結(jié)構(gòu)檢測技術張開銀工程

1、工程結(jié)構(gòu)檢測技術張 開 銀武漢理工大學交通學院2013年 09月 工程結(jié)構(gòu)檢測技術教 學 內(nèi) 容(32學時） 第1章 序言(2學時） 第2章 應變測試技術(6學時） 第3章 橋梁檢測、評定及力學性能試驗(8學時） 第4章 橋涵工程基礎檢測(0學時） 第5章 橋梁上部結(jié)構(gòu)檢測(8學時） 第6章 橋梁荷載試驗(6學時） 第7章 專題講座(2學時） 3.1 橋梁檢測評定的目的 3.2 橋梁檢測評定基本內(nèi)容 3.3 橋梁檢測評定相關術語 3.4 橋梁檢測評定相關依據(jù) 3.5 橋梁調(diào)查與檢測 3.6 橋梁檢測評定 3.7 混凝土試件力學性能試驗3 橋梁檢測與評定本 章 教 學 內(nèi) 容3.1 橋梁檢測評定

2、的目的 通過對現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)進行檢測、檢算和荷載試驗分析，正確評定橋梁的承載能力，為確定橋梁的使用條件和應采用的技術措施提供可靠依據(jù)；合理利用現(xiàn)有橋梁可資利用的承載潛力，充分發(fā)揮橋梁的使用價值，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，使現(xiàn)有橋梁在繼續(xù)使用期間能夠有效地滿足公路交通不斷發(fā)展的需要;3 橋涵檢測與評定3.1 橋梁檢測評定的目的 為現(xiàn)有橋梁承載能力檢測評定工作提供統(tǒng)一的程序、準則和方法，保證橋梁承載能力檢測工作質(zhì)量，使同類型橋梁的檢測評定結(jié)果具有一致性和可比性，妥善解決橋梁結(jié)構(gòu)的安全使用問題。3 橋涵檢測與評定3.2 橋梁檢測評定基本內(nèi)容 橋梁結(jié)構(gòu)缺損狀況調(diào)查評估；橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況檢測評定；橋梁結(jié)構(gòu)檢

3、算評定；橋梁結(jié)構(gòu)荷載試驗評定。注：當根據(jù)調(diào)查、檢測與檢算尚不能確定橋梁結(jié)構(gòu) 承載能力時，應進行荷載試驗評定。3 橋涵檢測與評定3.3 橋梁檢測評定相關術語3.3.1 橋梁評定相關術語橋梁調(diào)查 Bridge Investigation 對橋梁設計、施工、監(jiān)理、試驗、養(yǎng)護及維修加固、橋址水文地質(zhì)狀況及其歷史資料進行全面的了解。橋梁檢查 Bridge Inspection 對橋梁結(jié)構(gòu)及其附屬設施所有構(gòu)件或部位進行全面系統(tǒng)的檢查，記錄所有缺損部位、范圍和程度。3 橋涵檢測與評定3.3.1 橋梁評定相關術語荷載試驗 Loading Test 靜力荷載試驗和動力荷載試驗。 靜力荷載試驗是對橋梁結(jié)構(gòu)施加一定

4、的外荷載，以了解結(jié)構(gòu)的承載能力狀況；動力荷載試驗是對橋梁結(jié)構(gòu)給予一定的激勵，以分析結(jié)構(gòu)的動力特性。3 橋涵檢測與評定3.3.1 橋梁評定相關術語3 橋涵檢測與評定靜載試驗3.3.1 橋梁評定相關術語3 橋涵檢測與評定跳車試驗3.3.1 橋梁評定相關術語橋梁技術狀況 Technical Condition of Bridge 橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件各方面技術特征的總稱。3 橋涵檢測與評定3.3.2 橋梁檢測相關術語 鋼筋銹蝕電位 Corrosion Potential 混凝土電阻率 Resistivity of Concrete 碳化 Carbonization 模態(tài)參數(shù) Modal Parameter

5、3 橋涵檢測與評定3.3.3 橋梁荷載試驗相關術語 承載能力檢算系數(shù) Check-calculation Coefficient of Bridge Load-bearing Capacity 承載能力惡化系數(shù) Depravation Coefficient of Bridge Load-bearing Capacity 截面折減系數(shù) Section Discount Coefficient 活載修正系數(shù) Live Load Redress Coefficient3 橋涵檢測與評定3.3.3 橋梁荷載試驗相關術語 典型代表交通量 Characteristic Quantity of Typic

6、al Traffic 大噸位車輛混入率 Heavy Vehicle Ratio 荷載效率 Load Ratio 檢驗系數(shù) Check Coefficient3 橋涵檢測與評定3.4 橋梁檢測評定相關依據(jù) 公路橋涵工程試驗檢測應以國家和交通運輸部頒布的有關公路工程的法規(guī)、技術標準、設計和施工規(guī)范、材料試驗規(guī)程為依據(jù)進行；對于某些新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝的橋梁結(jié)構(gòu)，有關公路工程規(guī)范、規(guī)程暫無相關條款時，可以借鑒執(zhí)行國外或國內(nèi)其它行業(yè)相關規(guī)范和規(guī)程的有關規(guī)定。 3 橋涵檢測與評定3.4 橋梁檢測評定相關依據(jù) 我國結(jié)構(gòu)工程技術標準和規(guī)范可分為四個層次： 第一層次：綜合基礎標準； （指導制定專業(yè)基礎標準的

7、國家統(tǒng)一標準） 第二層次：專業(yè)基礎標準； （指導專業(yè)通用標準和專業(yè)專用標準的行業(yè)統(tǒng)一標準） 第三層次：專業(yè)通用標準； 第四層次：專業(yè)專用標準。3 橋涵檢測與評定3.4 橋梁檢測評定相關依據(jù)3.4.1 公路橋梁設計、施工、檢測專業(yè)通用標準：1公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范（JTJ 064-98)2公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004)3公路磚石混凝土橋涵設計規(guī)范（JTJ 022-85)4公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范 (JTG D62-2004)5公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JTJ 024-85) 3 橋涵檢測與評定3.4 橋梁檢測評定相關依據(jù)3.4.1 公路橋梁設計、施工、檢測專業(yè)通

8、用標準：6公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（JTJ 025-86)7公路工程抗震設計規(guī)范（JTJ 004-89)8公路橋涵施工技術規(guī)范（JTJ 041-2000)9公路工程質(zhì)量檢驗評定標準（JTG F80-2004)10公路土工試驗規(guī)程（JTJ 051-93)11公路橋粱承載能力評定規(guī)程（JTJ xx-2011)3 橋涵檢測與評定3.4 橋梁檢測評定相關依據(jù)3.4.2 公路橋梁設計、施工、檢測專業(yè)專用標準：1公路斜拉橋設計規(guī)范（試行）（JTJ 027-96)2大跨徑懸索橋設計規(guī)范（待出版） 3公路橋梁抗風設計規(guī)范（待出版） 4公路橋梁抗震設計規(guī)范（待出版）5預應力混凝土用鋼絞線（GB/T 522

9、4-2003）3 橋涵檢測與評定3.5 橋梁調(diào)查與檢測3 橋涵檢測與評定3.5.1 橋梁調(diào)查 需對待評定的橋梁進行現(xiàn)場考察，了解橋梁的 基本技術狀況。 搜集橋梁的有關技術資料： 勘察與設計資料； 施工、監(jiān)理、監(jiān)控與竣工技術資料； 養(yǎng)護、試驗檢測、維修與加固資料。3.5 橋梁調(diào)查與檢測3 橋涵檢測與評定3.5.1 橋梁調(diào)查 調(diào)查了解橋梁病害史、使用中的特別事件、限 重限速原因、交通狀況、今后改擴建計劃、水 文、氣候與環(huán)境等方面情況。3.5 橋梁調(diào)查與檢測3 橋涵檢測與評定3.5.2 橋梁檢測橋梁現(xiàn)場檢測分為一般檢查和詳細檢查橋梁一般檢查以目視檢查為主 是對橋梁結(jié)構(gòu)及其附屬設施的所有構(gòu)建或部位進行

10、全面系統(tǒng)的檢查，并記錄所有表觀病害及缺損的部位、范圍和程度等，保留詳細資料。橋梁一般檢查結(jié)果是進行橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的技術狀態(tài)評價的重要依據(jù)。 3.5 橋梁調(diào)查與檢測3 橋涵檢測與評定3.5.2 橋梁檢測橋梁詳細檢查是在一般檢查的基礎上進行的 根據(jù)病害特征一些重點部位或典型橋孔采用專門技術和檢測設備進行深入而細致的檢測。通過詳細檢查可以更全面準確地掌握橋梁結(jié)構(gòu)的技術狀態(tài)，為橋梁承載能力評定提供可靠地依據(jù)。3.6 橋梁檢測評定3 橋涵檢測與評定3.6.1 橋梁一般檢測評定橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術狀況分為5級： 良好狀態(tài)（標度值取1)； 較好狀態(tài)（標度值取2)； 較差狀態(tài)（標度值取3)； 差的狀態(tài)（標度值取4

11、)； 危險狀態(tài)（標度值取5)。注：參見公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程（p12-14)3.6 橋梁檢測評定3 橋涵檢測與評定3.6.2 橋梁祥細檢測評定 在一般檢查的基礎上，有重點地選擇下列檢測內(nèi)容進行橋梁詳細檢查： 橋梁幾何形態(tài)參數(shù)測定； 橋梁結(jié)構(gòu)恒載變異狀況調(diào)查； 橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材質(zhì)強度檢查與評定； 混凝土中鋼筋銹蝕電位檢測； 3.6 橋梁檢測評定3 橋涵檢測與評定3.6.2 橋梁祥細檢測評定混凝土中氯離子含量測定；混凝土電阻率的檢測；混凝土碳化狀況的檢測；混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋分布狀況的調(diào)查；橋梁墩臺與基礎變位情況調(diào)查；橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的測定。3 橋涵檢測與評定立柱豎向裂縫3.6.2 橋梁祥細檢測評

12、定3 橋涵檢測與評定T粱縱向裂縫3.6.2 橋梁祥細檢測評定3 橋涵檢測與評定支座翹起3.6.2 橋梁祥細檢測評定3 橋涵檢測與評定粱落位施工3.6.2 橋梁祥細檢測評定3 橋涵檢測與評定鋼筋銹蝕3.6.2 橋梁祥細檢測評定3 橋涵檢測與評定混凝土碳化測試3.6.2 橋梁祥細檢測評定3 橋涵檢測與評定混凝土超聲儀調(diào)試3.6.2 橋梁祥細檢測評定 承重構(gòu)件實測強度狀況評定標準 表3.4.4注：沒做檢測的構(gòu)件其評定標定值取1推定強度勻質(zhì)系數(shù)Kbt平均強度勻質(zhì)系數(shù)Kbm強度狀態(tài)強度評定標度值0.951.00良好10.95Kbt0.900.95較好20.90Kbt0.800.90較差30.80Kbt0

13、.700.85差的40.700.85危險5 鋼筋銹蝕電位評定標準 表3.4.5注： 表中電位水平采用銅硫酸銅電極量測值； 混凝土構(gòu)件量測時為自然狀態(tài)； 沒做檢測的構(gòu)件其評定標定值取1。電位水平/mv鋼 筋 狀 態(tài)評定標度值0200無銹蝕活動性或銹蝕活動性不明確1200300有銹蝕活動性，但銹蝕狀態(tài)不明確，可能坑蝕2300400有銹蝕活動性，發(fā)生銹蝕概率大于903400500有銹蝕活動性，嚴重銹蝕可能性極大4500構(gòu)件存在銹蝕開裂區(qū)域5氯離子含量對鋼筋銹蝕影響程度評定標準 表3.4.6注：沒做檢測的構(gòu)件其評定標定值取1。氯離子含量（占水泥含量的百分比）0.150.150.400.400.700.

14、701.001.00評定標度值12345誘發(fā)鋼筋銹蝕的可能性很小不確定有可能誘發(fā)鋼筋銹蝕會誘發(fā)鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕活化混凝土電阻率對鋼筋銹蝕影響程度評定標準 表3.4.7注： 混凝土構(gòu)件量測時為自然狀態(tài)； 沒做檢測的構(gòu)件其評定標定值取1。電阻率/cm可能的銹蝕速度評定標度值20000很慢11500020000慢21000015000一般3500010000快45000很快5混凝土碳化深度鋼筋銹蝕影響程度評定標準 表3.4.8注： *構(gòu)件全部實測比值均小于1； * *構(gòu)件全部實測比值均大于1； 沒做檢測的構(gòu)件其評定標定值取1。碳化層深度/ 保護層厚度1*1=111*強度評定標度值1*2345混凝土保

15、護層厚度對結(jié)構(gòu)鋼筋耐久性影響程度評定標準 表3.4.9注：沒做檢測的構(gòu)件其評定標定值取1。Dne/Dnd對結(jié)構(gòu)鋼筋耐久性的影響評定標度值0.95影響不顯著10.850.95有輕度影響20.700.85有影響30.550.70有較大影響40.55鋼筋易失去堿性保護而發(fā)生銹蝕5結(jié)構(gòu)固有頻率評定橋梁結(jié)構(gòu)技術狀態(tài)評判標準 表3.4.10-1注：沒做檢測的構(gòu)件其評定標定值取1。橋梁部件橋梁上部結(jié)構(gòu)橋梁下部結(jié)構(gòu)評定標度值fmi/fdi技術狀況fmi/fdi技術狀況 11.10良好狀況1.20良好狀況21.001.10較好狀況1.001.20較好狀況30.901.00較差狀況0.951.00較差狀況40.7

16、50.90差的狀況0.800.95差的狀況50.75危險狀況0.80危險狀況阻尼比值評定橋梁結(jié)構(gòu)技術狀態(tài)評判標準 表3.4.10-2橋 梁 結(jié) 構(gòu) 類 型阻尼比值范圍/%狀 態(tài) 描 述普通鋼筋混凝土橋0.5無明顯裂縫1.02. 0有 裂 縫預應力鋼筋混凝土橋1.0無明顯裂縫1.02. 0有 裂 縫鋼 橋0.10正 常3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.1 試驗內(nèi)容 普通混凝土試件力學性能包括: 抗壓強度試驗 軸心抗壓強度試驗 靜力受壓彈性模量試驗 劈裂抗拉強度試驗 抗折強度試驗3 橋涵檢測與評定3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(抗壓強度試驗)3 橋涵檢測與評定檢測項目試件形

17、狀試件尺寸/mm尺寸修正系數(shù)試件數(shù)量備 注抗壓強度立方體1001001000.953個非標準試件1501501501.00標準試件2002002001.05非標準試件圓柱體1002000.953個非標準試件1503001.00標準試件2004001.05非標準試件3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(抗壓強度試驗)3 橋涵檢測與評定3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(軸心抗壓強度試驗)3 橋涵檢測與評定檢測項目試件形狀試件尺寸/mm尺寸修正系數(shù)試件數(shù)量備 注軸心抗壓棱柱體1001003000.953個非標準試件1501503001.00標準試件2002004001

18、.05非標準試件圓柱體1002000.953個非標準試件1503001.00標準試件2004001.05非標準試件3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(軸心抗壓強度試驗)3 橋涵檢測與評定3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(靜力受力彈性模量）3 橋涵檢測與評定檢測項目試件形狀試件尺寸/mm尺寸修正系數(shù)試件數(shù)量備 注彈性模量棱柱體100100300 6個非標準試件150150300標準試件200200400非標準試件圓柱體100200 6個非標準試件150300 標準試件200400 非標準試件3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(靜力受力彈性模量）3

19、 橋涵檢測與評定3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(靜力受力彈性模量）3 橋涵檢測與評定3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(劈裂抗拉強度試驗)3 橋涵檢測與評定檢測項目試件形狀試件尺寸/mm尺寸修正系數(shù)試件數(shù)量備 注劈裂抗拉立方體1001001000.853個非標準試件1501501501.00標準試件200200200非標準試件圓柱體1002003個非標準試件1503001.00標準試件2004001.05非標準試件3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(劈裂抗拉強度試驗)3 橋涵檢測與評定3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(抗折強

20、度試驗)3 橋涵檢測與評定檢測項目試件形狀試件尺寸/mm尺寸修正系數(shù)試件數(shù)量備 注抗折強度棱柱體1501505501.003個非標準試件1501506001.00標準試件1001004000.85非標準試件3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.2 試驗試件(抗折強度試驗)3 橋涵檢測與評定3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.3 抗壓強度試驗 混凝土立方體抗壓強度計算3 橋涵檢測與評定式中：fcc混凝土立方體試件抗壓強度(MPa); F試件破壞荷載(N); A試件承壓面積( )。注：混凝土立方體抗壓強度計算結(jié)果精確至0.1MPa.3.7.3 抗壓強度試驗混凝土立方體抗壓強度值確定3 橋涵檢測與

21、評定、一般情況下，取三個試件測試值的算術平均值作為該 組試件的強度值（精確至0.1MPa）；、三個測試值中的最大值或最小值中，有一個與中間值 的差值超過中間值的15時，則把最大值及最小值一 并舍去，取中間值作為該組試件的抗壓強度值；、若最大值和最小值與中間值的差值均超過中間值15 時，則該組試件試驗結(jié)果無效。3.7.3 抗壓強度試驗 非標準試件抗壓強度值確定3 橋涵檢測與評定、當混凝土強度等級小于C60時，非標準試件得到的強 度值均應乘以尺寸換算系數(shù)（見表）；、當混凝土強度等級不小于C60時： a)宜采用標準試件； b)若采用非標準試件；尺寸換算系數(shù)由試驗確定。Question: 為什么換算系

22、數(shù)小尺寸為0.95,大尺寸為1.05？3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.4 軸心抗壓強度試驗 混凝土棱柱體軸心抗壓強度計算3 橋涵檢測與評定式中：fcp混凝土棱柱體試件抗壓強度(MPa); F試件破壞荷載(N); A試件承壓面積( )。注：混凝土棱柱體抗壓強度計算結(jié)果精確至0.1MPa.3.7.4 軸心抗壓強度試驗混凝土棱柱體抗壓強度值確定3 橋涵檢測與評定、一般情況下，取三個試件測試值的算術平均值作為該 組試件的強度值（精確至0.1MPa）；、三個測試值中的最大值或最小值中，有一個與中間值 的差值超過中間值的15時，則把最大值及最小值一 并舍去，取中間值作為該組試件的軸心抗壓強度值；、若

23、最大值和最小值與中間值的差值均超過中間值15 時，則該組試件試驗結(jié)果無效。3.7.4 軸心抗壓強度試驗 非標準試件抗壓強度值確定3 橋涵檢測與評定、當混凝土強度等級小于C60時，非標準試件得到的抗 壓強度值均應乘以尺寸換算系數(shù)（見表）；、當混凝土強度等級不小于C60時： a)宜采用標準試件； b)若采用非標準試件；尺寸換算系數(shù)由試驗確定。Question: 為什么換算系數(shù)小尺寸為0.95,大尺寸為1.05？3.7.5 彈性模量試驗 混凝土靜力受壓彈性模量計算3 橋涵檢測與評定式中：Ec混凝土彈性模量(MPa); Fa應力為1/3軸心抗壓強度時的荷載(N); F0應力為0.5MPa時的初時荷載(

24、N); A試件承壓面積( ); L試件標距(mm); a,0分別為Fa、F0時試件兩側(cè)平均變形(mm)。3.7.5 彈性模量試驗3 橋涵檢測與評定Question: 為什么Fa取應力為1/3軸心抗壓強度時的荷載？為什么選用混凝土棱柱體試件？應變片荷 載試 件3.7.5 彈性模量試驗3 橋涵檢測與評定標距：150mm；三個試件用于混凝土軸心抗壓試驗，三個試件用于混凝土彈性模量試驗；應變片荷 載試 件3.7.5 彈性模量試驗靜力受壓彈性模量值的確定3 橋涵檢測與評定、一般情況下，取三個試件測試值的算術平均值作為該 組試件的彈性模量值；、如果其中一個試件的軸心抗壓強度值超過用以確定檢 驗控制荷載的軸

25、心抗壓強度值的20時，則取另兩個 試件測試值的算術平均值作為彈性模量值；、如果兩個試件超過了上述規(guī)定時，則該組試件試驗結(jié) 果無效。3.7 混凝土試件力學性能試驗3.7.6 劈裂抗拉強度試驗 試件3 橋涵檢測與評定3 橋涵檢測與評定式中：fts混凝土劈裂抗拉強度(MPa); F試件破壞荷載(N); A試件劈裂面面積( )。Question: 為什么不采用試件拉伸破壞試驗？3.7.6 劈裂抗拉強度試驗 混凝土劈裂抗拉強度計算3 橋涵檢測與評定、一般情況下，取三個試件測試值的算術平均值作為該 組試件的強度值（精確至0.1MPa）；、三個測試值中的最大值或最小值中，有一個與中間值 的差值超過中間值的15時，則把最大值及最小值一 并舍去，取中間值作為該組試件的抗拉強度值；、若最大值和最小值與中間值的差值均超過中間值15 時，則該組試件試驗結(jié)果無效。3.7.6 劈裂抗拉強度試驗 混凝土劈