第4章_桥涵工程检测1

4 1概述桥梁工程检测的主要内容 1 原材料的检测 钢筋 钢绞线 混凝土 2 桥梁工程各部位结构尺寸及外观质量的检测3 对桥梁结构构件混凝土强度等级 内部缺陷及承载能力的检测4 桥梁载荷试验 4 2桥梁工程用钢材及其物理力学性能一 桥梁用钢的主要力学性能1 强度屈服强度 指钢材开始丧失对变形的抵抗能力 并开始产生大量塑性变形时所对应的应力 中碳钢和高碳钢没有明显的屈服点 通常以残余变形为0 2 时的应力作为屈服强度 抗拉强度 指钢材所能承受的最大拉应力 当拉力达到拉力极限时 钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂 2 冷弯性能 指钢材在常温条件下承受规定弯曲程度的弯曲变形能力 并可在弯曲中显示钢材缺陷的一种工艺性能 钢材的冷弯性能可在材料试验机上通过冷弯试验显示出来 3 冲击韧性指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收能量的能力 它是衡量钢材抵抗脆性破坏的力学性能指标 4 耐疲劳性 钢材抵抗疲劳破坏的能力称为耐疲劳性 疲劳破坏 钢材在交变应力 随时间作周期性交替变化的应力 的反复作用下 往往在工作应力远小于抗拉强度时发生骤然断裂 这种现象称为 5 塑性指钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能 通常用伸长率和断面收缩率来衡量 伸长率 试件拉断后标准长度的增量与原标准长度之比的百分率 断面收缩率 指试件拉断后颈缩处横断面积的最大缩减量占原横断面积的百分率 6 硬度 指钢材抵抗其他较硬物体压入的能力 即钢材抵抗塑性变形的能力 测定方法 布氏法 洛氏法 维氏法 7 良好的焊接性能 指钢材的连接部分焊接后力学性能不低于焊件本身 以防止产生硬化脆裂和内应力过大现象 洛氏硬度计 二 桥梁用钢材的有关力学标准钢桥用钢钢筋混凝土桥梁用钢1 钢桥用钢 主要采用低合金钢 16锰钢16锰桥钢15锰钒氮桥钢 力学性能 极限强度 屈服强度 延伸率 低温冲击韧性 时效后冲击韧性 180度冷弯试验 公路桥梁工程用钢分类 2 钢筋混凝土桥梁用钢普通钢筋预应力混凝土用冷拉钢筋 冷拔钢丝 高强钢丝 钢绞线和精轧螺纹粗钢筋等 目前在桥梁工程中钢筋 预应力钢绞线应用最为广泛 分类 1 钢筋光圆钢筋带肋 螺纹 钢筋 人字形螺旋形光圆钢筋热轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋低碳钢热轧圆盘条 力学性能 极限强度 屈服强度 伸长率 180度冷弯试验 按外形分类 螺纹钢筋 钢筋按力学性能分为 2 预应力混凝土用钢绞线 钢绞线是钢厂用优质碳素结构钢经过冷加工 再经回火和绞捻等加工而成 钢绞线 公称直径抗拉强度整根钢绞线的最大力规定非比例延伸力最大总伸长率应力松弛性能 力学性能 1x7钢绞线结构图 三 钢筋 钢绞线力学性能试验取样位置及试样制备1 钢筋钢筋批量 由同一厂别 同一炉号 同一规格 同一交货状态 同一进场时间为一验收批 热轧带肋钢筋 热轧光圆钢筋 低碳钢热轧圆盘条 余热处理钢筋每批数量不大于60t 取一组试样 冷轧带肋钢筋 每批数量不大于50t 取一组试样 试件截取长度为 拉伸试件 L 10d 200mm冷弯试件 L 5d 150mm 凡规定取两个试件的 均应从两根 或两盘 中分别切取 每根钢筋上切取一个拉力试件 一个冷弯试件 低碳钢热轧圆盘条 冷弯试件应取自同盘的两端 试件切取时 应在钢筋或盘条的任意一端截去500mm后切取 2 钢绞线批量规定 由同一牌号 同一规格 同一生产工艺制造的钢绞线为一验收批量 每批质量不大于60t 取样长度 L 500 200mm 检验数量 从每批钢绞线中任取3盘 如每批少于3盘 则应逐盘进行检验 可以从每批钢绞线的任一端切取样品 但发现钢丝有接缝的 任何试样都应作废 并应选取新的试样 四 拉伸试验测定指标 屈服强度 上屈服强度 下屈服强度 抗拉强度Rm伸长率A和断面收缩率Z1 试样制备取样长度及方法同前 钢筋试样 2 仪器设备 1 试验机 测力示值误差应不大于 1 应具有调速指示装置 应备有记录装置 试件的破坏荷载必须应在试验机全量程20 80 之间 2 引伸计 引伸计应不劣于1级 3 试样尺寸测量仪器游标卡尺 螺旋千分尺等 3 试验方法 1 试验准备 首先测量试样标距两端和中间三个截面处的尺寸 对于圆试样 在每一横截面内沿互相垂直的两个直径方向各测量一次 取其平均值 用测得的三个平均值中最小的值计算试样的原始横截面面积S0 加载速度应根据材料性质和试验目的确定 2 上屈服强度和下屈服强度的测定 图解方法 上屈服强度 力首次下降前的最大应力下屈服强度 不计初时瞬时效应时屈服阶段中的最小应力或屈服平台的恒定应力 指针方法 读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力和不计初时瞬时效应时屈服阶段中指示的最小力或首次停止转动时指示的恒定力 3 抗拉强度测定图解法或指针法 4 断后伸长率A的测定 钢筋应力 应变曲线 5 断面收缩率的测定 圆形横截面试样 在缩颈最小处相互垂直方向测量直径 取其算术平均值计算最小横截面积 断面收缩率Z 五 冷弯试验冷弯是考察钢材在复杂应力状态下发展塑性变形能力的一项指标 一 试样试样的长度应根据试样厚度和所使用的试验设备确定 当采用支辊式等弯曲装置时 可以按照下式确定 二 试验原理及试验设备弯曲试验可在压力机或万能试验机上进行 试验结束后 弯曲处若无裂纹 起层或断裂现象 即为冷弯性能合格 三 试验步骤与要求试样放置于两个支点上 将一定直径的弯心在试样两个支点中间施加压力 使试样弯曲到规定的角度 或出现裂纹 裂缝 断裂为止 弯心直径必须符合规定 两支辊间距离为 d 30 0 50mm 并且在试验过程中不允许有变化 试验应在10 35 下进行 在控制条件下 试验在23 2 下进行 弯曲后钢筋试样 六 金属应力松弛试验在规定温度下 对试样施加试验力 保持初始应变 变形或位移恒定的条件下 测定应力随时间变化的关系曲线 一 仪器设备1 试验机 应力松弛试验机应能对试样施加准确的轴向拉伸试验力 试验机力的示值误差不应超过 1 拉伸应力松弛试验机应具有连续自动调节试验力的装置 钢绞线应力松弛试验 二 试样 试样应从预应力钢材制品规定部位切取 试样在试验前 不应经受应力和冷 热加工处理 试样标距一般不少于公称直径的60倍 三 试验方法 试验室温度应为20 2 试样应置于试验环境中足够的时间 确认达到温度平衡后施加初始试验力 初始试验力应按相关产品的标准规定 并在3 5分钟内施加全部初始试验力 初始试验力保持时间为1min 初始试验力保持时间结束点作为零时间 在零时间应立即保持初始总应变或标距恒定 在试验期间试样应变的波动应控制在 5 10 6以内 连续或定时记录试验力和试验温度 一般按下列时间间隔记录 1min 3min 6min 9min 15min 30min 45min 1h 1 5h 2h 4h 8h 10h 24h 以后每隔24h记录一次 直到试验结束 四 试验数据处理松弛率按下式计算 式中 R 松弛率 F0 初始试验力 kN Ff 剩余试验力 kN 可以采用试验数据的线性回归分析方法对试验数据进行推算 推算1000h的应力松弛性能时 最短试验时间不少于100h 七 金属洛氏硬度试验方法指在初始试验力及总试验力的先后作用下 将压头压入试样表面 经规定保持时间后 卸除总试验力 用测量的残余压痕深度增量计算的硬度值 一 仪器洛氏硬度计 压头 二 试样 试样应尽量避免由于受热 冷加工等对试样表面的影响 试样的试验面尽可能是平面 不应有氧化皮及其他污物 表面粗糙度一般不大于0 8 m 试样最小厚度应不小于0 2mm 三 步骤在10 35 室温进行 对精度要求较高的试验 室温度应控制在23 5 1 依据试验材料选择压头类型和洛氏硬度标尺 使用与试样硬度值相近的标准洛氏硬度块对硬度计进行校验 2 试样的试验面 支承面 试台表面和压头表面应清洁 试样应稳固地放置在试台上 以保证在试验过程中不产生位移及变形 3 试验时 必须保证试验力方向与试样的试验面垂直 4 施加初始试验力时 指针或指示线不得超过硬硬度计规定范围 5 硬度检验每个试样一般测试3点 针 每一点 针 测得的硬度值加上修正值便可反映该试样的实际硬度值 4 试验结果处理 1 试验报告中给出的洛氏硬度值应精确至0 5个洛氏硬度单位 2 对于圆柱面和球面上测得的洛氏硬度值 应进行修正 八 钢筋焊接接头的检验 钢筋接头一般应采用焊接 螺纹钢筋也可采用挤压套管接头 或直螺纹连接 钢筋的焊接应优先选用闪光对焊 当缺乏闪光对焊条件时 也采用电弧焊 电渣压力焊 气压焊等 钢筋搭接焊 直螺纹连接 4 3桥梁支座和伸缩装置检验一 桥梁支座支座的功能 将上部结构承受的各种荷载传递给墩台 并能适应上部结构由于荷载 温度变化 混凝土收缩等产生的变形 水平位移及转角 使上部结构的实际受力情况符合设计要求 简易垫层支座 小桥涵上使用 钢板支座钢筋混凝土支座铸钢或不锈钢支座橡胶支座 支座分类 球式橡胶支座 盆式橡胶支座 四氟滑板式橡胶支座 1 板式桥梁橡胶支座的构造特性 由若干层橡胶片与薄钢板组成 经加压硫化牢固的粘结成为一体 支座在竖向荷载作用下具有足够的刚度 是由于钢板限制了橡胶片的侧向膨胀 支座的水平位移主要取决于橡胶片的净厚度 橡胶支座构造图 2 板式桥梁橡胶支座的技术要求交通部行业标准 JT T4 2004 3 板式桥梁橡胶支座的检验方法 型式检验出厂检验使用前抽检成品力学性能检验成品解剖检验外观及几何尺寸检验 检验形式 检验内容 1 抗压弹性模量检验试验原理 根据橡胶支座的应力 应变曲线直线段计算抗压弹性模量 试验步骤 将支座置于试验装置的承压板上 对准中心 加荷至压应力为1 0MPa 在承压板的四个角对称安装四支位移计 进行预压 将压应力以0 03 0 04MPa s的速率连续地增至平均压应力 10MPa 持荷2min 然后以连续均匀的速度将压应力卸至1 0MPa 持荷5min记录百分表初始值 绘制应力 应变图 预压三次 1000吨橡胶支座压剪试验机 橡胶支座抗压弹性模量试验 橡胶支座抗压弹性模量试验 正式加载 每一加载循环自1 0MPa开始 将压应力以0 03至0 04MPa s的速率连续均匀地加载至4MPa 持荷2min后 采集支座变形值 同样以连续均匀的速度卸载至1 0MPa 每2MPa为一级逐级加载 每级持荷2min后 采集支座变形数据直至平均压应力 为止 绘制的应力 应变图应成线性关系 以连续均匀的速度卸载至1 0MPa 10min后进行下一加载循环 加载过程连续进行三次 抗压弹性模量计算各级试验荷载作用下的累计压缩应变 i 试样的抗压弹性模量 ci 各级荷载下试样的累计竖向压缩变形 te 试样橡胶层的总厚度 te i E1 试样实测抗压弹性模量计算值 4 4 10 10 第4MPa和第10MPa级试验荷载下的压应力和累计压缩应变值 试验结果取三次加载所得结果的平均值 但单项结果和算术平均值的偏差不应大于算术平均值的3 否则应重新试验 影响抗压弹性模量的因素 橡胶片与加劲钢板接触面的状态 形状系数形状系数 支座受压面积与其自由膨胀侧面积之比值 对于矩形支座对于圆形支座La Lb 矩形支座加劲钢板的长 短边长度 d 圆形支座加劲钢板的直径 2 极限抗压强度检验 将试样放置在试验机的承载板上 上下承载板与支座接触面不得有油污 对准中心位置 精度应小于1 的试件短边尺寸 以每分钟0 1MPa s的加荷速率加载至试样极限抗压强度70MPa为止 绘制应力 时间图 并随时观察试样受力状态及变形情况 试样是否完好无损 3 抗剪弹性模量检验 在试验机的承载板上应使支座顺其短边方向受剪 将试样及中间钢拉板按双剪装置配置好 将压应力以0 03 0 04MPa s的速率连续均匀地加载至平均压应力 绘制应力 时间图 并在整个抗剪试验过程中保持不变 调整试验机的剪切试验结构 使水平油缸 负荷传感器的轴线和中间钢拉板的对称轴重合 预加载 以0 002 0 003MPa s的速率连续施加水平剪应力至 1 0MPa 持荷5min 然后以连续均匀的速度卸载至0 1MPa 持荷5min 记录位移初始值 绘制应力 应变图 预载三次 正式加载 每一加载循环自 0 1MPa开始 每级剪应力增加0 1MPa持荷1min 采集支座变形数据 至 1 0MPa为止 绘制的应力 应变图应成线性关系 然后以连续均匀的速度卸载至剪应力为0 1MPa 10min后进行下一循环 连续进行三次 抗剪弹性模量计算 试样的累计剪切应变 i si te 抗剪弹性模量G1 si 试样累计水平剪切变形G1 试样实测抗剪弹性模量计算值 1 0 0 3 1 0 0 3 第1 0MPa和第0 3MPa级试验荷载下的剪应力和累计剪切应变值 试验结果应为三次试验的算术平均值 但各单项结果与算术平均值的偏差不应大于算术平均值的3 否则该试样应再进行一次试验 4 抗剪粘结性能试验 将压应力以0 03 0 04MPa s的速率连续均匀地加载至平均压应力 绘制应力 时间图 并在整个抗剪试验过程中保持不变 以0 002 0 003MPa s的速率连续施加水平力 当剪应力至2MPa时 持荷5min后 水平力以连续均匀的速度连续卸载 在加 卸载过程中绘制应力一应变图 5 抗剪老化试验将试样置于老化箱内 在70 2 温度下经72h后取出 将试样在标准温度23 5 下 停放48h 再在标准试验室温度下进行剪切试验 老化后抗剪弹性模量G2的计算方法与标淮抗压弹性模量计算方法相同 6 摩擦系数检验试验步骤 将四氟滑板支座与不锈钢板试样按规定摆放 对准试验机承载板中心位置 精度应小于1 的试件短边尺寸 试验时应将四氟滑板试样的储油槽内注满5201 2硅脂油 1 4 试验机上 下承载板 2 四氟滑板支座试样 3 中间钢拉板 5 不锈钢板试样 6 防滑摩擦板 将压应力以0 03 0 04MPa s的速率连续地增至平均压应力 绘制应力 时间图 并在整个摩擦系数试验过程中保持不变 预压时间为1h 以0 002 0 003MP s的速率连续地施加水平力 直至不锈钢板与四氟滑板试样接触面间发生滑动为止 记录此时的水平剪应力 试验过程应连续进行三次 2 试样的摩擦系数按下式计算 并求三次的平均值 H 支座承受的最大水平力 kN R 支座最大承压力 kN Ao 支座有效承压面积 2 6 允许转角检验试验原理 试验步骤 将试样按规定摆放 对准中心位置 精度应小1 的试件短边尺寸 在距试样中心L处 安装使梁产生转动用的千斤顶和测力计 并在承载梁 或板 四角对称安置四只高精度位移传感器 精度0 001mm 预压 将压应力以0 03 0 04MP s的速率连续地增至平均压应力 绘制应力 时间图 维持5min 然后以连续均匀的速率卸载至压应力为1 0MPa 如此反复三遍 检查传感器是否灵敏准确 加载将压应力按照抗压弹性模量试验要求增至 采集支座变形数据 绘制应力 应变图 并在整个试验过程中维持 不变 用千斤顶对中间工字梁施加一个向上的力p 使其达到预期转角的正切值 偏差不大于5 停5min后 记录千斤顶力P及传感器的数值 实测转角的正切值 各种转角下 由于垂直荷载和转动共同影响产生的压缩变形值 C 支座最大承压力R时试样累积压缩变形值 mm 1 转动试验时 试样中心平均回弹变形值 mm 2 垂直压缩和转动共同影响下试样中心处产生的压缩变形值 mm各种转角下试样边缘换算变形值计算 各种转角下 支座边缘最大最小变形值计算 7 判定规则 实测抗压弹性模量E1 抗剪弹性模量G1 试样老化后的抗剪弹性模星G2和四氟滑板试样与不锈钢板的摩擦系uf应满足规范的要求 支座在不小于70MPa压应力时 橡胶层未被挤坏 中间层钢板未断裂 四氟板与橡胶未发生剥离 则试样的抗压强度满足要求 支座在两倍剪应力作用下 橡胶层未被剪坏 中间层钢板未断裂错位 卸载后 支座变形恢复正常 认为试样抗剪粘结性能满足要求 试样的容许转角正切值 混凝土 钢筋混凝土桥在1 300 钢桥在1 500 试样边缘最小变形值大于或等于零时 则试样容许转角满足要求 三块 或三对 试样中 有两块 或两对 不能满足要求时 则认为该批产品不合格 有一块 或一对 试样不能满足要求时 则应从该批产品中随机再取双倍试样对不合格项目进行复验 若仍有一项不合格 则判定该批产品不合格 5 盆式橡胶支座构造特点 将纯橡胶块放置在凹型的金属盆内 橡胶处于有侧限受压状态 从而使支座的承载能力大大提高 按使用性能分类 双向活动支座 具有竖向承载 竖向转动和多向滑移性能 单项活动支座 具有竖向承载 竖向转动和单一方向滑移性能 固定支座 具有竖向承载和竖向转动功能 1 成品支座力学性能要求 竖向承载力标准系列支座的竖向承载力分为31级 即0 8 60MPa 在竖向设计荷载作用下 支座压缩变形值不得大于支座总高度的2 盆环上口径向变形不得大于盆环外径的0 5 支座残余变形不得超过总变形量的5 水平承载力 固定支座在各方向和单向活动支座非滑移方向的水平承载力均不得小于支座竖向承载力的10 抗震型支座水平承载力不得小于支座竖向承载力的20 转角支座转动角度不得小于0 02rad 摩阻系数加5201硅脂润滑后 常温型活动支座设计摩阻系数最小取0 03 加5201硅脂润滑后 耐寒型活动支座设计摩阻系数最小取0 06 2 支座力学性能的检测方法整体支座力学性能测试应在专门试验机构中进行 荷载试验 检验荷载应为支座设计承载力的1 5倍 并以10个相等的增量加载 在支座的顶底板间均匀安装四只百分表 测试支座竖向压缩变形 在盆环上口相互垂直的直径方向安装四只千分表 测试盆环径向变形 加载前应对试验支座预压三次 预压荷载为支座设计承载力 试验时检验荷载以10个相等的增量加载 二 桥梁橡胶伸缩装置检验1 桥梁橡胶伸缩装置的作用及分类作用 满足桥梁上部结构变形的需要 并保证车辆通过桥梁时平稳 纯橡胶式伸缩装置板式伸缩装置组合式伸缩装置模数式伸缩装置 分类 各种橡胶伸缩装置 2 桥梁橡胶伸缩装置的技术要求成品力学性能试验成品尺寸偏差及外观质量检验成品解剖检验每200块或每批任取一块 将其沿垂直方向锯开检验 4 4预应力混凝土结构检测一 预应力混凝土结构试验检测检测 一 预应力锚具 连接器检测1 检测项目 后张法预应力锚具组装件 锚环及夹片 连接器 用于连接预应力筋的装置 出厂检验 型式检验 使用单位检验使用单位检验 外观及尺寸 硬度 静载试验2 技术要求技术指标 锚固性能承载能力 1 锚具静载锚固性能 锚具效率系数 a总应变 apu 锚具的静载锚固性能应满足 a 0 95 apu 2 0 其他要求 预应力筋 锚具组装件达到实测极限拉力时 应由预应力筋的断裂 而不应由锚具 或连接器 的破坏导致试验的终结 锚具应满足分级张拉 补张拉以及放松预应力筋的要求 锚具内缩量不应大于6mm 锚口摩阻损失不应大于2 5 疲劳试验 用于承受静 动荷载的预应力混凝土结构 其预应力筋 锚具组装件经受200万次循环荷载后 预应力筋因锚具影响发生疲劳破坏的面积不应大于试件总截面面积的5 周期荷载试验 用于抗震结构中的锚具经50次循环荷载作用后预应力筋不应发生破断 滑移和夹片松脱现象 2 连接器应符合锚具的性能要求 3 静载锚固性能试验 1 一般规定 试验用的预应力筋锚具组装件应由全部零件和预应力筋组装而成 不得在锚固零件上添加影响锚固性能的物质 束中各根预应力筋应等长平行 其受力长度不得小于3m 试验用的预应力钢材应经过选择 全部力学性能必须严格符合该产品的国家标准或行业标准 测力系统 不确定度不得大于2 量具 其标距的不确定度不得大于标距的0 2 指示应变的不确定度不得大于标距的0 1 静载锚固性能试验装置 2 静载试验 将锚具 预应力筋 传感器 千斤顶安装于试验机或试验台座上 使各预应力筋均匀受力 加载之前应先将各种仪表安装调试正确 各根预应力钢材初应力调匀 初应力可取抗拉强度标准值fPtk的5 10 测量总应变 apu的量具标距不宜小于1m 加载步骤 按预应力钢材抗拉强度标准值fPtk的20 40 60 80 分4级等速加载 加载速度每分钟宜为100MPa 达到80 后 持荷1h 随后逐步加载至破坏 使荷载达到最大值FaPu 试验过程中观察和测量的项目 逐级测量预应力钢材与锚具或连接器之间的相对位移 a a应随荷载逐渐增加 测量锚具 夹具或连接器间的相对位移 b b应随荷载逐渐增加 在达到预应力钢材抗拉强度标堆值的80 后 在持荷lh的时间内每20 30min测量一次相对位移 a和 b 持荷期间 a和 b均应无明显变化 保持稳定 测量记录试件的实测极限拉力Fapu 测量记录试件极限拉力时预应力筋的总应变 apu Fapu 钢绞线锚具组装件的实测极限拉力 Fapuc 钢绞线锚具组装件中 各根钢绞线计算极限拉力之和fptm 试验用预应力筋 截面积Ap 实际极限抗拉强度平均值 p 预应力筋的效率系数 预应力筋 锚具组装件中预应力筋1 5根 p 1 0 6 12根 p 0 99 13 19根 p 0 98 20根以上 p 0 97 Ap 预应力筋截面积之和L1 千斤顶活塞初始行程读数 mmL2 试件破坏时活塞终了行程读数 mm L0 张拉至10 fPtk时 钢绞线的初始长度 mm 对于夹具 应由预应力筋 夹具组装件的静载试验 采用夹具的效率系数 g表示 夹具的静载锚固性能应满足 g 0 92 5 试件抽样及检验判定 1 抽样频率 对于同类型 同一批原材料和同一工艺生产的锚具 连接器作为一批验收 每批不超过1000套 外观检验抽取10 且不少于10套 硬度检验抽取5 且不少于5套 静载试验抽取6套试件与符合要求的预应力筋组装成3个预应力筋 锚具组装件进行试验 2 结果判定外观检验 如表面无裂缝 尺寸符合设计要求 判定为合格 如有一套表面有裂缝或裂缝超过允许偏差 则应逐套检查 合格后方可使用 静载锚固能力检验 疲劳荷载试验及周期荷载检验 如符合技术要求的规定 应判为合格 如有1个试件不符合要求 则另取双倍数量试件重做试验 如仍有1个试件不合格 则该批为不合格品 二 张拉设备校验张拉设备 千斤顶 油泵 油压表张拉力控制 用油压表测定和控制 存在问题 油缸与活塞之间有一定的摩阻力 此项摩阻力抵消一部分作用力 实际作用力要比理论值小 解决方法 一般采用校验标定的方法测定油压千斤顶的实际作用力与油压读数的关系 后张法张拉现场 先张法张拉现场 穿心式千斤顶 压力试验机校验仪器标准测力计传感器1 用长柱压力试验机校验 压力试验机的精度不得低于 2 应采取被动校验法 即在校验时用千斤顶顶试验机 用被动法校验千斤顶时 必须事先对试验机进行被动标定 1 千斤顶就位 2 校验千斤顶 开动油泵 千斤顶进油 顶试验机上压板 在加载过程中 自零位到最大吨位 将被动标定的结果逐点标定到千斤顶的油压表上 各标定点应重复标定3次 取平均值 并且只测读进程 不得读回程 长柱式压力机校验千斤顶 长柱式压力机校验千斤顶 2 用标准测力计校验3 用电测传感器校验4 千斤顶检验结果的回归计算 五 张拉力控制千斤顶的油压预应力钢材的伸长量 预应力钢材实测伸长值和相应的理论计算值的差应控制在6 以内 双控 1 预应力钢材理论伸长值 L mm 式中 PP 预应力钢材的平均张拉力 N L 预应力钢材长度 mm Ap 预应力钢材截面面积 mm2 EP 预应力钢材弹性模量 N mm2 预应力筋的平均张拉力按下式计算 式中 P 预应力钢材张拉端的张拉力 N 预应力钢材与孔道壁的摩擦系数 k 孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和 rad x 从张拉端至计算截面的孔道长度 m 2 实际伸长值的测量 预应力钢材张拉前 应先调整到初应力 作伸长值测量标记 然后张拉至张拉控制应力 测量伸长值 实际伸长值为量测的伸长值与初应力时的推算伸长值之和 预应力筋张拉的实际伸长值 L mm L1 从初应力至最大张拉应力时的实测伸长值 mm L2 初应力时的推算伸长值 mm 可采用相邻级的伸长值 六 水泥浆的检测一般预应力混凝土构件 在张拉完毕10h左右 预应力筋和锚具稳定后 即可进行孔道压浆工作 孔道压浆的水灰比一般宜采用0 4 0 45 如掺入减水剂 水灰比可减少到0 35 1 检测项目与方法 1 水泥浆的强度水泥浆的强度应制成7 07 7 07 7 07cm的试件 标准养护28d测得的抗压强度 压浆时每一工作班应制取不少于3组抗压试件 2 泌水率和膨胀率试验往高120mm的有机玻璃容器内装入水泥浆约100mm深 测记水泥浆液面的高度 然后盖严 置放3h和24h后测其离析水水面和水泥浆膨胀面 然后按下式计算泌水率和膨胀率 3 稠度试验将水泥浆测定漏斗放平 关上阀门 将搅拌均匀的水泥浆倾入漏斗内 直至表面触及点测规下端 打开阀门 让水泥浆自由流出 水泥浆全部流完时间即为水泥浆的稠度 4 5地基承载力检测桥梁地基的容许承载力确定方法 根据地质勘测原位测试野外荷载试验邻近旧桥梁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 公路桥梁地基与基础设计规范 JTGD63 2007 推荐的方法确定地基容许承载力 1 粘性土 黄土地基承载力检测 对于老粘性土和残积粘性土地基 可取土样进行压缩试验 求得土样压缩模量Es 查表确定容许承载力 对于一般粘性土和新近沉积粘性土地基 求出土样天然孔隙比e和液性指数IL 查表确定容许承载力 对新近堆积黄土地基按土含水比 天然含水量 和液限 L的比值 确定容许承载力 对于一般新黄土地基 按天然含水量和液限比 液限 L与天然孔隙比e的比值 确定容许承载力 对于老黄土地基 按天然孔隙比e和含水比 L确定容许承载力 2 砂土 碎石土地基承载力检测对于砂类土 碎石土地基承载力可按其分类和密实度确定 三 现场荷载板试验确定地基容许承载力1 基本原理 典型的P S曲线 1 压密阶段称比例界限Pcr 2 剪切阶段极限荷载PU 3 破坏阶段 平板载荷试验试验设备 2 测试设备承压板 园形或方形刚性承压板 尺寸应大于最大颗粒的10倍 一般采用2500 5000 2 加荷装置 重物加荷 千斤顶加荷 沉降量测装置 百分表 水准仪 位移传感器等 加载方式 平板载荷试验现场检测图片 平板载荷试验现场图片 3 测试方法 1 试验位置的选择 选择有代表性的地点进行试验 土层均匀时 可在基底标高处进行试验 土层性质随深度变化时 在不同深度试验 2 试坑宽度承压板直径的4 5倍 至少3倍 3 超荷载影响应使承压板埋深与宽度之比和基础埋深与宽度之比相等 4 加荷方式 1 分级维持荷载沉降相对稳定法 常规慢速法 分级加荷 按等荷载增量均衡施加荷载增量 1 8 1 10 Pu或 1 4 1 5 Pcr沉降观测 每加一级荷载 自加荷开始时间间隔10 10 10 15 15分钟后 以后每隔30分钟观测一次承压板沉降沉降稳定标准 连续2小时内每小时沉降量不超过0 1 或连续1小时内 每30分钟沉降量不超过0 05 即可施加下一级荷载 2 分级维持荷载沉降非稳定法 快速法 分级加荷与慢速法相同 每加一级荷载按间隔15分钟观测一次沉降 每级荷载维持2小时 即施加下一级荷载 3 等沉降速率法控制承压板以一定的沉降速率沉降 测读与沉降相应所施加的荷载 5 试验终止条件进行到试验土层达到破坏阶段 终止试验 1 承压板周围出现隆起或破坏性裂缝 2 荷载不变 24小时沉降速率保持不变或加速发展 3 荷载增加很小 沉降急剧增大 P S曲线出现陡降阶段 或相对沉降超过s d d为压板直径或边长 0 06 0 08 6 试验结果的应用 1 确定地基承载力 拐点法取第一拐点对应的荷载pcr为容许承载力 适用于拐点型P S曲线或其它辅助型曲线可确定拐点的情况 常用辅助曲线有 相对沉降法在经过校正后的P S曲线上取s d一定的比值确定容许承载力 d为压板直径或边长 我国 建筑地基基础设计规范 GBJ7 89 规定 如承压板面积为0 25 0 50 2低压缩性土和砂土 s d 0 01 0 015中高压缩性土 s d 0 02 极限荷载法由P S曲线上所得极限荷载除以安全系数得容许承载力a 第二拐点法由P S曲线或辅助曲线得第二拐点pu对应得荷载为极限荷载 b 取s d 0 06相应的荷载为极限荷载 2 确定地基土的变形模量取P S曲线的直线段 用下式计算B 承压板直径 当为方形板时 P S曲线直线段的斜率 当P S曲线的直线段不明显时 可用先前确定的地基承载力及相应的沉降量代入上式计算 四 标准贯入试验标准贯入试验是用质量为63 5 0 5kg的穿心锤 以76 2cm的落距 将一定规格的标准贯入器打入土中15cm 再打入30cm 最后30cm的锤击数即为标准贯入击数N 土的承载力高 标准贯入器打入土中的阻力就大 标准贯入击数N就大 土的承载力低 标准贯入击数N就小 1 试验设备标准贯入试验设备主要由贯入器 长810mm 内径35mm 外径51mm 贯入探杆 穿心锤 锤垫 导向杆及自动落锤装置等组成 标准贯入设备 标准贯入设备示意图 2 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 将贯人器垂直打人试验土层中 先打入15cm 不计击数 继续打入土中30cm 记录其锤击数即为标准贯人击数N 若遇比较密实的砂层 贯入不足30cm的锤击数己超过50击时 应终止试验 并记录实际贯人深度 S和累计击数n 按下式换算成贯入30cm的击数N 3 提出贯入器 将贯入器中土样取出 进行鉴别描述 记录 然后换成钻探工具继续钻进 至下一需要进行试验的深度 再重复上述操作 一般可每隔1 0 2 0m进行一次试验 4 在不能保持孔壁稳定的钻孔中进行试验时 应下套管以保护孔壁 但试验深度必须在套管口75cm以下 或采用泥浆护壁 5 钻杆过长时 应对锤击数进行修正 6 对于同一土层应进行多次试验 然后取锤击数的平均值 3 试验结果应用 1 根据N估计砂土的密实度见下表 2 根据N估计天然地基的容许承载力 0 见教材附表 实测贯入击数 深度关系曲线 4 6混凝土灌注桩检测一 钻孔灌注桩检测 一 基本要求 1 桩身混凝土所用原材料必须符合要求 2 成孔后必须清孔 测量孔径 孔深 沉淀层厚度等 符合规范要求后 方可灌注水下混凝土 3 水下混凝土应连续灌注 严禁有夹层和断桩 4 嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于设计规范规定的最小锚固长度要求 5 进行完整性检测 6 凿除桩顶松散的混凝土 二 实测项目 三 外观鉴定 1 桩的质量有缺陷 但经设计单位确认仍可用时 应减3分 2 桩顶面应平整 桩柱连接处应平顺且无局部修补 不符合要求时减1 3分 钻孔灌注桩钻孔图片 灌注混凝土施工图片 泥浆池 二 泥浆性能指标检测 一 泥浆性能要求一般由水 粘土 或膨润土 和添加剂按适当配合比例配制而成 正循环回转钻孔 是用高压泥浆通过钻机的空心钻杆 从钻杆底部射出 同时钻头钻进 将土层搅松成为钻渣 被泥浆包裹浮悬 随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽 经过沉淀池净化 泥浆再循环使用 泥浆不仅有固壁和润滑作用 还要携带钻渣上升外排 故对泥浆的质量要求较高 反循环回钻钻孔 是通过砂石泵的抽吸作用 在钻杆内腔形成负压 在孔内液柱和大气压的作用下 孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底 将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔 再经过砂石泵排至地面沉淀池内 沉淀钻渣后 冲洗液流向孔内 形成反循环 二 泥浆性能检测1 相对密度泥浆同4 时同体积的水的质量比 采用泥浆相对密度计测定 测定方法 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 2 粘度 粘度是液体或混合液体运动时各分子或颗粒之间产生的内摩阻力 用工地标准漏斗粘度计测定 测定方法 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700mL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 即为所测泥浆的强度 校正方法 漏斗中注入700mL清水 流出500ml所需时间应是15s 其偏差如超过 1s 测量泥浆粘度时应校正 3 静切力用浮筒切力计测定测定方法 将约500ml泥浆搅匀后 立即倒入切力计中 将切力筒沿刻度尺垂直向下移至与泥浆接触时 轻轻放下 当它自由下降到静止不动时 读出浮筒上泥浆面所对的刻度即为泥浆的初切力 取出切力筒 擦净粘着的泥浆 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 其单位均为Pa 静切力 泥浆胶粒和水的相互作用 在静置状态 形成网状结构 要使它流动必须施加外力 当这种力克服了泥浆内部的磨擦阻力时 泥浆就会从静置状态开始流动 促使泥浆流动所需要的最低极限的单位面积的力 为静切力 4 含砂率含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比 用含砂率计测定 测定方法 把调好的泥浆50mL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 再将仪器竖直静放3min 仪器下端沉淀物的体积 由仪器刻度上读出 乘以2即得含砂率 5 胶体率胶体率是泥浆静止后 其中呈悬浮状态的粘土颗粒与水分离的程度 反映泥浆中土粒保持悬浮状态的性能 测定方法 将100ml泥浆倒入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 测量其体积 即为胶体率 如实测澄清为水的体积为5ml则胶体率为95 6 失水率和泥皮厚度失水率是指泥浆在钻孔内受内外水头压力差的作用在一定时间内渗入地层的水量 测定方法 用一张12cm 12cm的滤纸 置于水平玻璃板上 中央画一直径3cm的圆 将2mm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 用游标卡尺测出泥皮与滤纸的总厚度后减去滤纸的厚度即为泥皮厚度 7 酸碱度用PH值表示测定方法 可取一条pH试纸放在泥浆面上 0 5s后拿后来与标淮颜色相比 即可读出pH值 三 基桩完整性检测桩身混凝土的完整性检测桩的承载力检测一 基桩完整性检测方法分类钻芯取样法反射波法超声脉冲检验法1 钻芯取样法用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样 通过对芯样的观察和测试确定桩的质量 灌注桩的检测内容 基桩完整性的检测方法 2 反射波法用小锤 手锤 力棒等 在桩顶进行竖向激振 使桩身内产生应力波 应力波沿着桩身向下传播 在桩身波阻抗发生变化的界面将产生反射波 经接收 放大等处理 可识别来自桩身不同部位的反射信息 据此计算桩身波速 判断桩身完整性和混凝土强度等级 桩基完整性测定仪 3 超声脉冲检验法 超声法原理示意图 二 反射波法1 基本原理首先假定桩为一维线弹性细长杆件 并且桩身材料各向同性 当桩嵌于土体中时 受到桩周土的阻尼影响 桩的动力特性满足一维波动方程 即 当桩身波阻抗发生变化时 在下行波Fd vd的作用下 上行反射波Fu vu将分别为 上式中Z为桩身波阻抗 按下式计算 式中 E 桩身动弹性模量 A 桩身截面面积 c 波速 桩身材料密度 1 完整摩檫桩在桩底界面处有A2 A1 2 1 c2 c1 则Z2 Z1 Z1 Z2 0 则vu Z1 Z2 Z2 Z1 vd 0 即vu与vd同向 表现在实测速度曲线上反射波与入射波同向起跳 2 完整端承桩对于桩身完整的端承桩 在桩底界面处有A2 A1 2 1 c2 c1 则Z2 Z1 Z1 Z2 0 则vu Z1 Z2 Z2 Z1 vd 0即vu与vd反向 表现在实测速度曲线上反射波与入射波反向起跳 3 桩身缩径当桩身缩颈时 在缩颈界面处有A2 A1 2 1 c2 c1 则Z2 Z1 Z1 Z2 0 则vu Z1 Z2 Z2 Z1 vd 0 即vu与vd同向 表现在实测速度曲线上反射波与入射波同向起跳 4 桩身松散当桩身松散时 在缺陷界面处有A2 A1 2 1 c2 c1 则Z2 Z1 Z1 Z2 0 则vu Z1 Z2 Z2 Z1 vd 0 即vu与vd同向 表现在实测速度曲线上反射波与入射波同向起跳 5 桩身夹泥在缺陷界面处有A2 A1 2 1 c2 c1 则Z2 Z1 Z1 Z2 0 则vu Z1 Z2 Z2 Z1 vd 0 即vu与vd同向 表现在实测速度曲线上反射波与入射波同向起跳 6 桩身扩径当桩身扩颈时 在扩颈界面处有A2 A1 2 1 c2 c1 Z2 Z1 Z1 Z2 0 则vu Z1 Z2 Z2 Z1 vd 0 即vu与vd反向 表现在实测速度曲线上反射波与入射波反向起跳 2 基桩完整性的识别与判断 1 桩身完整性分类根据反射波的特征 可以把桩身质量分为四类 I类 桩身结构完整 II类 桩身结构轻微缺陷 III类 桩身结构严重缺陷 类 断桩 2 基本判断 桩身缩径 夹泥 松散等缺陷反映在实测速度曲线上 反射波与入射波同向起跳 而桩身扩径反映在实测速度曲线上反射波与入射波反向起跳 在实测速度曲线0 2L c时段内 当出现反射波与入射波同向起跳时 就表明桩身存在缺陷 缩径 夹泥或松散 当出现反射波与入射波反向起跳时 就表明桩身扩径 3 深入分析 缩颈后再扩颈时的曲线形态缺陷处曲线先产生正反射波 然后出现负反射 扩颈后再缩颈时的曲线形态缺陷处曲线先产生负反射波 然后出现正反射 缩颈的二次及多次反射的曲线形态缺陷处曲线先产生正反射波 然后在间隔从桩头到缺陷位置的时间产生第二次正反射 第三次正反射 扩颈的二次及多次反射的曲线形态扩颈处曲线先产生负反射波 然后在间隔从桩头到缺陷位置的时间产生第二次正反射 第三次负反射 负正反射间隔出现 同一位置相同缺陷程度 在不同桩侧土阻力作用时的曲线特征当桩侧土阻力较大时 反射波的峰值明显减小 相同缺陷程度但处于不同位置 在相同桩侧土阻力作用时的曲线特征所处位置越深 反射波的峰值越小 4 缺陷位置的判断根据桩底反射波到达桩顶的时间t 可以计算出应力波在桩身内传播的平均波速c 式中 l 桩长 m t 桩底反射波到达时间 s 当缺陷反射时间t 时 缺陷部位距桩顶的距离l 为 3 仪器设备及要求 1 仪器宜由传感器和放大 滤波 记录 处理 监视系统以及激振设备和专用附件组成 2 传感器可选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 3 击振设备 一般采用尼龙锤或尼龙力棒 4 现场检测及注意事项 1 被测桩应凿去浮浆 桩头平整 安装传感器的部位应适当打磨 桩顶露出钢筋过长时应予以截断 2 检测前应对仪器设备进行检查 性能正常方可使用 3 每个检测工地均应进行激振方式和接收条件的选择试验 确定最佳激振方式和接收条件 4 激振点宜选择在桩头中心部位 传感器应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 5 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 6 为提高检测的分辨率 应使用小能量激振 并选用高截止频率的传感器和放大器 7 判别桩身浅部缺陷 可同时采用横向激振和水水平速度型传感器接收 进行辅助判定 8 每一根被检测的单桩均应进行二次及以上重复测试 反射波法的实测曲线 三 声波透射法基本原理 声波透射法原理示意图 1 判断桩内缺陷的基本物理量 1 声时值 2 波幅 或衰减 3 接收信号的频率变化 4 接收波形的畸变 检测时探头在声测管中逐点测量各深度的声时 波幅 接收频率及波形等 绘制 声时 深度曲线 波幅 深度曲线 及 接收频率变化率 深度曲线 等 供分析使用 超声检测仪 2 钻孔灌注桩超声脉冲检测法主要设备声波检测仪 应具有实时显示和记录接收信号的时程曲线以及频率测量或频谱分析功能 换能器 径向振动式 沿径向无指向性 谐振频率应为30 50KHz 水密性应满足在1MPa水压下不渗水 3 现场检测 1 预埋声测管应符合下列规定桩径D 0 8m时应埋设2根 桩径在1 0 D 2 0m时应不少于3根 桩径D 2 0m时应不少于4根 声波检测管宜采用钢管 塑料管或钢质波纹管 其内径应比换能器外径大10 20mm 管的下端应封闭 上端应高出桩顶30 50cm 并加盖以防止异物掉入管内 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 2 现场检测前应先测定声波检测仪发射至接收系统的延迟时间t0 并应按下式计算声时修正值t 3 发射与接收换能器以相同标高或保持固定高差 同步升降 测量点距应不大于25cm 4 一根桩有多根检测管时 应将每2根检测管编为一组 分组进行测试 5 在桩身质量可疑的测点周围 应采用加密测点 或采用斜测 扇形扫测等进行复测 6 在同一检测剖面的检测过程中 声波发射电压和仪器设置参数应保持不变 4 检测数据处理与判定 1 声速法 概率法 将同一检测剖面各测点的声速值vi由大到小依次排序 即v1 v2 vi vn k vn 1 vn式中 v 声速测量值 n 检测剖面测点数 k 逐一去掉上式vi序列尾部最小数值的数据个数 当去掉最小数值的数据个数为k时 对包括vn k在内余下数据v1 vn k按下列公式计算异常判断值v0 当vn k v0时 vn k及其以后的数据均为异常 去掉vn k及其以后的异常数据 再用数据v1 vn k 1并重复上述计算步骤 直到vi序列中余下的全部数据满足 v0即为声速的异常判断临界值vc 所有小于等于vc的数据均为异常数据 所对应的测点位置即为缺陷部位 当检测剖面n个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时 宜采用声速低限值判据 式中 vi 第i测点声速 km svL 声速低限值 km s 2 斜率法 PSD判据 声时值 t 与随深度 h 关系 t f h 在缺陷部位处 令 为加大声时差值在判据中的权数 判据可写成 PSD判据 声时 深度曲线相邻两点之间的斜率与声时差值之积 声波透射法的实测曲线 3 波幅法当桩身内存在缺陷时 不仅表现为声速的变化 波幅也会发生明显的变化CECS21 2000中规定用波幅测值判断缺陷时 也应按声速值一样进行概率法的临界值计算 JGJ106 2003 中则规定波幅异常时的临界值判据按下式计算 4 7基桩承载力检测静荷载试验桩的动测方法 一 竖向抗压静载试验试验目的 用来确定单桩承载力及荷载与位移的关系 对于预制桩也可用来校核动力公式的准确性 试验方法 通常采用慢速维持荷载法 基桩承载力的检测方法 基桩静载试验 基桩静载试验 1 试验前的淮备工作凿除桩头 消除负摩阻力等 2 试验加载装置 一般采用油压千斤顶加载 反力装置 1 锚桩承载梁反力装置锚桩采用4根或6根锚桩与试桩的中心间距 5d 试桩直径d 800m 4m d 800mm 2 压重平台反力装置 压重不得小于预估最大试验荷载的1 2倍 试桩中心至压重平台支承边缘的距离同试桩中心至锚桩中心的距离 3 锚桩压重联合反力装置3 测量位移装置测量仪器 百分表或电子位移计布置方式 对称安装在桩的2个直径方向 安装要求 基准架应有足够的刚度和稳定性 基准梁的一端在其支承上应可以自由移动 基准桩应埋入地基表面以下一定深度 基准桩中心与试桩 锚桩中心之间的距离应符合规定 4 加载方法 1 加载重心应与试桩轴线相一致 2 加载分级 每级加载量为预估最大荷载的1 10 1 15 当桩的下端埋入巨粒土 粗粒土以及坚硬的粘质土时 第一级可按2倍的分级荷载加载 3 预估最大荷载 对施工检验性试验 一般可采用设计荷载的2 0倍 5 沉降观测 1 下沉未达稳定不得进行下