铁路桥梁与隧道检测课件：上部结构专项检测

铁路桥梁与隧道检测

上部结构专项检测34孔道灌浆密实度检测锚下有效预应力检测12支座检测概述5零号块内部缺陷检测目录Contents学习指南本章主要介绍了铁路桥梁检测上部结构的检测项目，介绍了桥梁支座、预应力孔道灌浆、锚下有效预应等检测方法。在学习过程中，需要了解常见的检测方法，掌握桥梁支座、预应力孔道灌浆和锚下有效预应力的检测方法、结果判定等，掌握预应力孔道灌浆和锚下有效预应力检测方法的原理，掌握各方法的适用性和区别。学习时注意加强理论与实践的结合。1概述概述在桥梁上部结构的专项检测项目中，主要包括对桥梁的支座、孔道灌浆密实度、锚下有效预应力、零号块等的检测，在目前常见的检测媒介主要有：电磁波、超声波、X射线、冲击弹性波等，各种媒介各有其适用范围及特点。电磁波X射线超声波冲击弹性波概述方法

特性电磁波电磁波对金属非常敏感，通常用于检测混凝土结构中与金属相关的内容，同时，由于受金属屏蔽，因此不适合于铁皮波纹管的孔道灌浆密实度的检测；电磁波在检测混凝土的缺陷时，会受到水层的影响，且对缺陷相对不敏感，在大体积钢混结构的缺陷检测中存在一定局限性。超声波超声的频率较高，能量衰减较快；需要从板的两侧面对测，而且需要耦合，因此作业性差。X射线测试设备复杂；具有放射性；需要底片等费用，检测成本高，国内基本无应用。冲击弹性波波长较长，因此受钢筋的影响较小，适用于大体积混凝土结构；对缺陷较敏感，非常适用于混凝土的缺陷检测；可通过频域、时域进行分析，对结构的适应能力较强；2支座检测桥梁支座检测的重要性一般规定支座砂浆支座安装作为铁路桥梁工程五大部件之一，支座不仅与铁路桥梁的结构使用安全有着密切的关系，并且直接影响着铁路桥梁的使用寿命。桥梁支座的功能主要包括以下几个方面：（1）

支座可以帮助桥梁整体更好的适应桥梁结构，能缓冲桥梁因为环境温度、湿度等原因影响而导致起结构的胀缩和变形；（2）

桥梁支座能够适应因为风力或者地震等不可抗拒的因素导致的桥梁结构的位移现象，防止桥梁结构的破坏。桥梁支座检测的重要性桥梁支座一般规定桥梁支座砂浆应根据强度等级、耐久性要求、环境条件和施工工艺等进行配合比设计桥梁支座砂浆分自流平和干硬性两类，不同种类的支座砂浆应采用相应的施工工艺和质量控制措施支座防尘罩应及时安装，防尘罩开启不应与防落梁装置或梁端限位装置相抵触预制箱梁架设完成后，应保证每个支座反力与四个支座反力的平均值相差不应超过±5%。支座锚栓的埋置深度应留存影像资料支座砂浆主控项目支座砂浆（1）自流平砂浆材料的各参数应符合设计要求及相关技术标准的规定，每50t为一批，不足50t时应按一批计进行试验检验。（2）干硬性砂浆配合比应根据原材料性能和设计要求的强度等级通过试配、试验确定。检验时取尺寸为40mm×40mm×160mm的试件，每组3块，抗压和抗折强度取值采用水泥胶砂强度试验取值方法。（3）桥梁支座砂浆施工时，混凝土表面温度和环境温度不应低于5℃，当气温高于35℃时，应采取降温措施;砂浆人模温度不应低于5℃且不应大于30摄氏度。（4）桥梁支座砂浆施工完毕后，应及时采取有效的养护措施，养护时间不应低于3d。支座安装允许偏差及检验方法支座安装支座安装允许偏差及检验方法支座检测3孔道灌浆密实度检测检测的意义定性检测方法及原理定位检测方法及原理检测的意义灌浆不密实或未灌浆预应力钢绞线锈蚀损坏严重，带来安全隐患在后张法预应力混凝土梁的制作中，对孔道灌浆密实度的质量保证是非常重要的。否则，会加速结构的劣化和降低结构承载力，严重时甚至造成安全隐患和垮桥等恶性事故，带来巨大的社会经济损失。检测的意义预应力钢绞线要在铁路桥梁使用过程中确保长期发挥作用，达到设计要求，孔道灌浆的质量效果是重要的影响因素之一。预应力孔道灌浆的目的主要有两个：（1）排除孔道内的水和空气，防止预应力钢绞线被腐蚀，保证构件的耐久性；（2）通过灌浆体使得钢绞线与周围混凝土形成一个整体，改善应力分布和提高构件的承载力。现浇梁灌浆密实度指数统计预制梁灌浆密实度指数统计检测方法及原理为了准确测试纵向预应力梁管道（双端锚头露出）的灌浆缺陷，同时兼顾测试效率，因此我们开发了基于冲击弹性波的多种方法：定性检测01利用露出的钢绞线，在一端激发信号，另一端接收信号。通过分析在传播过程中信号的能量、频率、波速等参数的变化，从而定性地判断该孔道灌浆质量的优劣。定位检测02沿孔道轴线的位置，以扫描的形式逐点进行激振和接收信号。通过分析激振信号从波纹管以及对面梁侧反射信号的有无、强弱、传播时间等特性，来判断测试点下方波纹管内缺陷的有无及形态。检测方法及原理灌浆密实度定性检测在一次测试过程中，可以同时完成三种方法(FLEA、FLPV、PFTF)的测试，完成一个孔道的测试时间在5分钟内，该方法测试效率高，但测试精度和对缺陷的分辨力较差，一般适用于对漏灌、管道堵塞等灌浆事故的检测。定性检测示意图检测方法及原理灌浆密实度定性检测

全长波速法（FLPV），测试弹性波经过锚索的传播时间，并结合锚索的长度计算出弹性波经过锚索的波速。全长波速法示意图检测方法及原理灌浆密实度定性检测全长衰减法（FLEA）孔道灌浆密实度越高，能量在传播过程中逸散的越多，衰减大，振幅比越小。反之，若孔道灌浆密实度较低，则能量在传播过程逸散较少，衰减小、振幅比大。全长衰减法示意图检测方法及原理灌浆密实度定性检测传递函数法（PFTF）在孔道的一端钢绞线上激振另一端接收时，如果端头附近存在不密实情况，导致钢绞线约束度降低，出现频率升高。通过对比接收信号与激发信号相关部分的频率变化，可以判定钢绞线两端附近的灌浆质量。传递函数法的测试概念检测方法及原理灌浆密实度定性检测方法

优点缺点全长波速法（FLPV）测试结果较为稳定，适合测试大范围缺陷测试原理不严密，对缺陷较为钝感全长衰减法（FLEA）测试原理明确、对灌浆缺陷较为敏感测试结果离散性较大，影响因素多传递函数法（PFTF）能够测试锚头附近的灌浆缺陷，解析方便测试范围较小确定锚头附近（约0.5～2m）范围内有无缺陷上述各定性测试方法各有特色，尽管测试原理不同，但测试方法完全一样。因此，根据一次的测试数据可以同时得到3种方法的测试结果。为了定性测试的结果定量化，引入了综合灌浆指数。，综合灌浆指数可以定义为：检测方法及原理灌浆密实度定位检测沿孔道轴线的位置，以扫描的形式逐点进行激振和接收信号。通过分析激振信号从波纹管以及对面梁侧反射信号的有无、强弱、传播时间等特性，来判断测试点下方波纹管内缺陷的有无及位置。检测方法及原理灌浆密实度定位检测激振的弹性波在缺陷处会产生反射，且激振的弹性波经过缺陷时，从梁对面反射回来所用的时间比灌浆密实的地方长，其等效波速（2倍梁厚/来回的时间）变慢，基于这两点，即使灌浆缺陷仅为局部也可适用。冲击回波法IEEV测试原理检测方法及原理灌浆密实度定位检测特点（1)IEEV法测试精度高，但相对定性检测，检测效率较慢；（2）测试精度与壁厚/孔径比（D/Φ）有关，D/Φ越小，测试精度越高；（3）当边界条件复杂（拐角处）或测试面有斜角（如底部有马蹄时），测试精度会受较大的影响。（4）对于孔道两端，锚垫板喇叭口内的灌浆质量，由于该区域钢筋密集，且有喇叭口的影响，因此对定位检测的精度影响很大。此时，需要用结合传递函数法进行测试。

马蹄形部位的检测方法检测方法及原理灌浆密实度定位检测适用条件当d/T<0.3时，难以检出缺陷的存在。当0.3<d/T<1.5时，可以检出缺陷及底板。当1.5<d/T时，可以检出缺陷，但无法检出底板（相当于缺陷无穷大）。

d:缺陷尺寸T：缺陷所在深度4锚下有效预应力检测概述反拉法基本原理等效质量法基本原理反拉法与等效质量法的对比锚下有效预应力检测概述埋入式锚索在岩体支护、预应力结构中得到了极其广泛的应用。然而，在施工过程中，由于种种原因，普遍存在着张力不足的问题。在实际工程中，有时可能存在钢绞线不连续的现象（如下图），其张力严重不足。从而极大地威胁桥梁的安全。钢绞线不连续的状况锚下有效预应力检测反拉法基本原理对露在结构体外的钢绞线进行单根张拉，同时测试张拉力和钢绞线伸长量在拉拔力小于原有有效预应力时，夹片对钢绞线有紧固作用，能够自由伸长的钢绞线为露出的自由长度在拉拔力超过原有有效预应力时，锚头与夹片脱开，能够自由伸长的钢绞线除了露出的自由长度以外，一部分位于锚下的钢绞线也参与张拉。因此，通过量测拉拔力～钢绞线或者夹片的位移关系，即可推算锚下有效预应力3214锚下有效预应力检测反拉法基本原理单根反拉法的基本概念如下图，在外露钢绞线上安装带有智能限位装置的前卡式千斤顶，进行反拉法进行锚下有效预应力检测。单根反拉法基本概念现场检测锚下有效预应力检测反拉法基本原理反拉法检测过程，基本可分为4个阶段：(1)第一阶段，反拉法检测开始时，反拉力慢慢增大，各个结构部件间空隙进一步被排除，如图中的OA段；(2)第二阶段，OA段结束后，此阶段随着反拉力增加，位移增量为工作段钢绞线的弹性变形，曲线的斜率趋于稳定，如图中的AB段；(3)第三阶段，反拉力达到平衡锚下有效预应力与静摩擦力之和后，反拉力持续作用，完成克服摩擦力，此时，预应力体系将进行一个调整，如图中的BC段；(4)第四阶段，当夹片松动后，此时系统进行保压状态，并使得张拉力持续稳定，此阶段反拉力为锚下有效预应力，如图中的CD段。

锚下有效预应力检测等效质量法基本原理将锚头与垫板、垫板与后面的混凝土或岩体的接触面模型化成如下的弹簧支撑体系。该弹簧体系的刚性K与张力（有效预应力）有关，当然张力越大，K也越大。等效质量法的基本理论锚下有效预应力检测等效质量法基本原理通过实验发现，锚固力越大，参与自由振动的质量也就越大；基于“等效质量”原理的有效张力测试理论和测试方法，可利用激振锤（力锤）敲击锚头，并通过粘贴在锚头上的传感器拾取锚头的振动响应，从而能够快速、简单地测试锚索（杆）的现有张力。等效质量法的测试示意图有效预应力与振动质量的关系

锚下有效预应力检测反拉法与等效质量法的对比5零号块内部缺陷检测概述基本原理弹性波CT检测内部缺陷的优势三维CT零号块内部缺陷检测概述零号块可以说是悬臂现浇梁的基础，且作为桥梁上部结构的主要受力部位，零号块的质量优劣关乎着整个桥梁在施工及运营过程中的耐久性。目前，对桥梁零号块内部缺陷的检测主要使用的方法为弹性波CT法。常见的零号块存在的缺陷情况零号块内部缺陷检测基本原理当检测区域中存在软弱区域或缺陷时，弹性波信号在混凝土中传播时会产生绕射，传播时间变长，通过计算机层析扫描技术反算测试区域内的波速会降低。因此，通过波速分布及评判标准即可检知混凝土结构内部质量。测试示意图如下所示，将测试对象的分成若干小块（网格），目的是求出每个网格内的波速，达到检测结构物内部孔洞的目的。弹性波CT的基本原理示意图

零号块内部缺陷检测弹性波CT检测内部缺陷的优势弹性波CT法应用在大体积混凝土结构的内部缺陷检测中，相对于其他常用方法有着的明显优势：（1）采用双面对测的方式，需要有两个临空的对侧面，而零号块刚好具备两个临空的检测面；（2）因采用激振锤激振产生信号，激发产生的弹性波波长相较于超声波、雷达等更长，受钢筋的影响更小，更适用于大体积钢混结构；（3）采