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道路与桥梁检测技术 1 第一章绪论 2 概述 试验 已知某种事物 为了了解它的性能或者结果而进行的尝试性操作 亦指为了察看某事的结果或某物的性能而从事某种活动 这里要注意 试验 与 实验 的区别 实验 为了检验某种科学理论或假设而进行某种操作或从事某种活动 实验 是对抽象的知识理论所做的现实操作 用来证明它正确或者推导出新的结论 实验 是相对于知识理论的实际操作 试验 是对事物或社会对象的一种检测性的操作 用来检测正常操作或临界操作的运行过程 运行状况等 试验 是就事论事的 试验都是实验 实验比试验的范围宽广 3 概述 检测 用指定的方法检验测试某种物体指定的技术性能指标 适用于各种行业范畴的质量评定 标定 使用标准的计量仪器 或者精度更高的仪器 对所使用仪器的准确度 精度 进行检测以检验是否符合标准 4 概述 校准 在规定条件下 为确定测量仪器仪表或测量系统所指示的量值 或实物量具或参考物质所代表的量值 与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作 其目的是通过与标准比较确定测量装置的示值准确性 检定 由法制计量部门或法定授权组织按照检定规程 通过实验提供证明确定测量器具的示值误差满足规定要求的活动 5 概述 校准与检定的区别 校准 不具法制性 是企业自愿溯源的行为 检定 具有法制性 是属法制计量管理范畴的执法行为 校准 主要用以确定测量器具的示值误差 检定 是对测量器具的计量特性和技术要求的全面评定 校准 的依据是校准规范 校准方法 可作统一规定也可自行制定 检定 的依据必须是检定规程 校准 不判断测量器具合格与否 但需要时 可确定测量器具的某一性能是否符合预期的要求 检定 要对所检的测量器具作出合格与否的结论 校准 结果通常是出具校准证书或校准报告 检定 结果合格的出具检定证书 不合格的出具不合格通知书 6 第一章绪论 第一节概述一 道路桥梁检测意义 7 二 道路桥梁主要检测项目1 压实度 灌砂法 环刀法 核子密度仪 钻芯法 无核密度仪压实度 指的是土或其他筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度之比 以百分率表示 压实度是路基路面施工质量检测的关键指标之一 表征现场压实后的密度状况 压实度越高 密度越大 材料整体性能越好 2 平整度 3m直尺 连续平整度仪 颠簸累积仪 激光平整度仪路面平整度指的是路表面纵向的凹凸量的偏差值 路面平整度是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标 主要反映的是路面纵断面剖面曲线的平整性 8 3 弯沉值 贝克曼梁 自动弯沉仪落锤式弯沉仪弯沉值就是荷载对路面作用前后 路面发生变形的大小 计算弯沉值与路面的设计强度有直接的关系 计算弯沉值越小 则强度越高 4 抗滑性 摆式仪 摩擦系数测定车构造深度 铺砂法 激光 路面抗滑性能是指车辆轮胎受到制动时沿表面滑移所产生的力 影响杭滑性能的因素有路面表面特性 路面潮湿程度和行车速度 9 5 几何尺寸 平面偏位 经纬仪 高程 水准仪 宽度 尺量 横坡 水准仪 6 厚度 挖坑及钻芯 雷达测厚 10 7 渗水系数 路面渗水仪8 强度和模量 土基CBR 承载板 贝克曼梁9 路面破损 摄像车 雷达 超声波 道路综合测试车 11 三 道路桥梁检测方法分类1 直接法检测量与检验指标一致 如弯沉值等 2 间接法检测量与检验指标不一致 如压实度等 12 四 检测技术分类1 机械贝克曼梁3m直尺车辙仪摆式仪2 机电机械动作 电器 计算 显示摩擦系数测定车 自动弯沉仪 连续平整度仪3 振动冲击波 反弹位移 锤击 测压实度 强度落锤式弯沉仪 落锤式压实仪 13 4 雷达电磁波发射 接收雷达测厚5 超声波波速水泥混凝土强度 探伤6 射线同位素或粒子 放射性核子湿度密度仪 14 7 激光激光纹理仪 激光弯沉仪 激光平整度仪 车辙仪8 影像路面破损9 红外红外热像仪10 集成综合测试车 15 五 检测仪器 一 摆式摩擦系数测定仪随着交通运输事业的发展 公路 城市道路及机场跑道等路面的防滑问题 已引起有关部门的普遍重视 摆式磨擦系数测定仪 简称摆式仪 是一种测定路面 机场跑道 标线漆等磨擦系数的仪器 也可能过典型路面磨擦系数的测定 作为确定保种轮胎配方的依据之一 本仪器调试方便 操作简单 测试时对交通影响较小 数据也较稳定 且室内外均可使用 16 五 检测仪器 摆式摩擦系数测定仪原理摆式仪是动力摆冲击型仪器 它是根据 摆的位能损失等于安装于摆臂末端橡胶片滑过路面时 克服路面等磨擦所做的功 这一基本原理研制而成 摆式摩擦系数测定仪主要技术参数1 摆动的力矩 615000g mm其中摆重量 1500 30g摆重心矩 410 5mm2 橡胶片对路面的正向静压力 2263g3 摆头倾斜5 处自由放下到摆动停止的次数 不少于70次 4 橡胶片外边缘距摆动中心距离508mm 5 仪器总重约14Kg左右 17 五 检测仪器 适用于测定静止加载时或非常慢的速度加载时路面弹性弯沉值 并能良好的反映出路面的总体强度 路面弯沉值是指在车轮载荷作用下 路面所产生的垂直变形 它是反映路面强度的一项指标 路面结构愈厚 路面材料或路基的强度越高则弯沉值越小 反之则弯沉值越大 因此路面设计 施工 养护 加固等工作中制定一条既经济又合理的方案 路面弯沉值是必不可少的手段 近年来为公路部门广泛应用 18 五 检测仪器 贝克曼梁弯沉仪工作原理路面弯沉仪是采用杠杆原理制成的 用来测定汽车后轴双轮之间的路面弯沉值 路面在负荷作用下形成局部下沉 即垂直变形 路面反映的形状是以负荷点为中心盆形 称之为弯沉盆 当负荷移开后弹性使路面恢复到原状 弯沉盆消失 负荷前后的差值即称为弯沉值 试验证明 总弯沉和弹性弯沉不相等即负荷移开后供应商河北大宏实验仪器有限公司电路面弯沉盆并不完全消失 路面还会存在微量的残余变形 路面弯沉值与车速 温度等因素有密切关系 19 五 检测仪器 贝克曼梁弯沉仪测定步骤 A 将仪器擦净 B 测定选好后 将测定的汽车后轴双轮间隙中心距测点不超过10厘米处 C 将百分表装在百分表之架上 然后弯沉仪移至路面上 使其测端恰好在双轮胎间隙的中心处供应商河北大宏实验仪器有限公司电垂直于车轴中心点 并调水平 用表夹及百分表支架的调平螺丝将百分表读数调至5毫米左右 使指针指零 表的触头抵住测点螺钉中心 并记录其读数B1 D 汽车向前开动 使其后轮在影响半径以外 一般距测定5米左右 此时百分表走动 待百分表读数稳定后 每分钟变得小于0 01mm 记录读数C1 E 用热敏点温计测出并记录下路面的温度t F 将测定结果 记录于下式中 G 根据记录下的读数 计算路面弹性弯沉值 Rt B1 C1 2式中 Rt 路基温度时 路面弹性弯沉值 单位 mm B1 有载荷时百分表读数 单位 mmC1 移去载荷时百分表读数单位 mm 20 五 检测仪器 贝克曼梁弯沉仪主要技术参数 1 总长 3600毫米2 杠杆比2 13 支点至前测点长 2400毫米4 刚度 以轴孔中心为支点 在距支点全长的三分之一处加载200克 其挠度不大于0 05毫米供 5 表精度为0 01毫米量程为1厘米6 此设备材质为铸铝 21 五 检测仪器 颠簸累积式路面平整度测试仪用于检测车辆行驶于路面的颠簸累积值VBI 路面的国际平整度指数IRI 平整度标准差 和行驶质量指数RQI等路面性能指标 主要用于 各等级公路 市政道路和机场跑道的路面施工现场平整度控制和路面施工平整度质量交工 竣工验收为路面养护管理系统 PMS 路网普查进行路面平整度数据采集 22 第一章绪论 23 五 检测仪器 主要用于路面平整度的检测 具有连续测量 自动运算 测量精度高 速度快 显示并打印路面平整度标准差的功能 公路连续式八轮平整度仪 24 第一章绪论 25 第一章绪论 26 手持式落锤弯沉仪适用于受动荷载作用的铁路 公路 机场 城市交通 港口 码头及工业与民用建筑的地基施工质量监控检测 特别适用于场地狭窄地段检测 如路桥 涵 过渡段及路肩的检测 既有线路基等 27 作原理是 在计算机控制下 把一定质量的重锤由液压传动装置提升至一定高度后自由落下 冲击力作用于承载板上并传递到路面 从而对路面施加脉冲荷载 导致路面表面产生瞬时变形 分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形 记录系统将信号传输至计算机 即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆 测试数据可用于反算路面结构层模量 从而科学地评价路面的承载能力 28 五 检测仪器 桩基低应变检测仪 29 五 检测仪器 基桩动测仪低应变 反射波 检测原理反射波法是采用低能量瞬态激振方式在桩顶激振 实测桩顶部的速度时程曲线 通过波动理论分析或频域分析 对桩身完整性进行判定的检测方法 反射波法能检测桩身混凝土的完整性 确定缺陷在桩身中的位置 结合地勘报告 施工工艺及施工记录 还可推定桩身内部缺陷的性质 30 五 检测仪器 31 五 检测仪器 反射波法测桩的示意图如上图所示 其基本原理为 用锤或力棒等激振设备激励桩头 所产生的应力波将沿着桩身向下传播 在传播过程中 如遇到波阻抗界面 将产生声波的反射和透射 应力波反射和透射能量的大小取决于两种介质波阻抗的大小 由波动理论可知 当应力波遇到断裂 离析 缩颈及扩底时 由于波阻抗变小 反射波与入射波初动相位同相 当应力波遇到扩颈 扩底时 波阻抗变大 反射波与入射波的初动相位反相 结合振幅大小 波速高低 反射波到达时间等可对桩的完整性 缺陷程度 位置等作出综合判断 32 五 检测仪器完整桩实测曲线波形反射很规则 波列清晰 桩底反射波较明显 易于读取反射波列到达时间 桩身混凝土平均波速较高 33 五 检测仪器 缩颈桩的实测曲线 波形特征是在桩身缺陷处产生与激振脉冲相同位的第一时间到达t 反射时间较为明显 但整桩波速不会下降 与完整桩波较为一致 34 五 检测仪器 扩径桩由于在桩身有部分扩大的变截面 在实测曲线波形特征在扩径处产生与激振脉冲反相位的第一时间到达t 的反射波 整桩波速与完整桩较为一致 35 五 检测仪器混凝土离析桩实测曲线波形特征是在缺陷处产生与激振脉冲同相位的反射波形 与完整桩波速相比则略有所下降 一般比完整桩的波速低200 300m s 如果严重离析的情况下 反射波峰值更剧烈 波速可能显得更低 36 五 检测仪器桩身夹泥主要是灌注时反扦抽管过高 或孔壁倒塌 造成桩身混凝土夹泥现象 实测曲线 波形特征是在缺陷处与离析桩一样 激振脉冲同相位的反射波形 与完整桩波速相比则有明显下降 一般比完整桩的波速低400 600m s左右 37 五 检测仪器扩底桩与嵌岩桩的实测波形在曲线信号反射时 其反射波的方向是和激振脉冲方向相反 扩底桩和嵌岩桩的波形是一致的 但扩底桩的波形反映是从扩底位置开始算起 直到桩底反射波形出现为止 而嵌岩桩的波形要看桩底嵌岩情况而定 如果嵌岩程度好 桩底的嵌石坚硬完整 其波速比混凝土的波速更为提高 那么嵌岩桩的桩底反射波形是激振脉冲方向是相反的 反之则同相 38 五 检测仪器全断桩实测曲线 波形与其它缺陷桩的波形是不一样 因为断桩所在位置 应力波无法往下传播 主要因在断裂处空气的波阻抗无穷大于混凝土波阻抗 而实测波形多次反射 反射时间间隔一致 并对反射信号就会自由震荡慢慢的衰减下去 故无法找出桩底反射 39 五 检测仪器 桩基超声波检测 40 五 检测仪器超声波透射法的工作原理超声波是弹性波的一种 把混凝土介质视为弹性体 超声波在混凝土中的传播服从弹性波传播规律 混凝土超声波检测主要采用所谓 穿透法 即用一发射换能器发射超声脉冲波 让超声波在混凝土中传播 然后由接收换能器接收 透过混凝土传播的超声波携带有关混凝土材料相关信息 准确测定这些参数的大小变化 可推断混凝土性能 内部结构及其组成情况 41 五 检测仪器基桩超声波检测是在基桩中预埋声测管 在两根声测管中分别放置发射换能器和接收还能器 并在声测管中注满水作为耦合介质 当发射换能器发射超声波 超声波在混凝土中传播后到达接收换能器并被量测记录 由此可计算出混凝土声速 42 五 检测仪器 43 五 检测仪器正常波形首波起跳清晰 幅值 波速高 曲线规则 而在深度7m左右出现明显的超声波异常 异常波形首波起跳点难于辨认 幅值弱波速低 曲线严重畸变 从频谱分析图上看 正常频谱主频约为38kHz 而异常频谱主频约16kHz 从以上分析并结合施工工艺 判断该处存在夹泥或低强度砼等严重缺陷 依据桩身完整性类别判定为 类桩 通过开挖验证 发现在异常部位 确实出现大量的夹泥现象 44 五 检测仪器 45 五 检测仪器从施工资料上看 该桩为人工挖孔桩 桩端持力层为灰岩 岩溶发育 地下水丰富 分析认为由于采用普通灌注 在水未排干或砼浇灌时涌入大量地下水把胶凝物质 水泥 冲洗掉 因此失去了胶凝作用 从而形成离析 对于该类桩 当地下水涌水较大而不能及时排干且地下水位较高 建议采用水下灌注办法 如果水位低或涌水量不大 可以尝试把干水泥与水掺和 使之形成水泥浆 避免涌水冲洗 稀释砼而引起离析现象 46 五 检测仪器 47 五 检测仪器从桩孔施工资料上看 该桩为人工挖孔普通灌注 由于桩孔所处地势较高 施工中未见有地下水 仅见在该部位有溶洞发育 据此初步判断在施工过程中可能出现了漏浆形成空洞 蜂窝 这些空洞 蜂窝对超声波形成阻隔 散射作用而出现异常现象 检测时适逢旱季末 因此考虑到为了不出现误判 决定待雨季水位上升改善检测条件后再复测 在经过若干次的强降雨后进行了复测 从结果上看 各剖面未发现异常现象 见图3 3 2 经对比分析 认为上述蜂窝 小空洞中由于充盈了地下水而使超声波能在桩砼中正常传导 因此表现出正常的声学信息 最后认定该桩在上述部位存在蜂窝 小空洞等缺陷 但缺陷程度轻微 该桩判为 类桩 48 五 检测仪器 49 五 检测仪器从图中看 在2 9m段仅见微弱的超声波信号 其波幅极弱 没有明显的首波起跳点 但波速并没有显著降低 由于该桥所有基桩均约在9m以上 基本上是相同的标高 都有相同的超声波异常特征 于是借助低应变反射波法进行辅助性检测 结果发现这些桩桩身未见明显异常反映 见图3 4 2 且桩底有可辨的同相反射波 持力层为含砾泥岩 据此判断