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道路与桥梁工程试验检测技术第二篇第2章桥梁上部结构检测

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第2章 桥梁上部结构检测

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2.1桥梁支座和伸缩装置检验

2.1.1桥梁支座

桥梁支座设置在梁板式体系中主梁与墩台之间,其主要功能是将上部结

构的各种荷载传递给墩台,并能适应上部结构的荷载、温度变化、混凝

土收缩等各种因素所产生的变形(水*位移及转角),使上部结构的实际

受力情况符合设计计算图式。

(1)板式桥梁橡胶支座构造特性

图2.2.1板式橡胶支座结构(单位:mm)
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板式桥梁橡胶支座(如图2.2.1所示)通常由若干层橡胶片与薄钢板为刚性加 劲物组合而成,各层橡胶与上下钢板经加压硫化牢固的粘接成为一体。 (2)板式桥梁橡胶支座的技术要求 交通部行业标准(JT/T4—2002)规定了桥梁板式橡胶支座标准系列规格,其 设计参数应符合表2.2.1的要求,支座成品力学性能指标及质量要求应符合 表2.2.2~表2.2.6的规定,标准系列规格以外型式的支座应根据试验结果自 行确定设计参数。

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(3)板式桥梁橡胶支座检验方法

1)抗压弹性模量检验。

其试验步骤为:

①将橡胶支座成品于试验加荷装置承压板上,加荷至压应力为1.0 MPa。

②进行预压。

③正式加载。

试样抗压弹性模量按下式计算:

式中:σ i——第i级试验压应力,MPa; ——试验压应力的算术*均值,MPa;
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ε i——第i级试验荷载作用下的累计压缩应变值; E——试样的抗压弹性模量,MPa。

橡胶支座在一定的压力作用下,其竖向变形主要由两个因素决定。一是支座

中间橡胶片与加劲钢板接触面的状态,即橡胶与钢板粘接质量。第二个起决

定作用的因素是支座受压面积与其自由膨胀侧面积之比值,称为形状系数。

对于矩形支座

对于圆形支座

式中:S——形状系数; La——支座短边长度,mm; Lb——支座长边长度,mm;
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δ i——支座中间单层橡胶片厚度,mm; d——圆形支座的直径,mm。

支座抗压弹性模量容许值按下式计算:

2)极限抗压强度检验。 3)抗剪弹性模量检验。 我国交通部行业标准规定了橡胶支座剪切模量检验办法,如图2.2.2所示。 抗剪弹性模量按下式计算:

式中:τ i——第i级试验剪应力,MPa; τ ——试验剪应力的算术*均值,MPa;
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γ i——第i级试验荷载作用下的累计剪切应变值; G——试样的抗剪弹性模量,MPa。

4)容许剪切角检验。

试样的容许剪切角按下式计算

式中:τ max——试验时最大剪应力,MPa; G——试样抗剪弹性模量,MPa; tanα ——试样橡胶片容许剪切角正切值。
5)摩擦系数检验。 将试样按图2.2.2规定摆好,对准中心位置。 施加压应力至 [σ ],并在整个摩擦系数试验过程中保持不变。 试样的摩擦系数按下式计算,并求出三次的算术*均值。
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式中:τ ——接触面间发生滑动时的水*剪应力,MPa。 6)允许转角检验。 实测转角的正切值计算:

式中:tanθ ——实测转角的正切值; Δ 12——百分表N1,N2处的变形*均值,mm; Δ 34——百分表N3,N4处的变形*均值,mm;
L——转动力臂,L=600 mm。 ②各种转角下,由垂直荷载和转动共同影响产生的压缩变形值按下式计算:
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式中:Δ c——垂直荷载N作用下试样累积压缩变形值,mm; Δ 1——转动试验时,试样中心*均回弹变形值,mm; Δ 2——垂直荷载和转动共同影响下试样中心处产生压缩变形值,mm。
各种转角下,试样边缘换算变形值计算:

式中:La——试样短边尺寸,mm; Δ 3——试样边缘换算变形值,mm。
各种转角下,支座边缘最大、最小变形值计算:

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7)判定规则。试样的抗压弹性模量与表2.2.2规定值的偏差在±20%范围之内

时,则认为是满足要求的。

试样的抗剪弹性模量与表2.2.2规定值的偏差在±15%范围之内,容许剪切角

正切值符合表2.2.2的规定,则认为是满足要求的。

2.1.2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

桥梁橡胶伸缩装置的主要作用是满足桥梁上部结构变形的需要,并保证车辆

通过桥面时*稳。桥梁橡胶伸缩装置按照伸缩体结构不同可划分为四类:

1)纯橡胶式伸缩装置。

2)板式伸缩装置。

3)组合式伸缩装置。

4)模数式伸缩装置。

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(2)桥梁橡胶伸缩装置技术要求 桥梁橡胶伸缩装置除使用的材料、工艺应符合我国的现行规范外,成品力学 性能、外观质量及解剖检验等应符合交通部颁布的现行标准,其中各项指标 见表2.2.7~2.2.11。 1)成品力学性能试验。 2)成品尺寸偏差及外观质量检验。橡胶伸缩体的尺寸偏差应满足下列要求: ①不论伸缩量大小,每延米长度偏差为-1.0~2.0 mm。 ②宽度、厚度偏差应满足表2.2.8的规定。 ③在自然状态下,伸缩装置中使用的单元密封橡胶带尺寸(不包括锚固部分) 的公差应满足表2.2.9要求。 ④橡胶伸缩体外观质量应满足表2.2.10的要求。

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3)成品解剖检验。 检验结果应符合表2.2.11的要求。

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(3)桥梁橡胶伸缩装置检验原则 1)桥梁橡胶伸缩装置的检验,除投产鉴定、质量监督机构定期检测和出厂检 验外,高等级公路桥梁大修或大中桥往往在施工阶段仍需进行逐个检查外观 及几何尺寸,必要时还应进行成品力学性能检验。 2)成品力学性能检验,原则上要求试验设备能对整体组装后的伸缩装置成 品进行力学性能试验。 3)成品力学性能试验应在专用的试验*台上完成,两边用定位螺栓或其他的 有效方法将伸缩装置试样与锚固板联结,然后使试验装置模拟拉伸、压缩与 纵向、竖向、横向错位,实测拉、压过程中水*摩阻力、变位均匀性。 4)对模数式伸缩装置试样按实际荷载测定中梁、横梁及其他重要构件应力、 应变值。 5)对单组、多组模数式伸缩装置橡胶密封带,应进行防水试验。

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6)所有形式伸缩装置应作零部件安装、更换方便性试验。 7)伸缩装置的*面、厚度等外形尺寸,应用标定的钢尺、游标卡尺、*整度 仪、水准仪测量。每延米纯橡胶式、板式、组合式伸缩装置试样*面尺寸除 测量四边长度外,还应测量对角线尺寸。 (4)判定规则 1)成品力学性能试验应满足表2.2.7的规定。 2)几何尺寸及外观应满足表2.2.8,表2.2.9及表2.2.10的规定。 3)解剖检验应满足表2.2.11规定。 4)粘结剂、聚四氟乙烯材、硅脂应满足JT/T4的有关规定。 5)使用钢板、型钢、异型钢材、螺栓等钢材和不锈钢板应满足有关材料的技 术要求。 6)检验不合格时,应再取双倍试样对不合格项目进行复试,复试后仍有项目 不合格,则该批产品为不合格,不合格产品不得使用。
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2.2混凝土结构构件试验检测 桥涵混凝土结构、钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构或构件的检验,依 据交通部的有关标准,主要包括内容有三个方面:一是施工阶段的质量控 制;二是外观质量检测;三是构件混凝土的强度等级。 2.2.1结构混凝土强度等级评定 (1)混凝土立方体试件的取样原则 结构混凝土立方体试验制取组数是以不同等级及不同配合比的浇注地点或 拌和地点随机制取。 (2)结构混凝土强度评定 规范规定,对于大桥等重要工程及中小桥、涵洞工程的取样试件大于或等 于10组,应以数理统计方法按下述条件评定:

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式中:n——同批混凝土试件组数; ——同批n组试件强度的*均值,MPa;
Sn——同批n组试件强度的标准差,MPa。 R——混凝土的设计强度等级,MPa; Rmin——n组试件中强度最低的一组值,MPa;
K1,K2——合格判定系数,见表2.2.12。

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对于中小桥及涵洞工程中,同批混凝土试件少于10组时,可用非数理统计方 法按下述条件进行评定:

2.2.2钻芯取样法检验混凝土强度 钻芯取样法检验混凝土强度指从混凝土结构中钻取芯样和检查芯样,测定混 凝土的劈裂抗拉强度或抗压强度,作为评定结构的主要品质指标。其检验原 则如下: (1)芯样钻取 在钻取芯样前应考虑由于钻芯可能导致对结构的不利影响,应尽可能避免在 靠*混凝土构件的接缝或边缘钻取,且基本上不应带有钢筋。
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1)按单个构件检验时,每个构件钻取芯样数不少于3个,对较小构件至少 应取2个; 2)对构件局部区域检验时,应由要求检验的单位确定取芯位置及数量。 (2)钻取芯样检查 每个芯样应详细描述有关裂缝、分层、麻面或离析等,并估计集料的最 大粒径、形状种类及粗细集料的比例与级配,检查并记录存在的气孔的 位置、尺寸与分布情况,必要时应进行拍照。 (3)试件的制作 抗压试验用的试件长度(端部加工后)不应小于直径,也不应大于直径的2 倍。芯样端面必须*整,必要时应磨*或用抹顶等方法处理。 (4)芯样抗压强度fccu按下式计算:

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式中:fccu——混凝土芯样抗压强度,MPa; P——极限荷载,N; A——受压面积,mm2; d——芯样截面的*均直径,mm; α ——不同高径比芯样试件混凝土强度换算系数,参见表2.2.13。
2.2.3回弹法检验混凝土强度 (1)回弹法的基本原理 回弹法是采用回弹仪的弹簧驱动重锤,通过弹击杆弹击混凝土表面,并以重 锤被反弹回来的距离(称回弹值,指反弹距离与弹簧初始长度之比)作为强度 相关指标来推算混凝土强度的一种方法。

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(2)回弹法检测混凝土强度的原则 回弹法检验混疑土强度是对常规检验的一种补充。 回弹法的使用前提,是要求被测结构或构件混凝土的内外质量基本一致。 (3)回弹法的测强曲线 基准曲线的制定方法,是在试验室中制作一定数量的,考虑不同强度、不同 原材料条件、不同期龄等各种因素的立方体试块,测定其回弹值、碳化深度 及抗压强度等参数,然后进行回归分析,求得拟合程序最好,相关系数大的 回归方程,作为经验公式或画出基准曲线。 为了提高回弹法测强的精度,目前常用的基准曲线可分为三种类型: 1)专用测强曲线。 2)地区测强曲线。 3)通用测强曲线。我国在制定《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》时,

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在全国广泛布点,进行了研究。最后选定的回归方程和有关指标如下:

式中:Rn——为测区混凝土的抗压强度,MPa,精确至0.1 MPa; N——为测区混凝土*均回弹值,精确至0.1; L——为测区混凝土*均碳化深度,mm,精确至0.1 mm。
全国通用测强曲线所列测区混凝土强度换算表(见附表1)应为符合下列条件 的混凝土: ①符合普通混凝土用材料、拌和用水的质量标准; ②不掺外加剂或仅掺非引气型外加剂; ③采用普通成型工艺; ④采用符合国家现行标准《混凝土结构工程施工及验收规范》规定的钢模、 木模及其他材料制作的模板;

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⑤自然养护或蒸气养护出池后以自然养护7d以上,混凝土表层为干燥状态; ⑥龄期为14~1 000 d; ⑦抗压强度为10~50 MPa。 制订该表所依据的统一测强曲线,其强度误差值为: *均相对误差δ ≤±15.0% 相对标准差er≤18.0% 当有下列情况之一时,不得按附表1换算测区混凝土强度值,但可制定专用 测强曲线或通过试验进行修正: ①粗集料最大粒径大于60 mm; ②特种成型工艺制作的混凝土; ③检测部位曲率半径小于250 mm;

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④潮湿或浸水混凝土。 (4)专用测强曲线的制定方法 1)制定专用测强曲线的单位,需具有一级试验室的资质。 2)制定专用测强曲线的试件应与欲测结构或构件在原材料(含品种、规格 )的成型工艺与养护方法等方面条件相同。 3)试件的制作和养护: ①按最佳配合比设计5个强度等级,每一强度等级每一龄期制作6个150 mm 立方体试件,同一龄期试件宜在同一天内成型完毕。 ②在成型后的第二天,将试件移至与被测结构或构件相同的硬化条件下养 护,试件拆模日期宜与结构或构件的拆模日期相同。 4)试件的测试: ①将到达龄期的试件表面擦净,将其两个相对测面置于压力机上下承压板

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之间,加压 30~80 kN(低强度试件取低吨位加压)。 ②在试件保持30~80 kN的压力下,用符合规定的标准状态的回弹仪和规定 的操作方法,在试件的另外两个相对侧面上分别选择均匀分布的8个点进行 弹击。 ③从每一试件的16个回弹值中分别剔除其中3个最大值和3个最小值,然后再 求余下的 10个回弹值的*均值,即得该试件的*均回弹值Rm。 ④将试件加荷直至破坏,然后计算试件的抗压强度换算值fccu (MPa)。 5)专用测强曲线的计算: ①专用测强曲线的回归方程,应按每一试件求得的Rm和fccu 数据,采用最小 二乘法原理计算。 ②推荐采用的回归方程如下:

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③计算回归方程式的强度*均相对误差δ 和强度相对标准差er。 如需制定具有较宽龄期范围的专用测强曲线,则应在试验及回归分析时引入 碳化深度变量,并求得碳化深度修正系数。

式中:δ ——回归方程式的强度*均相对误差,%,精确至0.1; er——回归方程式的强度相对标准差,%,精确至0.1; fcu,i——由第i个试件抗压试验得出的混凝土抗压强度值,MPa; fccu,i——由同一试件的*均回弹值Rm算出的混凝土强度值,MPa。 n——制定回归方程式的试件数。
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(5)回弹法测试混凝土强度的原则 1)检测结构或构件混凝土强度可采用下列两种方式,其适用范围及构件数量 应符合下列规定: ①单个检测,适用于单独的结构或构件的检测; ②批量检测,适用于在相同的生产工艺条件下,混凝土强度等级相同,原材 料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致且龄期相*的同类构件。 2)每一构件的测区,应符合下列要求: ①对长度不小于3 m的构件,其测区数不少于10个;对长度小于3 m且高度低 于0.6 m的构件,其测区数量可适当减少,但不应少于5个; ②相邻两测区的间距应控制在2 m以内,测区离构件边缘距离不大于0.5 m; ③测区应选在使回弹仪处于水*方向,检测混凝土浇筑侧面,当不能满足这 一要求时,可选在使回弹仪处于非水*方向,检测混凝土浇筑侧面、表面或

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底面; ④测区宜选在构件的两个对称可测面上,也可选在一个可测面上,且应均匀 分布。在构件的受力部位及薄弱部位必须布置测区,并应避开预埋件; ⑤测区的面积宜控制在0.04 m2; ⑥检测面应为原状混凝土面,并应清洁、*整,不应有疏松层和杂物,且不 应有残留的粉末或碎屑; ⑦对于弹击时会产生颤动的薄壁、小型构件应设置支撑固定。 3)结构或构件的测区应标有清晰的编号,必要时应在记录纸上描述测区布置 示意图和外观质量情况。 4)当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时,可采用同条件试件或钻 取混凝土芯样进行修正,试件数量应不少于3个。 修正系数可按式(2.2.21a)或式(2.2.21b)计算:

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式中:η ——修正系数,精确到0.01; fcu,i, fcor,i——分别为第i个混凝土立方体试件(边长为150 mm) 或 芯样试件(φ 100 mm×100 mm)的抗压强度值; fccu,i——对应于第i个试件的回弹值和碳化深度值,由附录可 查得的混凝土强度换算值; n——试件数。
5)检测时,回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件混凝土检测面,缓慢施 压,准确读数,快速复位。 6)测点宜在测区范围内均匀分布,相邻两侧点的净距一般不小于20 mm,
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测点距构件边缘或外露钢筋、预埋件的距离一般不小于30 mm。 7)回弹值测量完毕后,应选择不小于构件数的30%测区数在有代表性的位 置上测量碳化深度值。 8)测量碳化深度值时,可用合适的工具在测区表面形成直径约15 mm的孔 洞,其深度大于混凝土的碳化深度。然后除净孔洞中的粉末和碎屑,不 得用水冲洗。 (6)回弹值的计算 1)计算测区*均回弹值时,应从该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和 3个最小值,然后将余下的10个回弹值按下列公式计算:

式中:Rm——测区*均回弹值,精确至0.1;
Ri——第i个测点的回弹值。
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回弹仪非水*方向检测混凝土浇筑侧面时,应按下列公式修正:

式中:Rma——非水*方向检测时测区的*均回弹值,精确至0.1; Raa——非水*方向检测时回弹值的修正值,参见表2.2.15。 回弹仪水*方向检测混凝土浇筑表面时,应按下列公式修正:

式中:Rtm,Rbm——水*方向检测混凝土浇筑表面、底面时,测区的*均回 弹值,精确至0.1;
Rta,Rba——混凝土浇筑表面、底面回弹修正值,按表2.2.16查用。
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4)如检测时仪器非水*方向且测试面非混凝土的浇筑侧面,则应先对回弹 值进行角度修正,然后再对修正后的值进行浇筑面修正。 (7)混凝土强度的推算
1)结构或构件第i个测区混凝土强度换算值,可按式(2.2.23)或式
(2.2.24a)、式(2.2.24b)求得的*均回弹值Rm及求得的*均碳化深度值dm 由附表1查得。 2)由各测区的混凝土强度换算值可计算得出结构或构件混凝土的强度*均 值。*均值及标准差应按下列公式计算:

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式中:mfccu——构件混凝土强度*均值,MPa,精确至0.1 MPa;

n——对于单个检测的构件,取一个构件的测区数;对于批量检测

的构件,取被抽取构件测区数之和;

Sfccu——构件混凝土强度标准差,MPa,精确至0.01 MPa。 3)构件混凝土强度推定值fcu,e的确定: ①当按单个构件检测时,以最小值作为该构件的混凝土强度推定值

②当按批量检测时,应按下列公式计算:

式中:mfccu,min——该批每个构件中最小的测区混凝土强度换算值的*均 值,MPa。
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取式(2.2.28)或式(2.2.29)中的较大值为该批构件的混凝土强度推定值。 4)对于按批量检测的构件,当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一 时,则该批构件应全部按单个构件检测。 ①当该批构件混凝土*均值小于25 MPa时,

②当该批构件混凝土强度*均值不小于25 MPa时,

2.2.4超声回弹综合法检验混凝土强度 超声回弹综合法检测混凝土强度,是目前我国使用较广的一种结构中混凝土 强度非破损检验方法。 在有条件的情况,可用钻芯取样法作校核。

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应用超声回弹综合法时,应尽量建立专用测强曲线并优先使用。在缺少该类

曲线时,可采用通用测强曲线。通用测强曲线测区混凝土强度换算表适用下

列条件的混凝土:

①混凝土用水泥应符合国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB

175—92)和《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》

(GB 1344—92)的要求;

②混凝土用砂、石骨料应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ

52—92)和《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ 53—92)

的要求;

③掺或不掺减水剂或早强剂;

④人工或一般机械搅拌、成型;

⑤钢模或木模,符合《钢筋混凝土工程施工及验收规范》的有关规定;

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⑥自然养护;

⑦龄期为7~730 d,如超过此龄期时,可钻取混凝土芯样进行修正;

⑧混凝土强度等级为C10~C50。

(1)建立地区混凝土曲线的基本要求

1)采用中型回弹仪,应处于标准状态。

2)混凝土用水泥应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、《矿渣硅酸盐水

泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》等现行国家标准的要求,混

凝土用砂、石也应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》、

《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》等现行标准的要求。

3)选用本地区常用水泥、粗骨料、细骨料,按最佳配合比制作混凝土强度等

级为C10~ C50的边长为150 mm立方体试块。

4)试块试验应按下式步骤进行:

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①分别按龄期为7 d,14 d,28 d,60 d,90 d,180 d和365 d进行立方体

试块强度试验。

②每一龄期的每组试件由3个(或6个)试块组成。

③每种混凝土强度等级的试块数不应少于30块,宜在同一天内用同条件的混

凝土成型。

④试块采用振动台成型。成型后第二天拆模。

⑤如系自然养护,应将试块移至不直接受日晒雨淋处,按品字形堆放,盖上

草袋并浇水养护。如用蒸气养护,则试块静停时同和养护条件应与构件预期

的相同。

5)试块声时值测试,应按下列规定进行:

①试块声时测量,应取试块浇注方向的侧面为测试面,宜用黄油为耦合剂。

②声时测量应采用对测法,在一相对测试面上测3点(测点布置见图2.2.4,

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发射和接收换能器轴线应在一直线上,试块声时值tm为3点*均值,保留小数 点后一位数字。试块边长测量精确至1 mm,测量误差不大于1%。

③试块的声速值应按下式计算:

式中:tm——声时值,μ s; l——超声测距,mm。
6)试块回弹值应按下列规定进行测试: ①回弹值测量应选用不同于声时测量的另一相对侧面。 ②回弹值测试完毕后,卸荷将回弹面放置在压力机承压板间。 7)测强曲线应按下述步骤进行计算: ①将各试块测试所得的声速值Va、回弹值Ra及试块抗压强度值fcu汇总,进行 多元回归分析和误差分析。

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图2.2.4 声时测量测点布置示意(单位:mm)
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②回归分析时,可采用下列回归方程式:

式中:a——常数项系数; b,c——回归系数; fccu——混凝土强度换算值,MPa。
相对标准误差er,可按下列公式计算:

式中:er——相对标准误差,MPa; fcu,i——对应于i个立方体块抗压强度,MPa; fccu——对应于i个立方体试块按 (2.2.31)计算的强度换算值,MPa。
8)经上述计算,如回归方程式的误差符合《超声回弹综合法检测混凝土强度
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技术规程》中的相应的要求时,则可报请有关部门批准,作为专用或地区测 强曲线。 9)按回归方程式,列出fccu—V—R测区混凝土强度换算表。 10)强度换算表限于所试验的范围,不得外推。 (2)测区回弹值及声速值的测量原则 1)测区布置规定: ①当按单个构件检测时,应在构件上均匀布置测区,每个构件上的测区数不 应少于10个; ②对同批构件按批抽样检测时,构件抽样数应不少于同批构件的30%,且不 少于10件,每个构件测区数不应少于10个; ③对长度小于或等于2 m的构件,其测区数可适当减少,但不应不少于3个。 2)当按批抽样检测时,符合下列条件的构件才可作为同批构件: ①混凝土强度等级相同;
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②混凝土原材料、配合比、成型工艺、养护条件及龄期基本相同; ③构件种类相同; ④在施工阶段所处状态相同。 3)构件的测区,应满足下列要求: ①测区布置在构件混凝土浇注方向的侧面; ②测区均匀分布,相邻两测区的间距不宜大于2 m; ③测区避开钢筋密集区和预埋件; ④测区尺寸为200 mm×200 mm; ⑤测试面应清洁、*整、干燥,不应有接缝、饰面层、浮浆和油垢,并避 开蜂窝、麻面部位,必要时可用砂轮片清除杂物和磨*不*整处,并擦净 残留粉尘。 4)结构或构件上的测区应注明编号,并记录测区位置和外观质量情况。
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5)结构或构件的每一侧区,宜先进行回弹测试,后进行超声测试。 6)非同一测区内的回弹值及超声声速值,在计算混凝土强度换算值时不 得混用。 (3)回弹值的计算 超声回弹综合法中回弹值的测试和计算与回弹法相同。 (4)超声声速值的测量与计算 1)超声测点应布置在回弹测试的同一测区内。 2)测量超声声时值时,应保证换能器与混凝土耦合良好。 3)测试的声时值应精确至0.1 μ s,声速值应精确至0.01 km/s。超声测 距的测量误差不大于±1%。 4)在每个侧区内的相对测试面上,应各布置3个测点,且发射和接收换能 器的轴线应在同一轴线上。
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5)测区声速应按下列公式计算:

式中:v——测区声速值,km/s; l——超声测距,mm; tm——测区*均声时值,μ s; t1,t2,t3——分别为测区中3个测点的声时值。
6)当在混凝土浇灌的顶面与底面测试时,测区声速值应按下列公式修正:
式中:va——修正后的测区声速值,km/s; β ——超声测试面修正系数。在混凝土浇注面的顶面及底面测试时, β =1.034;在混凝土侧面测试时,β =1。
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(5)混凝土强度的推定

1)构件第i个测区的混凝土强度换算值fccu,i应采用修正后的测区回弹值Rai及
修正后的测区声速值vai,优先采用专用或地区测强曲线推定。当无该类测强 曲线时,可按附表2和附表 3查阅混凝土强度或按下列公式计算:

①粗骨料为卵石时

②粗骨料为碎石时

式中: fccu,i——第i个测区混凝土强度换算值,MPa,精确至0.1 MPa; vai——第i个测区修正后的超声声速值,km/s,精确至0.01 km/s; Rai——第i个测区修正后的回弹值,精确至0.1。
2)当结构所用材料与制定的测强曲线所用材料有较大差异时,须用同条件

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试件块或从结构构件测区钻取的混凝土芯样进行修正,试件数量应不少于3 个。修正系数可按下列公式计算: ①有同条件立方试块时

②有混凝土芯样试件时

式中:η ——修正系数,精确至小数点后两位; fcu,i——第i个试块抗压强度值(以边长为150 mm 计),MPa; fccu,i——对应于第i个立主体块或芯样试件强度换算值,MPa; fcor,i——第i个试件抗压强度值(以φ 100 mm×100 mm 计),MPa; n——试件数。
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3)结构或构件的混凝土强度推定值fcu,e可按下列条件确定: ①当按单个构件检测时,单个构件的混凝土强度推定值fcu,e取该构件各测区 中最小的混凝土强度换算值fccu,min。
②当按批抽样检测时,该批构件的混凝土强度推定值应按下列公式计算:

式中各测区混凝土强度换算值的*均值mfccu及标准差Sfccu,应按下列公式计
算:

当同批测区混凝土强度换算值标准差Sfccu过大时,该批构件的混凝土强度推
定值也可按下列公式计算:
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式中: ——该批构件中最小的测区混凝土强度换算值的*均值,MPa; ——第i个构件中的最小测区混凝土强度换算值,MPa; m——抽取的构件数。
4)当属同批构件按批抽样检测时,若全部测区强度的标准差出现下列情况 时,则该批构件应全部按单个构件检测: ①当混凝土强度等级低于或等于C20时:Sfccu>4.5 MPa; ②当混凝土强度等级高于C20时,Sfccu>5.5 MPa。 2.2.5后装拔出法检测混凝土强度 后装拔出法检测混凝土强度,是指在硬化混凝土表面进行钻孔、磨槽、嵌 入锚固件,使用拔出仪进行试验,测定极限拔出力,并根据预先建立的
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拔出力与混凝土强度之间的相关关系检测混凝土强度。 (1)建立测强曲线的基本要求 1)混凝土所用水泥应符合现行国家标准《硅酸水泥、普通硅酸盐水泥》和《 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》的规定;混凝 土所用的砂、石应符合行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验 方法》和《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》的规定。 2)建立测强曲线试验用混凝土,不宜少于6个强度等级,每一强度等级棍凝 土不应少于6组,每组由1个至少可布置3个测点的拔出试件和相应的3个立方 体试块组成。 3)每组拔出试件和方立体试块,应采用同盘混凝土,在同一振动台上同时振 捣成型,同条件自然养护。

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4)拔出试验应按下列规定进行: ①拔出试验的测点应布置在试件混凝土成型侧面; ②在每一拔出试件上,应进行不少于3个测点的拔出试验,取*均值为该试 件的拔出力计算值F,精确至0.1 kN。 ③3个立方体试块的抗压强度代表值,应按现行国家标准《混凝土强度检验 评定标准》(GBJ 107—87)确定。 5)测强曲线应按下述步骤进行计算: ①将每组试件的拔出力计算值及立方体试块的抗压强度代表值汇总,按最小 二乘法原理进行回归分析。 ②推荐采用的回归方程式如下:

式中: fccu——混凝土强度换算值,MPa,精确至0.1 MPa;
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F——拔出力,kN,精确至0.1 kN; A,B——测强公式回归系数。 ③回归方程的相对标准差er可按下式计算:

式中:er——相对标准差; fcu,i——第i组立体试块抗压强度代表值,MPa,精确至0.1 MPa; fccu,i——由第i个拔出试件的拔出力计算值Fi按式(2.2.44)计算的 强度换算值,MPa,精确至0.1 MPa; n——建立回归方程式的试块(试件)组数。
6)经上述计算,如回归方程式的相对标准差不大于12%时,可报请当地主管 部门审定后实施。
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7)测强曲线的使用,仅限于在建立回归方程所试验的混凝土强度范围内,不

得外推。

(2)拔出试验基本要求

1)试验前宜具备下列有关资料:

①工程名称及设计、施工、建设单位名称;

②结构或构件名称、设计图纸及图纸要求的混凝土强度等级;

③粗骨料品种及最大粒径;

④混凝土浇筑和养护情况以及混凝土的龄期;

⑤结构或构件存在的质量问题等。

2)拔出试验前,应对钻孔机、磨槽机、拔出仪的工作状态是否正常及钻头、

磨头、锚固件的规格、尺寸是否满成孔尺寸要求,进行检测。

3)结构或构件的混凝土强度可按单个构件检测或同批构件按批抽样检测。

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4)符合下列条件的构件可作为同批构件: ①混凝土强度等级相同; ②混凝土原材料、配合比、施工工艺、养护条件及龄期基本相同; ③构件种类相同; ④构件所处环境相同。 5)测点布置应符合下列规定: ①按单个构件检测时,应在构件上均匀布置3个测点。 ②当同批构件按批抽样检测时,抽检数量应不少于同批构件总数的30%,且 不少于10件,每个构件不应少于3个测点。 ③测点宜布置在构件混凝土成型的侧面,如不能满足这一要求时,可布置在 混凝土成型的表面或底面。 ④测点应避开接缝、蜂窝、麻面部位和混凝土表层的钢筋、预埋件。
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6)测试面应*整、清洁、干燥,对饰面层、浮浆等应予清除,必要时进行 磨*处理。 7)结构或构件的测点应标有编号,并应描绘测点布置的示意图。 8)在钻孔过程中,钻头应始终与混凝土表面保持垂直,垂直度偏差不应大 于3°。 9)在混凝土孔壁磨环形槽时,磨槽机的定位圆盘应始终紧靠混凝土表面回 转,磨出的环形槽形状应规整。 10)成孔尺寸应满足下列要求: ①钻孔直径d1应比规定值大0.1 mm,且不宜大于1.0 mm; ②钻孔深度h1应比锚固深度h深20~30 mm; ③锚固深度h应符合规定,允许误差为±0.8 mm; ④环形槽深度c应为3.6~4.5 mm。
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(3)混凝土强度换算及推定 1)混凝土强度换算值应按式(2.2.44)计算。 2)当被测结构所用混凝土的材料与制定测强曲线所用材料有较大差异时, 可在被测结构上钻取混凝土芯样,根据芯样强度对混凝土强度换算值进行 修正。修正系数可按下式计算:

式中:η ——修正系数,精确至0.01; fcor,i——第i个混凝土芯样试件抗压强度值,精确至0.1 MPa; fccu,i——对应于第i个混凝土芯样式件的3个拔出力*均值的混凝土 强度换算值,MPa,精确至0.1 MPa;
n——芯样试件值。
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3)单个构件混凝土弹度推定:

①单个构件的拔出力计算值,应按下列规定取值:当构件3个拔出力中的最

大或最小拔出力与中间值之差均小于中间值的15%时,最小值作为该构件拔

出力计算值;当加测时,加测的2个拔出力值和最小拔出力值取*均值,再

与前一次的拔出力中间值比较,取小值作为该构件拔出力计算值。

②将单个构件拔出计算强度换算值(修正系数η 乘以强度换算值)作为单个构 件混凝土强度推定值fcu,e。

4)抽检构件的混凝土强度推定: ①将同批构件抽样检测的每个拔出力按式(2.2.44)计算强度换算值或用式 (2.2.46)得到的修正系数η 乘以强度换算值)。 ②混凝土强度的推定值fcu,e按下列公式计算:

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式中:mfccu,min——批抽检每个构件强度换算值中最小值的*均值,MPa; fccu,min,j——第j个构件混凝土强度换算值中的最小值,MPa; m——批抽检的构件数。
mfccu,min——批抽检构件强度换算值的*均值,MPa,按下式计算:
式中:fccu,i——第i个测点混凝土强度换算值; Sfccu——批抽检构件混凝土强度换算值的标准差,MPa,按下式计算:
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n——批抽检构件的测点总数。 取式(2.2.48)、式(2.2.49)中较大值作为该批构件的混凝土强度推定值。 ③对于按批抽样检测的部件,当全部测点的强度标准差出现下列情况时,则 该批构件应全部按单个构件检测: 当混凝土强度换算值的*均值小于或等于25 MPa时,Sfccu>4.5 MPa; 当混凝土强度换算值的*均值大于25 MPa时,Sfccu>5.5 MPa。 2.2.6超声法检测混凝土缺陷 所谓混凝土探伤,指的是以无损检测的手段,确定混凝土内部缺陷的存在、 大小、位置和性质的一项专门技术。
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可用于探伤的无损检测手段有超声脉冲法和射线法两大类,其中射线法因 穿透能力有限,以及操作中需解决人体防护等问题,在我国使用较少。目 前最有效的方法是超声脉冲法。 (1)采用混凝土超声探伤判断缺陷的基本依据 1)根据低频超声在混凝土中遇到缺陷时的绕射现象,按声时及声程的变化 ,判别和计算缺陷的大小。 2)根据超声波在缺陷界面上产生反射,因而到达接收探头时能量显著衰减 的现象判断缺陷的存在及大小。 3)根据超声脉冲各频率成分在遇到缺陷时被衰减的程度不同,因而接收频 率明显降低,或接收波频谱产生差异,也可判别内部缺陷。 4)根据超声波在缺陷处的波形转换和叠加,造成接收波形畸变的现象判别 缺陷。

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(2)声学参数测量 1)声时测量时,应将发射换能(以下简称T换能器)和接收换能器(以下简称R 换能器)分别耦合在测区同一测点对应位置上,用“衰减器”将接收信号首 波调至一定高度,再调节游标脉冲,用其前沿对准首波前沿基线弯曲的起始 点,读取调取读标脉冲,用其前沿对准首波前沿基线弯曲的起始点,读取声 时值ti(精确至0.1 μ s)。该测点混凝土声时值应按下式计算:

式中:tct——第i点混凝土声时值,μ s; ti——第i点测读声时值,μ s; t0——声时初读数,μ s。
2)波幅测量时,应在保持换能器良好耦合状态下采用下列两种方法之一进行 读数:
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①刻度法。 ②衰减值法。 3)频率测量时,应先将游标脉冲调至首波前半个周期的波谷(或波峰),读取 声时值t1(μ s),再将游标脉冲调至相邻的波谷(或波峰),读取声时值 t2(μ s),由此即可按下式计算出该点(第i点)第一周期波的频率fi(精确至 0.1 kHz)。

4)波形观察时,主要观察接收信号的波形是否畸变或观察包络线的形状,必 要时可描绘或拍照。 (3)换能器的布置方法 ①两只换能器对面布置(直接传播),称直穿法; ②两只换能在相邻面布置(半直接传播),称斜穿法。
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图2.2.6 探头的布置方法
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③两只换能器布置在同一表面(间接传播或表面传播),称*测法。 (4)混凝土缺陷检测 1)混凝土均匀性检测。测点间距一般为200~500 mm,测点布置时应避开与 声波传播方向相一致的钢筋。 各测点的声速值按下式计算:

式中:vi——第i点混凝土声速值,km/s; Li——第i点声径长度或称测距值,mm; tci——第i点混凝土的声时值,μ s。
各测点混凝土的声速*均值mv和标准差Sv及离差系数Cv分别按下式计算:

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式中:mv——声速*均值,km/s; n——测点数; vi——第i点的声速值,km/s; Sv——声速标准差; Cv——声速离差系数。
2)混凝土结合面质量检测。 混凝土结合面检测时(如图2.2.7所示),被测部位及测点的确定应满足以下 要求: A.测试前应查明结合面的位置及走向,以正确确定被测部位及布置测点。
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图2.2.7 检测结合面的换能器布置
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B.结构的被测部位应具有使声波垂直或斜穿结合面的一对*行测试面。

C.所布置的测点应避开*行声波传播方向的主钢筋或预埋铁件。

D.混凝土结合面质量检测可采用斜测法布置测点。布置测点时应注意以

下几点:

a.使测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位;

b.各对T,R换能器连线的倾斜角及测距应相等;

c.测点的间距视结构尺寸和结合面外观质量情况而定,可控制在100~

300 mm。

3)混凝土表面损伤层检测。检测表面损伤厚度时,被测部位和测点的确

定应满足以下要求:

①根据结构的损伤情况和外观质量选取有代表性的部位布置测区;

②结构被测表面应*整并处于自然干燥状态,且无接缝和饰面层;

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③测点布置时应避免T,R换能器的连线方向与附*主钢筋的轴线*行。

以各测点的声时值ti和相应测距值li绘制“时—距”坐标图,如图2.2.9 所示。由图可以得到声速改变所形成的拐点,并按式(2.2.58)和式

(2.2.59)算出损伤混凝土的声速(vf)和未损伤混凝土的声速(va)。

4)混凝土不密实区和空洞检测。 ①进行混凝土不密实区和空洞检测时,结构的被测部位及测区应满足以 下要求: A.被测部位应具有一对(或两对)互相*行的测试面;
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图2.2.8 损伤层检测的换能器布置

图2.2.9 损伤层检测“时—距”图

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B.测区的范围应大于有怀疑的区域; C.在测区布置测点时,应避免T,R换能器的连线与附*的主钢筋轴线*行。 ②根据被测结构实际情况,可按下列方法之一布置换能器: A.结构具有两对相互*行的测试面时可采用对测法,其测试方法如图2.2.10 所示。 B.结构中只有一对相互*行的测试面时可采用斜测法。如图2.2.11所示; C.当结构的测试距离较大时,为了提高测试灵敏度,可在测区适当位置钻出 *行于侧面的测试孔。换能器布置如图2.2.12所示。 测区混凝土声时(或声速)、波幅、频率测量值的*均值(mx)和标准差(Sx)应 按下式计算:

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图2.2.10 对测法换能器布置图 图2.2.11 斜测法换能器布置立面图
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图2.2.12 钻孔测法换能器布置图
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式中:Xi——第i点的声时(或声速)、波幅、频率的测量值; n——一个测区参与统计的测点数。
③测区中的异常数据可按以下方法判别: A.将一测区各测点的声时值由小至大按顺序排列,即t1≤t2≤…≤tn≤tn+1… ,将排在后面明显大的数据视为可疑,再将这些可疑数据中最小的一个(假 定tn)连同其前面的数据按 (2.2.60)和 (2.2.61),计算出mt及St,并代入式 (2.2.62),算出异常情况的判断值(X0)。
式中:λ 1——异常值判定系数,应按表2.2.17查。
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B.将一测区各测点的波幅、频率由大到小按顺序排列,即 X1≥X2≥…≥Xn≥Xn+1…,将排在后面明显小的数据视为可疑,再将这些可疑 数据中最大的一个(假定X0)连同其前面的数据按式(2.2.60)、式(2.2.61)计
算出mx及Sx值,并代入式(2.2.63)计算出异常情况的判断值(X0)。

C.当测区中某些测点的声时值(或声速值)、波幅值(或频率值)被判为异常值

时,可结合异常测点的分布及波形状况确定混凝土内部存在不密实区和空洞

的范围。

D.空洞尺寸估算方法。当判定缺陷是空洞时,可按以下的方法估算其尺寸:

根据lh/l值和

值,可由表2.2.18查得空洞半径r与测距l的比

值,再计算空洞大致尺寸r。

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图2.2.13 空洞尺寸估算原理
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如被测部位只有一对可供测试的表面,空洞尺寸可用下式计算:

式中:r——空洞半径,mm; l——T,R换能器之间的距离,mm; th——缺陷处的最大声时值,μ s; mta——无缺陷区的*均声时值,μ s。
④浅裂缝检测。 A.不跨缝声时测量。 每测点超声实际传播的距离应为:
式中:li——第i点的超声实际传播距离,mm;
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l′i——第i点的R,T换能器内边缘间距,mm; a——“时—距”图中l′轴的截距或回归所得的关系式的常数项,mm。 B.跨缝的声时测量。 C.当结构的裂缝部位具有两个相互*行的测试表面时,可采用斜测法检测。 其方法如图 2.2.16所示。 D.*测法的裂缝深度可按下式计算:

式中:dci——裂缝深度,mm; ti,t0i——分别代表测距为li时不跨缝、跨缝*测的声时值,μ s。

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图2.2.14 *测“时—距”图 图

图2.2.15绕过裂缝测试图 图2.2.16斜测裂缝示意

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E.斜测法时,如T,R换能器的连线通过裂缝,则接收信号的波幅和频率明显 降低。 ⑤深裂缝检测。 A.被检测结构应满足下列要求: a.允许在裂缝两旁钻测试孔; b.裂缝中不得充水或泥浆。 B.被测结构上钻取的测试孔应满足下列要求: a.孔径应至少比裂缝预计深度深700 mm,经测试如浅于裂缝深度,则应加深 钻孔; b.对应的两个测试孔,必须始终位于裂缝两侧,其轴线应保持*行; c.两个对应测试孔的间距宜为2 000 mm,同一结构各对应测孔间距应相同; d.如图2.2.17(a)所示,宜在裂缝一侧多钻一个较浅的孔,测试无缝混凝土 的声学参数,供对比判别之用。
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C.深裂缝检测应选用频率为20~40 kHz的径向振动式换能器,并在其接线上 作出等距离标志(一般间隔100~500 mm)。 D.测试前应先向测试孔中注满清水,然后将T和R换能器分别置于裂缝两侧的 对应孔中,以相同高程等间距从上至下同步移动,逐点读取声时、波幅和换 能器所处的深度。如图2.2.17(b)所示。 E.以换能器所处深度(d)与对应的波幅值(A)绘制d—A坐标图,如图2.2.18所 示。 2.3预应力混凝土结构试验检测 2.3.1预应力钢材试验检测 (1)热处理钢筋检验 1)外观检查。 2)力学性能试验。

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图2.2.17钻孔测裂缝深度

图2.2.18d—A坐标图
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图2.2.19 有纵肋热处理钢筋尺寸及外形
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图2.2.20 无纵肋热处理钢筋尺寸及外形
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(2)预应力钢丝检验

图2.2.21 刻痕钢丝外形
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1)外观检查。

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②两面刻痕允许任意错位,错位后一面压痕公称深度为0.2 mm。

2)力学性能试验。

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(3)预应力钢绞线检验 1)外观检验。钢绞线表面质量用肉眼检查,直径和捻距用精度为0.02 mm的 卡尺测量,直径应以横穿直径方向的相对两根上层钢丝为准(如图2.2.22所 示),测得钢绞线中心钢丝直径d0、外层钢丝直径d和捻距,可以算出钢绞线 捻角α ,钢绞线的截面积A可以按下式计算:

2)力学性能试验。钢绞线的松弛值应符合表2.2.28的规定。 2.3.2预应力锚具、夹具和连接器检测
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图2.2.22 预应力钢绞线截面图
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(1)产品分类 预应力锚具按锚固性能分为Ⅰ类和Ⅱ类两种,Ⅰ类锚具用于承受动、静载作 用的预应力混凝土结构,Ⅱ类锚具仅用于有粘结的预应力混凝土结构中预应 力筋应力变化不大的部位。 (2)技术要求 锚具、夹具和连接器应具有可靠的锚固性能和足够的承载能力,以保证充分 发挥预应力筋的强度。我国标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》 (GB/T14370—93)规定锚具和夹具的静载锚固性能符合下列要求: Ⅰ类锚具η a≥0.95,ε apu≥2.0%; Ⅱ类锚具η a≥0.90,ε apu≥1.7%; 夹具η g≥0.95。 (3)试验方法

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1)一般规定。试验用的测力系统,其不确定度不得大于2%;测量总应 变用的量具,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%。 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,紧固锚具螺丝或敲紧夹片。 试验过程中观察和测量项目应包括: ①各根预应力筋与锚具、夹具或连接器之间的相对位移; ②锚具、夹具或连接器各零件之间的相对位移; ③在达到预应力钢材抗拉强度标准值的80%后,在持荷1 h时内的锚具、 夹具和连接器的变形;
④试件的实测极限应力Fapu;

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⑤达到实测极限应力时的总应变ε apu; ⑥试件的破坏部位与形式。

根据试验结果记录计算锚具、夹具和连接器的锚固效率系数η a或η g,编写 试验报告。

锚具效率系数按下式计算:

式中:Fapu——预应力筋锚具组装件的实测极限拉力; Fcapu——预应力筋锚具组装件中各根预应力钢材计算极限拉力之和; fptm——预应力钢材中抽取的试件极限抗拉强度的*均值; Ap——预应力筋锚具、夹具组装件中预应力钢材截面积之和; η p——预应力筋的效率系数。
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夹具效率系数按下式计算:

式中:Fgpu——预应力筋夹具组装件的实测极限拉力; Fcgpu——预应力筋夹具组装件中各根预应力钢材计算 极限拉力之和。
静载试验采用表2.2.29记录。静载试验的结果由表2.2.30给出。

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3)疲劳试验。疲劳试验时以100 MPa/min的速度加载至试验应力的下限值, 再调节应力幅度达到规定值后,开始记录循环次数。将疲劳试验结果用 表2.2.31记录。

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4)周期荷载试验。周期荷载设备、仪器的锚具组装形式和静载试验相同。 试验结果见表2.2.32记录。

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5)辅助性试验。 ①锚具和夹具的内缩量试验。
试件组装后测量图2.2.24中每根预应力筋的ai值,用试验设备张拉试件至预 应力筋张拉控制应力后锚固,测量每根预应力筋的a′i值,计算出每根预应 力筋的内缩量Δ ai和锚具组装件的内缩量Δ a:

式中:n——锚具组装件中预应力筋的根数。
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图2.2.24 内缩量计算图
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②锚口摩阻损失试验。测出锚具前后预应力筋拉力差值Δ F,按下式计算锚 口摩阻损失:

式中:n——锚具组装件中预应力筋的根数; Fpk——预应力筋抗拉强度标准值; p——最大张拉控制应力与预应力筋抗拉强度值标准之比。对钢丝和 钢绞线p=0.8,对于冷拉粗钢筋p=0.95。
③张拉锚固工艺试验。试验设备仪器及试件组装形式与静载试验相同。 a.分级张拉或因张拉设备倒换行程需要临时锚固的可能性; b.经过多次张拉锚固后,预应力筋内各根预应力钢材受力的均匀性;
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c.张拉发生故障时,将预应力筋全部放松的可能性。 d.试件抽样及检验判定: 2.3.3张拉设备校验 预应力筋的张拉方式有机械张拉和电热张拉两类。校验仪器可采用压力试验 机、标准测力计或传感器等,一般采用长柱压力试验机的方法。 (1)用长柱压力试验机校验 用压力试验机校验的步骤如下: 1)千斤顶就位。 2)校验千斤顶。 3)对千斤顶校验数值采用表2.2.35记录。 (2)用标准测力计校验 (3)用电测传感器校验

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传感器是在金属弹性元件表面贴上电阻应变片所组成的一个测力装置。

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(4)千斤顶检验结果的回归计算 千斤顶的作用力T和油缸的油压P的关系是线性关系,考虑活塞和油缸 之间的摩阻力后,它们的关系可以表示为:
可以利用千斤顶检验测得的作用力和油压(T1,P1),(T2,P2),…,(Tn ,Pn)对式(2.2.76)进行线性回归,利用最小二乘原理求式(2.2.76) 的回归值:

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2.3.4张拉力控制 预应力钢材的张拉方法和控制应力应符合设计要求,采用超张拉时,张 拉控制力不应超过设计规范规定的最大超张拉应力。 1)预应力钢材理论伸长值按下式计算:

式中:P——预应力钢材的*均张拉力,N; L——预应力钢材长度,cm; A——预应力钢材截面面积,mm2; Eg——预应力钢材弹性模量,MPa。

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Δ L的单位为cm,对于后张法张拉的预应力钢材有:

式中:P——预应力钢材张拉端的张拉力,N; μ ——预应力钢材与管道孔壁的摩擦系数; k——管道每米局部偏差对摩擦的影响系数; θ ——管道曲线始端与末端切线的夹角,rad。
式(2.2.79)用于曲线管道预应力钢材伸长量计算,当管道为直线时,θ =0, 式(2.2.78)可以简化为

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当管道为直线且无局部偏差摩擦时预应力钢材的伸长量和先张法相同,

计算公式为:

2)实际伸长值的测量: 实测伸长值Δ L表示从初应力到张拉控制应力的伸长值,相应的理论计算 值为:
式中:Δ L2——初应力时的推算伸长值,Δ L2=σ 0L/Eg。 2.3.5水泥浆的技术条件 (1)水泥浆泌水率和膨胀率试验 1)试验容器。
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2)试验方法。将拌制好的水泥浆装入试验容器约深100 mm,测量水泥浆

填灌高度并作记录,然后盖严。置放3 h和24 h后量测其离析水面和水泥

浆膨胀表面,然后按下列公式计算其泌水率和膨胀率:

(2)水泥浆稠度试验 1)试验仪器。水泥浆稠度试验漏斗如图2.2.30所示。 2)稠度试验方法。 2.4钢结构试验检测
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2.4.1构件焊接质量检验

(1)焊前检验

(2)焊接过程中的检验

1)焊接规范的检验

①手工焊规范的检验。

②接触焊规范的检验。

③气焊规范的检验。

2)焊缝尺寸的检查 3)结构装配质量的检验

图2.2.31样板及其对焊缝的测量

①按图纸检查各部分尺寸、基准线及相对位置是否正确,是否留

有焊接收缩余量和机械加工余量。

②检查焊接接头的坡口型式及尺寸是否正确。

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③检查点固焊的焊缝布置是否恰当,能否起到固定作用,是否会给焊后 带来过大的内应力。并检查点固焊缝的缺陷。 ④检查焊接处是否清洁,有无缺陷(如裂缝、凹陷、夹层)。 2.4.2焊后成品的检验 焊接接头的外观检测是一种手续简便而应用广泛的经验方法,是成品检 验的一项重要内容。 外观检查主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。 对合金钢的焊接产品作外部检查,必须进行两次,即紧接着焊接之后和 经过15~30 d以后。 焊缝尺寸的检查可采用前面介绍的量规和样板进行。

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图2.2.32 万能量规的用法
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2.4.3钢材焊缝无损探伤 (1)超声波探伤 1)探伤原理 在探伤中,利用探头接收脉冲信号的性能也可检查出缺陷的位置及大小。 前者称为反射法,后者称为穿透法。 2)探伤方法 ①脉冲反射法。 缺陷的位置(深度AF)可根据各波型之间的间距之比等于所对应的工件中的 长度之比求出,即

其中AB是工件的厚度,可以测出;A′B′和A′F′可从荧光屏上读出。
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图2.2.33 脉冲反射法探伤原理
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图2.2.34 横波脉冲反射法波型示意图
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②穿透法。穿透法是根据超声波能量变化情况来判断工件内部状况的, 它是将发射探头和接收探头分别置于工件的两相对表面。根据发射波的 不同种类,穿透法有脉冲波探伤法和连续波探伤法两种。 (2)射线探伤 射线探伤是利用射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的 一种探伤方法。按探伤所用的射线不同,射线探伤可以分为X射线、γ 射线和高能射线探伤三种。 1)X射线照相法的探伤原理 照相法探伤是利用射线在物质中的衰减规律和对某些物质产生的光化及 荧光作用为基础进行探伤的。

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图2.2.35 脉冲波穿透探伤法示意图 图2.2.36 连续波穿透探伤法示意图
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图2.2.37 射线透过工件的情况和与底片作用的情况
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2)X射线探伤照相法的工序 ①确定产品的探伤位置和对探伤位置进行编号。 ②选取软片、增感屏和增感方式。 ③选取焦点、焦距和照射方向。 ④放置铅字号码、铅箭头及象质计。 ⑤选定曝光规范。 ⑥进行暗室处理。 ⑦焊缝质量的评定。 2.4.4高强螺栓及组合件力学性能试验 (1)扭剪型高强螺栓连接副预拉力复验方法 1)复验用的螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取,每批应抽取5 套连接副进行复验。

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2)连接副预拉力可采用各类轴力*胁馐浴 3)试验用的电测轴力计、油压轴力计、电阻应变仪、扭矩扳手等计量器具, 应在试验前进行标定,其误差不得超过2%。 4)采用轴力计方法复验连接副预拉力时,应将螺栓直接插入轴力计。 5)每套连接副只应做一次试验,不得重复使用。 6)复验螺栓连接副的预拉力*均值应符合表2.2.36的规定;其变异系数应按 下式计算,并应小于或等于100%。

式中:δ ——紧固预拉力的变异系数; σ P——紧固预拉力的标准差; P——该批螺栓预拉力*均值,kN。
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(2)高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数的复验方法 1)复验用螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取,每批应抽取8 套连接副进行复验。
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2)连接副扭矩系数复验用的计量器具应在试验前进行标定,误差不得 超过2%。 3)每套连接副只应做一次试验,不得重复使用。 4)连接副扭矩系数的复验应将螺栓穿入轴力计,在测出螺栓预拉力P的 同时,应测定施加于螺母的施拧矩值T,并应按下式计算扭矩系数K。

式中:T——施拧扭矩,N·m; d——高强度螺栓的螺纹规格(螺纹大径),mm; P——螺栓预应力,kN。
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5)进行连接副扭矩系数试验时,螺栓预拉力值应符合表2.2.37的规定。

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(3)高强度螺栓连接抗滑移系数试验方法 1)基本要求 ①制造厂和安装单位应分别以钢结构制造批为单位进行抗滑移系数试验。 ②抗滑移系数试验应采用双摩擦面的二栓或三栓拼接的拉力试件。 ③抗滑移系数试验用的试件应由金属结构厂或有关制造厂加工,试件与所代 表的钢结构件应为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相 同的表面状态,并应用同批同一性能等级的高强度螺栓连接副,在同一环境 条件下存放。 ④试件钢板的厚度t1,t2应根据钢结构工程中代表性的板材厚度来确定,宽 度b规定如表2.2.38所示。
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图2.2.38 抗滑移系数试件的型式和尺寸
⑤试件板面应*整,无油污,孔和板的边缘无飞边、毛刺。
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2)试验方法 ①试验用的试验机误差应在1%以内。 ②试验用的贴有电阻片的高强度螺栓、压力传感器和电阻应变仪应在试验 前用试验机进行标定,其误差应在2%以内。 ③试件的组装顺序应符合下列规定: A.先将冲钉打入试件孔定位,然后逐个换成装有压力传感器或贴有电阻片 的高强度螺栓。 B.紧固高强度螺栓应分初拧、终拧。 ④将组装好的试件置于拉力试验机上,试件的轴线应与试验机夹具中心严 格对中。 ⑤加荷时,应先加10%的抗滑移设计荷载值,停1 min后,再*稳加荷,加 荷速度为3~5 kN/s。直拉至滑动破坏,测得滑移荷载N。

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⑥在试验中当发生以下情况之一时,所对应的荷载可定为试件的滑移荷载: a.试验机发生回针现象; b.试件侧面划线发生错动; c.X—Y记录仪上变形曲线发生突变; d.试件突然发生“嘣”的响声。 ⑦抗滑移系数,应根据试验所测得的滑移荷载Nv和螺栓预拉力P的实测值, 按下式计算,宜取小数点后二位有效数字。

式中:Nv——由试验测得的滑移荷载,kN; nf——摩擦面面数,取nf=2;
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——试件滑移一侧高强度螺栓预拉力实测值(或同批螺栓连接 副的预拉力*均值)之和(取三位有效数字),kN;
m——试件一侧螺栓数量。 2.4.5漆膜厚度现场检测 (1)仪器设备 磁性测厚仪,精确度为2 μ m。 (2)检测步骤 1)调零。 2)校正。 3)测量。 2.5悬吊结构试验检测 悬吊结构桥梁主要包括斜拉桥和悬索桥(吊桥)。

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2.5.1斜拉桥施工控制与测试 (1)结构分析 1)结构分析时要选用合理的计算图式,考虑施工过程中结构的逐步形成 和体系转换、临时支承的设置和卸除,以及结构各部分的强度增长,合 理估计主梁架设中各阶段的施工荷载。2)结构分析计入非线性影响。 3)由于斜拉桥施工过程中受力变形的影响因素的复杂性、随机性和不可 逆性,使得精确地计算斜拉桥施工过程变形十分困难,所以工程界提出 了不同的算法模拟斜拉桥施工中的行为。 (2)施工控制的原则与方法 一般斜拉桥施工时,主梁架设阶段确保主梁的线型顺直正确是第一位, 即以标高控制为主。二期恒载施工时为保证结构的整体受力变形处于理 想状态,拉索张拉时以索力控制为主。

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(3)施工测试 施工测试是施工控制的主要组成部分,是控制调整的主要依据。施工测试的 主要内容有: 1)结构的几何位置和变形。 2)应力测试。 3)温度测试。 2.5.2索力测试 斜拉桥斜拉索索力测定的方法有: ①电阻应变片测定法; ②拉索伸长量测定法; ③索拉力垂度关系测定法; ④张拉千斤顶测定法;
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⑤压力传感器测定法; ⑥振动测定法。

图2.2.39 索力仪组成
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振动法可采用激振器激振或人工激振,亦可采用环境随机振动法。测试时 用索夹或绑带将传感器固定在拉索上,进行激振和信号采集,现场分析, 可以很方便测求索力。 不计算抗弯刚度的拉索的振动微分方程为:

式中:y——横坐标(垂直于索的长度方向); x——纵向坐标(索的长度方向); W——单位索长的重量; g——重力加速度; T——索的张力; t——时间。
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假定索的两端固定,由方程(2.2.89)可以求出拉索的自振频率为

式中:fn——索的第n阶自振频率; l——索的计算长度; n——振动阶数。
考虑抗弯刚度后索的自由振动微分方程为
式中:EI——拉索的抗弯刚度。其余符号意义同前。
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假定拉索的边界条件为两端铰接,可由式(2.2.92)解得索拉力为:

另外计入索自重时可解得索下端的拉力:

式中:α ——拉索弦线和水*向的夹角; T——拉索下端的拉力。
2.5.3冷铸锚试验 拉索锚具应采用强度和耐疲劳符合设计要求且可靠性高锚具,包括热铸锚、 镦头锚、冷铸镦头锚、夹片锚等。目前工程中通常采用的拉索锚具为冷铸镦 头锚(Hiam锚具),简称冷铸锚。
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图2.2.40 南浦大桥索力对比图
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图2.2.41 冷铸锚构造示意图
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(1)冷铸填料性能试验

①冷铸填料温度稳定性试验。

②钢丝拔出试验。

③弹性模量试验。

④热老化性能试验。

(2)静载试验

1)试验内容

静载试验包括以下内容:

①冷铸锚在预拉荷载下锚板内缩值的测定;

②冷铸锚在使用荷载下,钢丝束的延伸率、钢丝和锚具的应力值、锚板的回

缩值;锚具的径向变形、钢丝束的拔出量及一般性观察;

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③实测冷铸锚的破断荷载以及钢丝束在破断荷载下的总延伸率及锚固效 率系数; ④冷铸锚在破断荷载下,对锚具各部件状况的观察。 2)试验标准 (3)疲劳试验
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