渡槽检测方案

渡槽检测方案目录一、工程概况1二、检测目的与内容5三、检测依据8四、外观检查9(一）检查内容9(二）检查方法与步骤10五、斜拉索的索力测试11六、斜拉渡槽的几何线性测量12七、斜拉渡槽部分构件的无损检测13(一）混凝土构件的强度测试13(二）保护层厚度测试14(三）裂缝深度和宽度的测定14(四）钢筋锈蚀检测15八、斜拉渡槽结构的振动特性测试17九、风兩对斜拉波槽结构的激振响应测试19十、安全保证措施20十一、检测费用预算23北京市延庆县军都山斜拉渡槽检测方案一、概述（一）工程概况军都山斜拉渡槽是北京市延庆县白河堡水库南干渠上的重要输水建筑物，该渡槽跨越二道河、大秦铁路，京张、延柳两条公路从槽下穿过，使之处于立体交叉的汇集点上。渡槽是一座跨度为66+126+66m的双塔双索面悬浮式混凝土斜拉渡槽，是我国目前最大跨度和流量的斜拉渡槽，其宽跨比仅为1/39.375,是世界上宽跨比最小的斜拉钢筋混凝土结构之一。该渡槽结构采用扇形密索、四柱框架式塔墩、U形断面主梁（即槽身）、三孔连续的塔墩固结悬浮体系。该地区为山口地带，冬春季多风，最大风速达24m/s;日均气温最高28.6C,最低-17.4C;按7度地震烈度设防。渡槽全长276.1m，设计流量为5m3/s，槽底距地面最大髙度为27m。斜拉渡槽全景照片见图1-1，立面图见图1-2;塔墩塔架轮廓图见图1-3。(二主要设计参数斜拉波梢由基础、塔墩、塔架、槽身及斜拉索组成。(1)基础I塔墩基础由9根直径lm的钻孔灌注桩和10.89.62ms的承台组成.钢筋混凝土桩嵌入新鲜岩石中，深度大于0.5nu全桥18根桩平均桩长15.6m。(2)塔堠：塔墩由4根截而1.61.8V的墩柱和两道连接横梁组成空间框架。四柱纵横向中心距为5.8m7.0m,高27.4m。（3）塔架：塔架为双层门形刚架，总高25m。下层塔架（柱截面0.91.8m2)高7m，梢身从净宽3.3m的门形架中通过，竖直拉索锚在其上，上层塔架（柱截面0.81.6m2)高18m.柱距2m,内设三道横梁a在每根塔架柱上，分别预留20个斜交拉索锚固孔，竖向间距1.52.3m塔架座在厚1.5m的十字形钢筋混凝土板上（简称十字托板)，板左右两側分别预留有36个拉杆锚孔。当拉杆拉住十字托板把整个上部结构提至墩顶横梁下并于其锚死后，浇注圈梁.使堪墩、塔架固结成一体。（4）槽身：槽身为普通钢筋混凝土半封闭U型薄壳结构，高1.8m，宽3.2m,梢壳内半径R=1.2m，壳厚t=0.15m.圆心至梢顶距离f=0.35m。跨（拉索在槽身上的锚固点间距）梢身长6m每跨槽身两侧设有与斜索角度相同的斜向锚固块（即牛腿）并于边梁紧密结合。牛腿中预留斜孔，用于锚固拉索。预留孔中心间距（横向索距）为2.8m。为提高主梁的横纵向刚度，槽身为成半封闭式。每跨梢身开4个矩形孔，孔口尺寸为1.41.0m2。每节槽身预制段长5.6m,宽0.4m的接缝设在两索中间，此处梢壁加厚至0.25m形成边肋。梢顶两俩人行道宽0.9m外边设有金属栏杆。（5）斜拉索：每塔10对斜拉索和垂直索组成一个索面，全桥共84根拉索，其中外边索与梢身最小夹角21，最大索长65.1m,每根索根据拉力大小分别采用4、6、8根15(75)钢绞线，两端用组合式槽销锚锚固在索塔和槽身牛腿上。拉索外套PE管，采用内灌水泥改性浆的方法进行拉索防护。二、检测目的与内容军都山斜拉渡槽作为我国第一座大型钢筋混凝土斜拉渡槽，自1988年建成以来，一直发挥巨大的水利效益，并以“延庆一景”取得了一定的环境效益，但经过19年的使用，渡槽的部分构件已经老化，存在一系列病害，如外露钢构件锈蚀、部分斜拉索PE护套开裂、钢绞线外露锈蚀等，部分病害照片见图2-1。为了彻底查清渡槽结构的存在的病害，并对其进行全面修复治理，以更好地发挥其水利性能，特对其进行全面的检测，主要内容包括：1、外观检查：通过对渡槽结构的全面检查，尤其是拉索体系（上下锚头、斜拉索）和精轧螺纹钢筋的检查，了解该渡槽存在的各种病害，取得关键部位的数据，为其维修加固提供必要的技术参数和指标。2、斜拉索的索力测试：通过对每根斜拉索的索力进行测试，掌握每根拉索的实际索力，判定其疲劳寿命、断裂韧性等是否满足使用要求。3、斜拉渡槽的几何线形测量：通过对斜拉渡槽的几何线形测量，掌握斜拉渡槽的实际线形，与设计线形进行对比分析，评价斜拉渡槽经过19年使用以来整体变形状况，并为将来更换斜拉索提供参考。4、斜拉渡槽部分构件的无损检测：通过对斜拉渡槽部分混凝土构件进行强度、保护层厚度、裂缝深度和宽度、钢筋锈蚀等无损检测.判断其混凝土构件的强度、损坏程度、锈蚀状况等是否满足设计和使用要求。5、斜拉渡槽结构振动特性测试：下穿大秦铁路的列车振动对渡槽结构存在明显的激振影响，通过测定斜拉渡槽结构的自振特性，对其结构的实际自振频率、阻尼系数和振型进行分析评定，以便将来更换斜拉索时采取必要的隔震、减振措施。6、风雨对斜拉渡槽结构的激振响应测试：由于该地区为山口地带，冬春季多风，最大风速达24m/s,山区又存在季节性暴雨。在19年前，该斜拉渡槽的斜拉索体系由于当时的技术原因，并没有设置减振阻尼器装置，通过本次检测所提供的数据，可为斜拉索更换维修的过程中设置减振装置提供基础资料。三、检测依据1、军都山斜拉渡槽设计图纸：2、水工钢筋混凝土结构设计规范（SDJ20-78);3、公路斜拉桥设计规范（JTJ027-96试行)；4、大跨径混凝土桥梁的试验方法（“铁组”YC4-4/1978科研专题);5、回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T232001;6、超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程CECS022001:7、混凝土强度检验评定标准GBJ107-87；8、超声法检测混凝土缺陷技术规程CECS2丨:90;9、水工混凝土试验规程DL/T5150-200110、水工金属结构防腐蚀规范SL105-95；11、水工混凝土结构设计规范SUT191-96。四、外观检查（一）检査内容1、渡槽外观检查，包括下列内容：(1) 混凝土槽身有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋锈蚀，有无活性骨料桂碱反应引起的整体龟裂现象。(2) 接缝有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋锈蚀等病害。(3) 牛腿有无破损。(4) 栏杆有无锈蚀。(5) 伸缩缝是否完好，防水卷材是否老化。(6) 门架钢板是否锈蚀、焊缝是否松动。(7) 钢管和预埋件有无丢失或破损。2、塔墩、塔架的检査包括下列内容：(1) 上层、下层塔架混凝土有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋锈蚀，有无活性骨料硅碱反应引起的整体龟裂现象。(2) 塔墩的立柱、横撑、十字托板混凝土有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋诱蚀，有无活性骨料硅碱反应引起的整体龟裂现象。(3) 爬梯有无锈蚀；钢管和预埋件有无丢失或破损。(4) 避雷针、防护网是否完好。2、塔墩、塔架的检査包括下列内容：(1) 上层、下层塔架混凝土有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋诱蚀，有无活性骨料硅碱反应引起的整体龟裂现象。(2) 塔墩的立柱、横撑、十字托板混凝土有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋锈蚀，有无活性骨料硅碱反应引起的整体龟裂现象。(3) 爬梯有无锈蚀；钢管和预埋件有无丢失或破损。(4) 避雷针、防护网是否完好。3、斜拉索的检查包括下列内容：(1) 斜拉索PE护套是否破损。(2) 破损处钢绞线的诱蚀状况。(3) 防护垫圈是否完好。(4) 槽身锚具是否锈蚀、松动和周围混凝土有无破损、开裂。(5) 塔架锚具是否锈蚀、松动和周围混凝土有无破损、开裂。(6) 精轧螺纹钢筋是否锈蚀。4、支座主要检查功能是否完好，组件是否完整、清洁，有无断裂、错位和脱空现象各种支座的检查包括下列内容(1) 钢板滑动支座和弧形支座是否干涩、锈蚀。(2) 四氟板支座是否脏污、老化。(3) 橡胶支座是否老化、变形。(4) 活动支座有否灵活，实际位移量是否正常。(5) 支承垫石是否破碎。5、锥坡、护坡有否冲刷、滑坍、沉陷等现象，造成坡顶高度显著下降。6、塔墩、塔架、槽身等施工阶段临时预埋件的检查。由于临时预埋件只是施工阶段的过渡构件，竣工后应对其进行处理和封闭，以影响结构的整体耐久性，本次检査对此部分存在的病害也重点检查，以提出处治意见。(二）检査方法与步骤:1、收集军都山斜拉渡槽的设计和竣工资料，全面掌握渡槽技术情况。2、用检测测量工具对渡槽破损状况进行外观检査，并将检査结果记录入表。具体调查方法如下：釆用皮卷尺、不同长度的钢卷尺，配合垂球和水平尺等，进行构件尺寸、跨径等的丈量。用5m盒尺测量结构、裂缝的长度和坑槽、拥包、推移、露筋等病害的损伤面积。用裂缝测宽仪测量结构裂缝的宽度。对于塔墩、塔架采用搭设脚手架的方法检测；对于渡槽的底部和牛腿下锚头釆用安装吊篮的方法检测。对于斜拉渡槽的病害调查，主要依靠实地观察和分析。3、混凝土构件裂缝用水彩笔或油漆笔在缝边沿缝划线并标记裂缝宽度，拍摄病害照片。4、将检查中发现的破损情况，如病害的位置、大小，真实详细的填入渡槽检查记录表。病害严重的构建，绘制病害调查图和裂缝展开图等。五、斜拉索的索力测试斜拉索是斜拉桥的重要承重构件，在运营过程中要不断监测索力的变化，以保证结构的安全使用。因此准确的测试斜拉索的索力具有重要的现实意义。目前，国内外广泛釆用简单、快捷而又可靠的振动法测试斜拉索的索力，即通过测得的拉索振动固有频率计算拉索的索力。由于拉索的固有频率不仅受索力的影响，而且还受到拉索的弯曲刚度、垂跨比以及两端支承条件和倾角的影响，因此，在实际计算拉索的索力时考虑上述因素的影响。1、用环境随机振动法测量斜拉索自振特性的基本步驟(1) 选择测量断面，选择每根斜拉索易测的断面作为测点，(2) 测量并记录各测点水平方向的振动信号。(3) 对测得的各点响应信号进行谱分析处理，得到各测点响应信号的功率谱。(4) 各阶模态的自振频率可以通过谱图上的峰值位置来确定。2、振动信号的测置进行斜拉索振动测量时，每一测点拾振器应垂直于斜拉索轴线方向吸附在斜拉索侧面。3、测量及分析仪器自振特性的测量及分析仪器釆用加速度传感器配滤波放大器和便携式数据采集分析仪，具体型号及配套框图如下：六、斜拉液槽的几何线形测量1、坐标测量使用全站仪对渡槽中心线进行坐标测量。若槽面已设置永久性观测点，则利用这些点进行观测，若未设置观测点，则应按规定进行补设。测点设在渡槽两侧牛腿上部的槽面上，按每个牛腿处布置一个测点，墩顶、台顶的槽面每侧各布置一个测点（共92个点,如有必要测点可以适当加密。测点应布置在渡槽顶板上，并用钢钉或油漆作标记。2、水准测量使用精密水准仪对渡槽牛腿处进行纵断面的水准测量，若槽面已设置永久性观测点，则利用这些点进行观测，若未设置观测点，则应按规定进行补设。测点设在渡槽两侧牛腿上部的槽面上，按每个牛腿处布置一个测点，墩顶、台顶的槽面每侧各布置一个测点（共92个点)，如有必要测点可以适当加密。测点应布置在渡槽顶板上，并用钢钉或油漆作标记。七、斜拉液槽部分构件的无損桧测()混凝土构件的强测试1、检测内容使用超声波仪和回弹仪对在军都山斜拉渡槽中抽取10节槽身、4个塔墩立柱、4个塔墩横系梁、2个上层塔架、2个下层塔架、4个塔架横系梁及2片十字托板混凝土构件进行强度检测，测定混凝土构件的强度。2、检测原理和方法超声回弹综合法是指采用回弹仪测取测区混凝土回弹值和用超声仪测取混凝土声速值，采用经验公式推定测区混凝土的抗压强度值。3、超声法测混凝土强度的原理应用超声波检测混凝土，就是通过发出和接收经混凝土传播后的超声波，进行测量。利用脉冲波在技术条件相同（即混凝土原材料、配合比、龄期和测试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）接受波的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判断混凝土的缺陷。超声脉冲波传播速度的快慢与混凝土的密实程度有直接关系，对于原材料、配合比、龄期和测试距离一定的混凝土来说，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实*声速V按照下式计算：V=L/T式中：L超声测距；T超声波在L距离内的传播时间94、回弹法测定混凝土强度的原理回弹法是用一个弹簧驱动的重锤，通过弹力杆（传力杆)，弹击混凝土表面，并测出重键被反弹回来的距离X,以回弹值（反弹距离X与弹黄初始长度L之比）作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。回弹值R=X/L,在回弹仪中，L为定值（L=75mm),所以R与X成正比，在一定冲击能量作用下，弹回距离主要取决于混凝土的塑性变形。混凝土的强度越低，则塑性变形越大，消耗于产生塑性变形的功就越大，弹击锤所获得的回弹功就越小，回弹距离也相应减小，从而回弹值就越小，反之亦然。回弹值通过重锤在弹击混凝土前后的能量变化，反映了混凝土的弹性性能和塑性性能。回弹法测区混凝土强度换算值可采用测区平均回弹值及平均碳化深度值査表取得。(二）保护层厚度测试1、检测内容根据军都山斜拉渡槽外观检查结果，从槽身、塔墩、塔架可见锈蚀痕迹或可见箍筋痕迹的部位中抽取一定数量的进行保护层厚度测试。2、保护层厚度测试仪测定混凝土保护层厚度的原理该方法利用电磁感应原理进行检测，仪器通过振荡器产生一定频率的电磁振荡，根据法拉第电磁感应定律，在一定深度范围内，混凝土中钢筋产生感应电动势，有感应交流电产生电流大小由电磁振荡频率、导体的电导率、磁导率、形状、尺寸、导体与线圈的定距离决定，当其它因素确定时，根据检测钢筋中感生电流的大小，就可以取得混凝土中钢筋直径、保护层厚度的情况。检测时将方形探头贴于混凝土表面，缓慢移动，当探头靠近钢筋或与钢筋趋于平衡时，感应电流增大，反之减小，由此可确定内部钢筋的位移和走向，在探测钢筋直径条件下，可以检测保护层的厚度。(三）裂缀深度和宽度的测定1、检测内容对军都山斜拉渡槽中有浅裂缝的槽身、塔墩、塔架用超声法进行了混凝土裂缝深度和宽度的测定。2、超声法检测混凝土浅层裂缝的原理所谓浅裂缝是指局限于结构表层，开裂深度不大于500mm的裂缝。本次裂缝检测采用平测法。首先将发射换能器T和接收换能器R置于裂缝同一侧，并将T耦合好保持不动，以T、R两个换能器内侧边缘间距Li为100、150、200、250.(mm),依次移动R并读取相应的声时值ti。以L为纵轴、t为横轴绘制坐标图（如图7-1、7-2),求出声程的综合修正值A然后求出每一个测点的超声实际传播距离：进行跨缝的声时测量，将T、R换能器分别置于以裂缝为轴心的对称两侧，以L*为100、150、200、250(mm).分别读取声时值tc该声时值便是脉冲波绕过裂缝末端传揃的时间（如图3-1），根据几何原理，可推出如下关系式：于是将上式改写成：h即为检测计算裂缝的深度值，(四）钢筋锈蚀检测1、检测内容根据军都山斜拉渡槽外观检查结果，从槽身、塔墩、塔架可见锈蚀痕迹或可见箍筋痕迹的部位进行钢筋锈蚀检测。2、钢筋锈蚀仪的检测原理DJXS-05钢筋诱蚀仪是集数据采集、存储、分析、绘图、打印为一体的智能化仪器。它的测试原理是根据混凝土中钢筋锈蚀的电化学反应所引起的电位变化来测定钢筋的锈蚀状态。混凝土中钢筋的锈蚀是一个电化学过程，一个类似于电池的电流单元产生电流，在混凝土表面形成一个电场。该电场可以用半电池电极测量。在混凝土表面检测电势差就可以清楚的知道钢筋锈蚀情况。测试系统如图7-3。DJXS05结构框图如图7-4。将由半电池探头和混凝土半电池、钢筋及DJXS45组成的闭合回路所采集的钢筋锈蚀电位，经变换电路变换后，按输入指令的要求进行存储。按输出指令的要求打印输出。对已处理的数据，按表7-1给出的钢筋状态的判据进行解释。表7-1钢筋状态的判据电位水平mV钢筋状态0-250未锈蚀状态-250-400可能锈蚀-400肯定锈蚀两电极相距20cm,电位梯度为150_200mV,低电位处判为锈蚀八、斜拉渡槽结构的振动特性测试渡槽结构的自振特性是指其结构各阶振动的频率、振型及阻尼比。进行力学分析时可以当作弹性连续结构的桥梁，理论上可以有无穷多阶振型，但是有实际意义的只是前若干阶振动。自振特性是结构本身特性的一种反映，它取决于结构本身的材料特性及结构的刚度、质量以及它们的分布。当这些影响结构自振特性的因素发生变化时，结构的自振特性也会随之发生变化。在进行结构分析和工程设计时经常遇到的问题是根据结构的尺寸以及各部分的刚度、质量来分析结构的自振特性，因为这是对结构进行动力分析的前提。在进行振动分析研究时，结构的振动频率和振型可以用计算的方法求得，但是计算时所用的简化图式有时不能精确反映实际结构的特性，而要求用测试的方法来获得结构的自振特性。有许多测量结构自振特性的方法，如机械阻抗法、主模态法和环境随机振动法等。用环境随机振动法测量渡槽的自振特性，具有不需要对渡槽进行专门激振的优点，只要有髙灵敏度的测量仪器和髙分辨率的分析仪器就能测出结构的自振特性，因此本次试验采用该方法。1、用环境随机振动法测量斜拉渡槽自振特性的基本步骤选择测量断面。沿槽面选择若干测量断面，每一断面上有两个测点。测试时使用的传感器数目一般都小于测点数，通过移动传感器位置（分多个工况)，测量并记录各测点不同方向时频振动信号。将测得的各点时频信号进行谱分析处理，可以得到各测点响应信号的功率谱以及各测点与各参考点信号之间的相位关系。各阶模态的自振频率可以通过谱图上的峰值位置来确定。各阶模态的振型可以通过归一化处理得到，符号可以通过各测点与参考点之间的相位关系来确定。用改进的半功率带宽法确定各阶振动的阻尼比。2、振动信号的测量(1)自振特性测试测点布置为，军都山斜拉渡槽的槽面测点纵向位于各个斜拉索处，横向位置在槽面两侧。C2)进行槽面振动测量时，每一测点传感器作竖直状态放置。3、测量及分析仪器自振特性的测量及分析仪器采用加速度传感器配滤波放大器和便携式数据采集分析仪，具体型号及配套框图如下：九、风雨对斜拉渡槽结构的激振响应测试由于该地区为山口地带，冬春季多风，最大风速达24m/s，山区又存在季节性暴雨。在19年前，该斜拉渡槽的斜拉索体系由于当时的技术原因，并没有设置减振阻尼器装置，通过本次检测所提供的数据，可为斜拉索更换维修的过程中设置减振装置提供基础资料。根据气象资料，选择典型风雨天气窗口时间，测试斜拉索的索力、渡槽结构的受激振后的振动特性，结构各阶振动的频率、振型及阻尼比。具体仪器、测点布置、检测原理同斜拉索的索力测试和振动特性测试。十、安全保证措施(一）安全目标及安全承诺做到无工程事故和重大设备、人身伤害事故，坚决实现“五杜绝”，即杜绝死亡事故；杜绝多人伤亡事故；杜绝重大机械事故；杜绝重大交通事故；杜绝重大火灾事故。(二）安全保证措施1、认真贯彻执行国家安全生产、劳动保护方面的方针、政策和法规，以及北京市有关安全生产的管理规定。2、加强职工安全生产教育，提高职工安全意识，牢固树立“安全第一”的思想，坚持“安全生产、预防为主”的方针。3、建立健全安全生产保证体系，建立和实施安全生产责任制，明确各级人员的责任，抓好本工程的安全生产工作。4、试验检测工作实施前，对参与本次试验检测的全体人员进行安全生产教育。2、加强职工安全生产教育，提高职工安全意识，牢固树立“安全第-”的思想，坚持“安全生产、预防为主”的方针。3、建立健全安全生产保证体系，建立和实施安全生产责任制，明确各级人员的责任，抓好本工程的安全生产工作。4、试验检测工作实施前，对参与本次试验检测的全体人员进行安全生产教育，组织全体人员学习国务院、省（市）等各级部门颁发的关于安全生产的规定、条例和安全生产操作规程等，并要求在检査过程中严格遵守。5、试验检测工作开始前，对投入本试验检测工作的机械设备和设施进行全面的安全检查，未经有关部门验收的设备和设施不准使用，不符合安全规定的必须立即整改完善。6、试验检测工作进行时，操作工人必须严守岗位、履行职责，遵守安全生产操作规程。(三）安全作业的交通标志和渠化装置1、认真贯彻执行有关安全操作规程，搞好安全教育，对上渡槽检测工作人员进行安全教育、培训，配备必要的安全保护用品（如路服、安全帽、保险带等)，认真学习髙空作业检查工作的相关安全常识，强化安全意识。2、渠化装置渠化装置采用锥形路标，渠化装置的设置应醒目、稳定、轻便。锥形路标是组成渠化渐变的主要渠化装置，也常用做分割车道。锥形路标必须从上游过渡区开始，顺车流向布置，间距为10m20m,作业完成后必须逆车流方向拆除，3、导向设置导向设置在车流方向改变的地方，有专人指挥车流，即时改变车道。(四栓査人员安全作业规程1、所有试验检测人员和设备操作人员严禁酒后作业。2、试验试验检测人员工作时必须穿工作装或标志服，着装要符合劳动保护的有关规定。3、