断面发生在两个加荷点之间时 抗弯拉强度ff按下式计算 式中 ff 抗弯拉强度 MPa F 极限荷载 N L 支座间距离 mm b 试件宽度 mm h 试件高度 mm 以3个试件测值的算术平均值为测定值 3个试件中最大值或最小值中如有一个与中间值之差超过中间值的15 则把最大值和最小值舍去 以中间值作为试件的抗弯拉强度 如最大值和最小值与中间值之差值均超过中间值的15 则该组试验结果无效 七 混凝土立方体劈裂抗拉强度试验方法1 仪器设备劈裂钢垫条和三合板 或纤维板垫层 钢垫条顶面为半径75mm的弧形 长度不短于试件边长 木质三合板或纤维板垫层的宽度为20mm 厚度为3 4mm 长度不小于试件长度 垫条不得重复使用 2 试验步骤 1 混凝土抗压强度试件应同龄期者为一组 每组为3个同条件制作和养护的混凝土试块 2 养护至试验龄期时 自养护室取出试件 应尽快试验 避免其湿度变化 检查外观 在试件中部画出劈裂面位置线 劈裂面与试件成型时的顶面垂直 尺寸测量精确至1mm 3 试件放在球座上 几何对中 放妥垫条层垫条 其方向与试件成型时的顶面垂直 4 当混凝土强度等级小于C30时 加荷速度为0 02 0 05MPa s 当混凝土强度等级大于等于C30且小于C60时 加荷速度为0 05 0 08MPa s 当混凝土强度等级大于等于C60时 加荷速度为0 08 0 10MPa s 当试件接近破坏而开始迅速变形时 不得调整试验机油门 直至试件破坏 记下破坏极限荷载F N 5 记录下最大荷载和试件下边缘断裂位置 3 试验结果当断面发生在两个加荷点之间时 抗弯拉强度ff按下式计算 式中 ff 抗弯拉强度 MPa F 极限荷载 N L 支座间距离 mm b 试件宽度 mm h 试件高度 mm 以3个试件测值的算术平均值为测定值 3个试件中最大值或最小值中如有一个与中间值之差超过中间值的15 则把最大值和最小值舍去 以中间值作为试件的抗弯拉强度 如最大值和最小值与中间值之差值均超过中间值的15 则该组试验结果无效 八 试验报告试验报告应包括以下内容 1 要求检测的项目名称和执行标准 2 原材料的品种 规格和产地 3 试验日期及时间 4 仪器设备的名称 型号及编号 5 环境温度和湿度 6 试验检测情况及结果 7 要说明的其他内容 三 钢材钢材具有优异的力学性能和加工性能 广泛应用于各种不同类型的桥涵工程结构 本节主要讨论钢材的力学性能 加工性能及相应的试验检测方法等 一 主要力学性能和加工性能1 屈服强度ReL2 抗拉强度R 3 规定塑性延伸强度Rp4 断后伸长率A5 最大力总伸长率Agt6 弯曲性能7 应力松弛性能8 疲劳性能9 冲击性能10 钢筋连接 二 试验方法1 拉伸试验1 屈服强度 2 抗拉强度3 规定塑性延伸强度 4 断后伸长率5 最大力总延伸率 拉伸试验一般在室温10 35 范围内进行 对温度要求严格的试验 试验温度应为23 5 试验速率选择采用应变速率控制 方法A 或应力速率控制 方法B 应变速率控制可以使用引伸计测量试样的应变来达到 也可以通过控制试验机横梁位移速率来达到 应力速率控制是用拉伸力除以试样的原始截面面积得到应力 通过控制拉伸力的速率来达到控制应力速率 1 屈服强度方法A 应变速率可以取0 00025s 1 相对误差 20 方法B 弹性模量E 1 5 105MPa时 应力速率取 20MPa s 1 弹性模量E 1 5 105MPa时 应力速率取 60MPa s 1 对于有明显屈服现象的钢材 可以采用下列的图解法和指针法测定 2 抗拉强度采用方法A控制试验速率 应变速率可以取0 0067s 1 相对误差 20 来测定 3 规定塑性延伸强度采用方法A控制试验速率 用引伸计测量应变时 应变速率可以取0 00025s 1 相对误差 20 也可以换算成横梁位移速率 在试验得到的应力 延伸率曲线图 图3 10 上 画一条与曲线的弹性直线段部分平行 且在延伸轴上与此直线段的距离等效于规定塑性延伸率 例如0 29 6的直线 此平行线与曲线的交截点给出相应于所求规定塑性延伸强度的力 将此力除以试样原始横截面积得到规定塑性延伸强度 4 断后伸长率采用方法A控制试验速率 应变速率可以取0 0067s 1 相对误差 20 0 4min 1 相对误差 20 采用方法B控制试验速率 在测定屈服强度或塑性延伸强度后 试验速率可以用不大于0 008s 1叫的应变速率 试样被拉伸断裂后 应将其断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上 并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测量试样断后标距 按前面的定义计算断后伸长率 即断后标距减去原始标距 然后除以原始标距 5 最大力总延伸率采用方法A控制试验速率 应变速率可以取0 0067s 1 相对误差 20 0 4min 1 相对误差 20 采用方法B控制试验速率 在测定屈服强度或塑性延伸强度后 试验速率可以用不大于0 008s 1的应变速率 拉伸试验中 用引伸计得到力一延伸曲线图上测定最大力时的总延伸 该总延伸除以引伸计标距 得到最大力总延伸率 如有些钢材在最大力时曲线呈现一平台 则取曲线平台中点的最大力对应的总延伸 用该总延伸除以引伸计标距 2 弯曲试验钢材的弯曲性能可以通过弯曲试验获得 弯曲试验应该按照国家标准 金属材料弯曲试验方法 GB T232 2010 进行 弯曲试验应在配备弯曲装置的试验机或压力机上进行 弯曲装置可以取以下弯曲装置之一 支辊式弯曲装置 图3 14 V形模具式弯曲装置 虎钳式弯曲装置或翻板式弯曲装置 通常可采用支辊式弯曲装置进行弯曲试验 支辊式弯曲装置的支辊长度应大于试样宽度或直径 支辊应具有足够的硬度 除非另有规定 支辊间距离应按下式确定 并在试验过程中保持不变 L d 3a 0 5a弯曲压头直径应按相关产品标准的有关规定来确定 弯曲压头宽度应大于试样宽度或直径 并具有足够的硬度 试验一般在10 35 的室温范围内进行 对温度要求严格的试验 试验温度应为23 5 3 反复弯曲试验直径或厚度为0 3 l0mm 包括10mm 金属线材的弯曲性能可以通过反复弯曲试验获得 反复弯曲试验的试样应尽可能平直 必要时可以对试样进行矫直 反复弯曲试验机的工作原理和构造示意图见图3 16 试验一般应在室温l0 35 下进行 对温度要求严格的试验 试验温度应为23 5 试验程序 1 根据线材直径 选择圆柱支座半径 圆柱支座顶部至拨杆底部距离及拨杆孔直径 2 使弯曲臂处于垂直位置 将试样由拨杆孔插入 下端用夹块夹紧 并使试样垂直于圆柱支座轴线 3 将试样由垂直位置向任一方向弯曲90 再弯曲至起始位置 作为一次弯曲 4 将试样向相反方向弯曲90 再弯曲至起始位置 作为又一次弯曲 5 依次向相反方向进行连续不问断的反复弯曲 直至达到规定的弯曲次数或出现肉眼可见裂纹为止 或者试样完全断裂为止 试样断裂的最后一次弯曲不计人弯曲次数 钢材具有优异的力 三 钢材产品检验1 钢筋混凝土用钢筋1 热轧带肋钢筋 1 力学性能 2 弯曲性能 3 其他检验项目根据工程使用要求 还可以进行其他项目如反向弯曲性能 疲劳性能 焊接性能和表面质量等的检验 2 热轧光圆钢筋 1 力学性能 2 弯曲性能 3 其他检验项目2 预应力混凝土用钢棒 1 力学性能 2 弯曲性能 3 应力松弛性能 4 其他检验项目3 预应力混凝土用钢绞线 1 力学性能 2 应力松弛性能 3 其他检验项目4 预应力混凝土用螺纹钢筋 1 力学性能 2 应力松弛性能 3 其他检验项目5 碳素结构钢 1 力学性能 2 弯曲性能 3 冲击试验6 低合金高强度结构钢 1 力学性能 2 弯曲性能 3 冲击试验7 桥梁用结构钢 1 力学性能 2 弯曲性能 3 冲击试验8 钢筋焊接连接9 钢筋机械连接 四 预应力筋用锚具 夹具 连接器试验检测 一 产品分类 代号及标记1 产品分类 代号2 标记二 预应力筋用锚具 夹具 连接器的力学性能要求 三 预应力筋用锚具 夹具 连接器的试验方法四 预应力筋用锚具 夹具 连接器试验检测1 试验准备预应力筋 锚具 夹具 连接器组装件试验之前必须进行单根预应力钢绞线 母材 的力学性能试验 母材试样不应少于6根 2 试验用设备静载试验 周期荷载试验 疲劳荷载试验用设备 一般由加载千斤顶 荷载传感器 承力台座 架 液压油泵源及控制系统组成 3 静载锚固性能试验夹具 连接器与锚具试验方法基本相同 以下介绍的试验方法均以锚具为例 1 试样准备试样数量 组装件3个 6个锚环及相配套的夹片 钢绞线 2 组装组装前必须把锚固零件擦拭干净 然后将钢绞线 锚具与试验台组装 如图4 l所示 使每根钢绞线受力均匀 初应力为预应力钢材抗拉强度标准值的5 10 3 加载 1 加载速率为100Mpa min 2 以预应力钢绞线抗拉强度标准值的20 40 60 80 分4级等速加载 3 加载到钢绞线抗拉强度标准值的80 后 持荷1h 4 持荷1h后用低于100Mpa min的加载速率缓慢加载至试样破坏 4 试验过程中测量项目 1 预应力筋受拉段长度 2 固定端或张拉端的有代表性的若干根钢绞线 一般取3 4根 下同 相对位移初始值 3 固定端或张拉端的有代表性的若干夹片 一般取3 4个 下同 相对位移初始值 4 按施加荷载的前4级 20 40 60 80 逐级测量钢绞线相对位移衄 夹片相对位移 5 在预应力筋达到0 8时 持荷1h 在此持荷期间 每隔20 30min测量1次钢绞线相对位移 夹片相对位移 6 测量试样破断后钢绞线相对位移 夹片相对位移 如图4 2所示 5 试验过程中观察项目 1 观察 与预应力筋的受力增量是否成比例变化 判断 若不成比例变化 应检查预应力钢绞线是否失锚滑动 相关零件 锚环 锚板 是否发生了塑性变形 2 观察在此持荷1h期间 是否保持稳定 锚具的夹片是否出现裂纹和破断 判断 若继续增加 不能稳定 表明已失去可靠锚固能力 3 观察锚具的变形 判断 在静载锚固性能满足后 夹片允许出现微裂和纵向断裂 不允许横向 斜向断裂及碎断 预应力筋达到极限破断时 锚板及其锥形锚孔不允许出现过大塑性变形 锚板中心残余变形不应出现明显挠度 如比预应力筋应力为0 8出时成倍增加 表明已失去可靠的锚固能力 6 记录项目记录试样的破坏部位与形式 7 静载试验结果计算静载试验应连续进行三个组装件的试验 试验结束后需计算锚具效率系数和实测极限拉力时组装件受力长度的总应变 1 交通运输行业标准中锚具效率系数按下式计算 2 国家标准中锚具效率系数按下式计算 3 实测极限拉力时组装件受力长度的总应变按下式计算 式中 实测极限拉力时钢绞线的总应变 破断时钢绞线总伸长量 从初应力 钢绞线抗拉强度标准值的l0 到极限应力时的活塞伸长量 从0张拉至初应力 钢绞线抗拉强度标准值的10 时的钢绞线伸长量理论计算值 夹持计算长度内 钢绞线相对试验锚具 连接器 的实测位移量 钢绞线夹持计算长度 即两端锚具 连接器 的端头起夹点之间的距离 4 夹具的效率系数按下式计算 式中 预应力筋一夹具组装件的实测极限拉力 锚具组装件中各根预应力筋计算极限拉力之和 8 试验结果每个组装件的试验结果均应满足力学性能要求 不得进行平均 五桥梁支座试验检测 一 产品分类 代号及标记1 分类 代号2 板式橡胶支座标记3 盆式支座标记4 球型支座标记 二 桥梁支座的力学性能要求 三 桥梁支座的试验方法1 桥梁支座试验前的准备工作1 试样准备桥梁支座成品力学性能试验应采用实体支座 当试验设备能力受到限制时 经与用户协商可选用小型支座或特制试样进行试验 2 试样停放与试验条件试样在标准温度为23 5 的试验室内停放24h 并在该标准温度内进行试验 3 试验用设备 仪器 1 压力试验机的示值相对误差最大允许值为 1 0 并应具有正确的加载中心 加载时应平稳无震动 压力机的使用负荷可在其满负荷的0 4 90 内 2 试验中使用的测量仪表应定期检定 3 试验中使用的带有测力装置的千斤顶 其千斤顶和测力计的使用负荷可在其满量程的1 90 范围内 2 板式橡胶支座试验方法板式橡胶支座试验检测项目为抗压弹性模量 抗剪弹性模量 抗剪黏结性能 抗剪老化 摩擦系数 转角 极限抗压强度试验以及外观质量及尺寸检测 1 抗压弹性模量试验抗压弹性模量试验计算承载