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大跨径公路桥梁钢箱梁疲劳养护技术指南征求意见稿.pdf

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1、 xxxx-xx-xx 发布 xxxx-xx-xx 实施 ICS 号 中国标准文献分类号 团体标准 大跨径公路桥梁钢箱梁疲劳养护技术指南 Technical guide for fatigue maintenance for steel box girder of long-span highway bridges(征求意见稿)中国公路学会 发布 T/CHTS XXXXX-XXXX 代替的团体标准号 中国公路学会标准征求意见稿 团 体 标 准 大跨径公路桥梁钢箱梁疲劳养护技术指南 Technical guide for fatigue maintenance for steel box gir

2、der of long-span highway bridges T/CHTS XXXXX-XXXX 主编单位:江苏高速公路工程养护技术有限公司 河海大学 发布单位:中国公路学会 XXXXXXXX(出版单位)中国公路学会标准征求意见稿 中 国 公 路 学 会 文 件中 国 公 路 学 会 文 件 公学字xxxxxx 号 中国公路学会关于发布 大跨径中国公路学会关于发布 大跨径公路桥梁公路桥梁钢箱梁疲劳养护技术指南的公告钢箱梁疲劳养护技术指南的公告 现发布中国公路学会标准大跨径公路桥梁钢箱梁疲劳养护技术指南(T/CHTS-),自年日起实施。大跨径公路桥梁钢箱梁疲劳养护技术指南(T/CHTS-)的

3、版权和解释权归中国公路学会所有,并委托主编单位江苏高速公路工程养护技术有限公司负责日常解释和管理工作。中国公路学会 年月日 中国公路学会标准征求意见稿 前 言 本指南在总结多年大跨径公路桥梁钢箱梁疲劳养护工程技术科研成果和实践经验,并广泛征求行业有关单位和专家意见的基础上,编制而成。本指南按照中国公路学会标准编写规则(T/CHTS 10001)编制。共分为 9 章、12 个附录,主要内容包括:总则、术语、基本规定、检查、疲劳检测、评定、预防性养护、维修、质量检验及附录。本指南由江苏高速公路工程养护技术有限公司和河海大学提出,受中国公路学会委托,由江苏高速公路工程养护技术有限公司负责具体解释工作

4、。请有关单位将实施中发现的问题与建议,反馈至河海大学(地址:江苏省南京市鼓楼区西康路 1 号;联系电话:18851073398;电子邮箱:),供修订时参考。主编单位:主编单位:江苏高速公路工程养护技术有限公司、河海大学 参编单位:参编单位:江苏扬子江高速通道管理有限公司、江苏苏通大桥有限责任公司、江苏润扬大桥发展有限责任公司、江苏泰州大桥有限公司 主要起草人:主要起草人:吉伯海、李捷、傅中秋、朱彦、蒋波、袁周致远、陈雄飞、孙海东、吴海林、刘勇、刘玉静、孙洪滨、何超、马骏、宋奎、姚悦。主要审查人:主要审查人:中国公路学会标准征求意见稿 目目 录录 1 总则总则.1 2 术语术语.2 3 基本规定

5、基本规定.3 3.1 基本原则.3 3.2 疲劳重点部位及病害特征.3 3.3 疲劳裂纹编码.6 4 检查检查.7 4.1 一般规定.7 4.2 经常检查与日常养护.7 4.3 定期检查.10 4.4 专项检查.13 5 疲劳检测疲劳检测.15 5.1 一般规定.15 5.2 目视检测.15 5.3 渗透检测.16 5.4 磁粉检测.18 5.5 超声波检测.20 6 评定评定.23 6.1 一般规定.23 6.2 疲劳评定与决策.23 7 预防性养护预防性养护.26 7.1 一般规定.26 7.2 冲击强化.26 7.3 焊趾磨削.28 7.4 设置角撑板.29 7.5 其他方法.30 8

6、维修维修.31 8.1 一般规定.31 8.2 气动冲击法.31 8.3 钻孔法.34 8.4 补焊法.39 8.5 钢板补强法.43 9 质量质量检验检验.47 中国公路学会标准征求意见稿 9.1 一般规定.47 9.2 效果跟踪验收与评价.47 9.3 技术档案管理.48 9.4 养护信息管理.50 附录附录 A 钢箱梁疲劳开裂典型案例.52 附录附录 B 江阴大桥钢箱梁疲劳裂纹编码案例江阴大桥钢箱梁疲劳裂纹编码案例.55 附录附录 C 缺陷和病害汇总表缺陷和病害汇总表.58 附录附录 D 经常检查记录表经常检查记录表.59 附录附录 E 定期检查记录表定期检查记录表.60 附录附录 F

7、钢箱梁疲劳裂纹检测结果记录表钢箱梁疲劳裂纹检测结果记录表.61 附录附录 G 典型部位磁轭检测方法典型部位磁轭检测方法.62 附录附录 H 疲劳裂纹跟踪记录表疲劳裂纹跟踪记录表.63 附录附录 I 疲劳预防性养护实施记录疲劳预防性养护实施记录.64 附录附录 J 钢箱梁疲钢箱梁疲劳裂纹维劳裂纹维护记录表护记录表.66 附录附录 K 合格的气动冲击法维护处理表面合格的气动冲击法维护处理表面.67 附录附录 L 疲劳裂纹补焊法维护施焊流程疲劳裂纹补焊法维护施焊流程.68 中国公路学会标准征求意见稿 1 1 总则 1.0.1 为加强公路桥梁钢箱梁疲劳养护工作,统一和规范钢箱梁疲劳养护技术标准,提高钢

8、箱梁全寿命周期养护质量与管养效果,制定本指南。1.0.2 本指南适用于公路大跨径钢箱梁桥,其他钢箱梁桥可参考使用。1.0.3 本指南规定了公路钢箱梁桥养护技术的基本规定,钢箱梁检查和检测,评定与养护决策,预防养护,维修处治,养护质量验收评定以及养护信息管理等内容。1.0.4 大跨径公路桥梁钢箱梁疲劳养护除应满足本指南的规定外,尚应符合相关法律、法规及国家、行业现行有关标准的规定。中国公路学会标准征求意见稿 2 2 术语 2.0.1 钢箱梁养护 steel box girder maintenance 为保持钢箱梁的正常使用,延长钢箱梁的服役年限,保障桥梁安全运营而进行的经常性保养和维护。2.0

9、.2 疲劳裂纹 fatigue crack 构件在动荷载下,在某点或某些点产生局部损伤,并在一定时间后形成的裂纹。本指南所指裂纹均为疲劳裂纹。2.0.3 重点部位 key parts 根据钢箱梁病害成因及特征统计,确定的病害出现概率较高的部位。2.0.4 疲劳损伤预防 fatigue prevention 钢箱梁疲劳开裂前或疲劳开裂初期,为延缓病害发展所采取的主动防护行为。2.0.5 局部变形 local distortion 钢箱梁局部范围内可见变形。2.0.6 冲击强化法 impact strengthening method 通过冲击应力集中的部位,降低应力峰值,改善应力分布,提升抗疲劳

10、性能的方法。2.0.7 焊趾磨削法 weld toe grinding method 通过工具打磨,改善焊趾几何形态,降低应力峰值,改善应力分布,提升抗疲劳性能的方法。2.0.8 气动冲击法 pneumatic impact method 采用空气压缩机、气动装置和冲击头等设备对裂纹表面部位进行冲击,在裂纹表面部位附近产生塑性变形,使裂纹表面产生接触闭合的一种维护方法。2.0.9 钻孔法 drilling hole method 采用在裂纹尖端附近打孔的方式,消除裂纹尖端的应力集中,阻止裂纹扩展的一种临时性措施。钻孔位置的选择由孔的圆心与疲劳裂纹尖端之间的距离确定。2.0.10 补焊法 wel

11、d repairing method 采用碳弧气刨、风铲等手段将裂纹边缘加工出坡口直至裂纹尖端,刨除裂纹,然后用焊接的方法填充坡口使之形成整体。中国公路学会标准征求意见稿 3 3 基本规定 3.1 基本原则 3.1.1 养护工作应当遵循决策科学、管理规范、技术先进、优质高效、绿色安全的原则。3.1.2 钢箱梁疲劳养护工作包括养护检查、疲劳检测、评定、疲劳损伤预防与维修。3.1.3 养护重点部位应根据病害成因、特征,或病害数据的统计与分析确定。3.1.4 应由专业队伍开展钢箱梁养护工作,养护人员应熟悉以下内容:1 钢箱梁主要结构形式、构件名称、病害类型、主要分布位置及特征;2 钢箱梁的相关制造工

12、艺、工作条件、检测方法、评估方法、预防养护方法和维修方法;3 相关规范、法规、设备和说明书。3.1.5 疲劳裂纹检测人员应符合 GB/T 9445 要求,应按照我国相关法规及行业要求取得相应资格,或进行相关专业培训,持证上岗。3.1.5 仪器、耗材、辅助工具等应符合相关规范、计量认证和安全要求。3.1.6 应遵守现场工作的安全要求。3.2 疲劳重点部位及病害特征 3.2.1 钢箱梁常见疲劳损伤构造主要包括:顶板与 U 肋焊缝、对接焊缝、横隔板弧形缺口、竖向加劲肋焊缝、桁架式加劲肋连接焊缝,如图 3.1 所示。顶板与顶板与U肋焊缝部位肋焊缝部位横隔板弧形缺口部位横隔板弧形缺口部位横隔板与顶板焊缝

13、部位横隔板与顶板焊缝部位对接焊缝部位(上部)对接焊缝部位(上部)加劲肋焊缝部位加劲肋焊缝部位对接焊缝部位(下部)对接焊缝部位(下部)图 3.2.1 钢箱梁常见疲劳损伤构造 3.2.2 钢箱梁常见疲劳损伤构造位于以下部位时,为重点部位:1 附属设施(阻尼器、纵隔板等构造)所在梁段;2 支承设施所在梁段;中国公路学会标准征求意见稿 4 3 重车道、快车道,以及车辆轮迹线下方纵肋;4 纵隔板所在 U 肋及相邻的纵肋;5 吊索连接部位;6 应力测试分析应力幅较大的部位。条文说明:条文说明:根据钢箱梁病害数据的统计,疲劳裂纹病害分布特征存在明显的规律。在横桥向上,较早出现在车轮作用下的 U 肋,超车道(

14、第一车道)与紧急停车带(第四车道)出现裂纹的概率较小,且出现裂纹后对结构的影响不明显。裂纹主要分布在车流量较大的快车道与重车道上,同时车辆轮迹线下方纵肋的疲劳裂纹数量较多。在纵桥向上,支承梁段、设置阻尼器的梁段,是出现疲劳裂纹概率较高的部位。此外,纵隔板、吊索等构造的设置也会影响疲劳裂纹的分布。本标准给出了疲劳损伤的重点部位,可为钢箱梁的检测与评估提供参考。3.2.3 钢箱梁疲劳损伤常见重点部位可结合同类型桥梁病害特征、实桥应力测试及被检桥梁结构特征进一步分析确认。条文说明:条文说明:条件允许的情况下,对于受力较大的部位可进行实桥应力测试。为保证测试结果的可靠性,可选择工作日进行连续 24 小

15、时的测试,连续采样频率应大于 512Hz,将测试结果整理成疲劳应力谱,计算一天内的疲劳损伤,推算被测部位损伤程度,从而确定损伤程度。3.2.4 钢箱梁典型疲劳裂纹主要形式及特征见图 3.2.4-1 至图 3.2.4-5。314251 裂纹起源于焊趾,沿顶板厚度方向扩展2 裂纹起源于焊趾,沿向焊根方向扩展3 裂纹起源于焊根,沿向焊喉方向扩展4 裂纹起源于焊根,沿顶板厚度方向扩展5 裂纹起源于焊趾,沿U肋厚度方向扩展 1疲劳裂纹萌生于焊趾,沿顶板厚度方向扩展 2疲劳裂纹萌生于焊趾,沿焊根方向扩展 3疲劳裂纹萌生于焊根,沿焊喉方向扩展 4疲劳裂纹萌生于焊根,沿顶板厚度方向扩展 5疲劳裂纹萌生于焊趾,

16、沿 U 肋厚度方向扩展 图 3.2.4-1 顶板与 U 肋焊缝部位疲劳裂纹 12对接焊缝1 裂纹起源于U肋对接焊缝内侧,沿焊缝方向向外扩展2 裂纹起源于U肋对接焊缝外侧,沿焊缝方向向内扩展 中国公路学会标准征求意见稿 5 1疲劳裂纹萌生于焊缝内侧,沿外部扩展 2疲劳裂纹萌生于焊缝外侧,沿内部扩展 图 3.2.4-2 对接焊缝疲劳裂纹 12341 裂纹起源于横隔板与U肋焊缝部位,沿焊缝方向扩展2 裂纹起源于横隔板与U肋焊缝部位,沿横隔板母材方向扩展3 裂纹起源于横隔板弧形缺口圆弧部位,沿横隔板母材方向扩展4 裂纹起源于横隔板与U肋焊缝部位,沿U肋方向扩展 1疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,紧贴焊缝方向

17、扩展 2疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,沿横隔板母材扩展 3疲劳裂纹萌生于弧形缺口部位,沿横隔板母材扩展 4疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,在 U 肋母材上扩展 图 3.2.4-3 横隔板弧形缺口部位疲劳裂纹 121 裂纹起源于竖向加劲肋与顶板焊缝部位,沿顶板母材方向扩展2 裂纹起源于过焊孔部位,沿纵向加劲肋方向扩展 1疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,在顶板母材部位扩展 2疲劳裂纹萌生于焊缝包脚处,在腹板母材部位扩展 图 3.2.4-4 竖向加劲肋焊缝部位裂纹 121 裂纹起源于桁式纵隔板下部连接部位焊缝处,沿母材环形扩展2 裂纹起源于桁式纵隔板上部连接部位焊缝处,沿母材环形扩展 1疲劳裂纹萌生于桁架式加劲肋连

18、接焊缝部位,紧贴焊缝方向扩展 2疲劳裂纹萌生于桁架式加劲肋连接焊缝部位,沿横隔板母材扩展 图 3.2.4-5 桁架式加劲肋连接焊缝疲劳裂纹 条文说明:条文说明:除典型裂纹之外,钢箱梁其他疲劳裂纹位置主要包括:顶板 U 肋高强螺栓连接处内部封板裂纹,底板 U 肋与横隔板过焊孔裂纹,钢箱梁外腹板与风嘴顶板角焊缝裂纹,吊耳室板与顶板间焊缝裂纹以及其他部位裂纹。钢箱梁典型疲劳开裂案例和其他裂纹案例见附录 A。中国公路学会标准征求意见稿 6 3.3 疲劳裂纹编码 3.3.1 应对钢箱梁疲劳裂纹进行科学编码。3.3.2 对钢箱梁典型疲劳裂纹的编码,应充分考虑钢箱梁结构形式、疲劳裂纹产生位置和扩展方向,能够

19、准确反映疲劳裂纹形式及特征,便于养护工作人员现场快速识别和定位。3.3.3 对钢箱梁非典型疲劳裂纹的编码仅需体现所在位置,便于养护工作人员现场快速定位。3.3.4 可根据自身桥梁结构特点,制定某一桥梁特有的编码方案。钢箱梁疲劳裂纹编码方法可参见附录B 的基本要求。条文说明:条文说明:编码方式在疲劳裂纹特征符号表示上进行优化,焊缝部位编码由该焊缝所连接的构件细节的指代字母组合表示,并依据正交异性钢桥面板体系的上下结构关系,依次将顶板、纵肋、横隔板按照优先级顺序与其他构件进行组合编码,从而能够准确反映疲劳裂纹形式及特征。3.3.5 宜对检测发现的疲劳裂纹拍照,制作裂纹信息卡,并形成相关技术文档。信

20、息卡内容见图 3.3.5。图 3.3.5 疲劳裂纹信息卡样式 3.3.7 疲劳裂纹信息卡应放置在对应裂纹附近,并能够长期保存。3.3.8 疲劳裂纹维护工作结束后,应对维护部位进行拍照,照片中应包含疲劳裂纹信息卡。中国公路学会标准征求意见稿 7 4 检查 4.1 一般规定 4.1.1 钢箱梁桥检查类型分为经常检查、定期检查和专项检查。4.1.2 各级公路钢箱梁桥应按要求进行经常检查和定期检查,必要时进行专项检查。4.1.3 检查前应进行必要的资料收集,主要包括下列内容:1 钢箱梁桥的竣工图纸、施工记录、历史检查记录等;2 车辆和交通量记录,荷载试验报告等;3 历史养护记录和养护质量验收报告等。4

21、.1.4 钢箱梁桥检查宜采用无损检测方法,在条件允许的情况下积极主动使用新技术、新方法、新设备。4.1.5 钢箱梁桥检查过程中应采取措施保证检测人员和检测设备的安全,箱内检查应避开高温时段,梁底检查应避开极端低温天气。4.1.6 各项检查均应进行评定,并根据检查结果提出适当的养护决策。4.1.7 各项检查资料应归入桥梁养护技术档案和桥梁养护信息系统。4.1.8 日常养护和经常检查中应纳入跟踪检查,跟踪检查对象应不断累积、动态更新。4.2 经常检查与日常养护 4.2.1 检查要求 1 经常检查工作应落实具体的检查责任人,检查人员宜相对固定。2 经常检查应确认检查对象的使用状态是否完好,是否存在病

22、害或缺损等异常情况。条文说明:条文说明:公路桥涵养护规范(JTG H11)规定:钢箱梁经常检查的要求为定性检查。公路长大桥隧养护管理和安全运行若干规定中要求:经常检查是对长大桥隧的结构及其设施的早期缺损、显著病害及其他异常情况进行的检查。经常检查发现重要部件严重缺损或存在明显异常的,应当立即安排专项检查,并视情采取必要的养护措施。3 经常检查应按规定做好记录,内容应包括各类情况详细描述、定性分析、养护和专项检查的建议。4 钢箱梁经常检查周期根据桥梁技术状况而定,每月应不少于一次,汛期、强降雨期、交通量较大月份应加强检查。中国公路学会标准征求意见稿 8 条文说明:条文说明:根据公路养护技术标准(

23、JTG H10)的有关规定,对于养护等级为一级的桥梁结构,经常检查频率应为 1 次/月,既保证现场检测人员有效进行检查,又能及时和持续掌握部位特征。5 经常检查工作结束后应进行文件和数据归档。条文说明:条文说明:检查结果记录是有效掌握桥梁状况的资料与信息,对后续的养护工作具有重要的参考价值。因此,经常检查工作完成后,对检查结果整理归类,并及时电子存档。6 日常养护应对经常检查中的非固定项目进行动态跟踪检查。条文说明:条文说明:跟踪检查是定期检查中的重要部分。重点跟踪疲劳裂纹扩展和止裂加固后的二次开裂情况。跟踪检查对象应不断累积、动态更新。在既有的裂纹和维修部位的基础上,应不断纳入最新检出的裂纹

24、,最新维修加固的部位。跟踪检查应不少于 1 次/2 月。4.2.2 检查内容 经常检查内容至少应包括以下几类:1 钢箱梁进出口是否按照规定正常关闭或打开;2 钢箱梁节段表面外观宏观检查;3 构件是否存在螺栓松动、疲劳开裂或局部变形;4 钢箱梁上方铺装层是否存在开裂或局部变形;5 其他损伤。条文说明:条文说明:经常检查对象病害特征明显,通过目视就可以很容易检测。在经常检查过程中,发现病害须及时记录,对损伤程度定性判断,并作日常养护处理。对于经常检查中发现的重要部件严重缺损或存在明显异常的情况,可开展专项检查,评定桥梁部件技术状态。因此,经常检查是对钢箱梁全面定性,判断基础状态及时排查异常情况。4

25、.2.3 检查方法 1 经常检查应以目视检查为主,必要时可采用目视与仪器相结合的方法;2 经常检查可通过车辆荷载下,结构振动的声响判断构件损伤情况;3 经常检查中可辅以敲击构件,通过结构声响等简单手段判断构件内部状态;4 经常检查中应对病害部位进行标记、记录和拍照。条文说明条文说明:经常检查主要是由养护工作人员对钢箱梁内部进行目视检查。考虑到钢箱梁内部可能存在光线不足、部分病害特征需进行简单测量,可辅以照明、游标卡尺等仪器进行判断。对于内部不可见中国公路学会标准征求意见稿 9 缺陷,可采用敲击或听声等方式对钢箱梁构件进行检查,通过敲击位置振动情况及异响判断构件内部损伤情况。为了对比钢箱梁病害发

26、展情况,对于检查到的病害部位,及时用记号笔在原部位进行标记并拍照,并对病害位置、特征等情况进行记录。4.2.4 检查流程 1 检查准备 制定经常检查计划,应包括检查部位、检查工具、检查日程(包括检查日期、检查时段、检查时长)、现场注意事项及其他必要措施。条文说明条文说明:为提高工作效率及检查人员安全,检查前应制定详细的检查计划,实现对钢箱梁内部病害全面检查。检查工具包括:清洁工具、协助目测工具、测量工具、记录工具、检测仪器、其他工具。2 检查步骤:1)检查钢箱梁内部环境:应确认钢箱梁附属设施是否正常运行、设施有无缺损;2)检查钢箱梁结构与构造,宜按照构件类型及编号顺序进行;3)应对存在缺损和病

27、害情况进行说明,并拍照记录,可参照附录 A 记录检查结果。条文说明条文说明:检查过程中可根据本标准规定的构件类型及编号顺序进行,宜按照构件由左向右或由上至下的顺序对钢箱梁病害有序地进行全面目视检查,避免漏看漏检。3 检查报告 1)检查工作完成后,编制经常检查报告,经常检查报告内容至少应包括:a)经常检查基本情况;b)钢箱梁内部环境记录;c)缺陷和病害汇总表(附录 C);d)钢箱梁病害分布与展示图;e)经常检查结果分析与结论;f)定期检查方案建议;g)养护对策建议;h)经常检查记录表(附录 D)。2)经常检查报告应经主管工程师审核后存档,检查结果宜录入桥梁养护管理信息系统。中国公路学会标准征求意

28、见稿 10 条文说明条文说明:为了掌握钢箱梁内部病害状况,完成钢箱梁现场检查工作后,及时对本次检查结果进行总结,形成经常检查报告。完成后,应经主管工程师审核后存档,建议录入桥梁养护管理信息系统,实现钢箱梁智能化、信息化养护。4.3 定期检查 4.3.1 检查要求 1 应对钢箱梁状况进行全面检测,结合目视检查与局部检测方法得到检查结果。2 检查应委托专业检测机构承担。3 检查人员应在全面了解大桥钢箱梁构造与病害的基本特征后开展相关工作。4 检查过程中发现病害,可参照 JTG H11 和本标准相关规定进行专项检查或病害维修。5 对难以判断成因和严重程度的缺损状况,应安排特殊检查。6 检查频率每年应

29、不少于一次。条文说明:条文说明:根据公路桥涵养护规范(JTG H11)的有关规定,定期检查应进行全面调查和检测,同时为了保证钢箱梁养护工作检查、评定与维护工作的一体化,建议在定期检查中进行定量检查,为预防养护的评定与决策提供检测数据,且定期检查周期根据技术状况确定,最长不得超过三年。根据公路养护技术标准(JTG H10)有关规定,对养护等级为一级的桥梁结构,定期检查频率不少于 1 次/年。4.3.2 检查内容 疲劳损伤检查内容至少应包括:1 焊缝缺陷,焊瘤、焊渣、漏焊等缺陷出现的数量及部位;2 焊缝或构件疲劳裂纹的长度、位置;3 拼装缺陷的误差尺寸及缺陷部位变形特征;4 存在明显局部变形部位的

30、最大位移;5 疲劳重点部位的应力测试;6 隐蔽部位和经常检查中的存疑部位;7 疲劳裂纹二次扩展和维修效果的定期、动态跟踪检查。条文说明条文说明:对于可能导致疲劳开裂的潜在的因素进行定量检查,对于部分可能已经出现疲劳裂纹的部位,应记录其长度和位置。检查工作完成后,编制检查报告内容至少应包括钢箱梁病害分布与展示图,中国公路学会标准征求意见稿 11 其基本要素应包括病害类型、病害表达形式、整体位置、纵横向位置、备注要求等。4.3.3 检查方法与设备 1 疲劳损伤检查 1)检查应包括目视检查与局部检测:a)应进行钢箱梁全范围目视检查,判断是否出现疲劳裂纹或局部变形;b)应借助检测工具对所选取的钢箱梁梁

31、段重点部位进行局部检测,局部检测应在五年内完成,疲劳损伤重点部位参考 6.2 节相关规定。条文说明条文说明:通过对大跨径钢桥病害产生时机的统计发现,部分钢箱梁桥运营 5 年时发现疲劳裂纹病害。因此将定期检查周期确定为 5 年,即在钢箱梁性能下降前期,完成钢箱梁全范围的定期检测,掌握钢箱梁现状。考虑到钢箱梁现场检测工作体量大、检测针对性不足等特点,选择对重点部位进行局部的深入检测,提高检查工作效率与效果。2)局部检测分为固定检查与抽样检查:a)检查宜按横桥向 U 肋号进行划分,按照系统抽样方法,检查 U 肋两侧范围内的易疲劳构件;b)固定检查 U 肋号应不少于全桥的 10%,沿横桥向重点分布区域

32、和已出现病害的部位为主,应包括车辆荷载较大的重车道下方、斜拉桥纵隔板两侧 U 肋范围内的构件,每年一次;c)抽样检查宜将钢箱梁横桥向按照 U 肋数筛去重点检测 U 肋后分为 35 组,保证在定期抽检的三至五年内完成全桥检查;d)对于钢箱梁疲劳损伤加剧、超载情况严峻的桥梁,宜将钢箱梁全覆盖定期检查的周期调整为每三年一次。条文说明条文说明:实桥跟踪观测表明,裂纹横桥向分布规律相比纵桥向更为明显。系统抽样是将总体中的所有单位按一定顺序排列,在规定的范围内随机地抽取一个单位作为初始单位,然后按事先规定好的规则确定其他样本单位。如,8#U 肋为固定部位,则可选取 7#、9#U 肋为抽样部位,次年选取 6

33、#、10#U肋为抽样部位。从而保证非重复的抽样检查,在不少于 20%的重点部位局部检测的工作量下,5 年内可完成重点部位的局部检测。3)局部检测的方法与设备:a)可采用 10 倍以上放大镜进行构件近表面外观检查;b)可采用直尺、游标卡尺或数显测量装置对钢箱梁构件变形或病害特征开展测量;中国公路学会标准征求意见稿 12 c)可开展实桥易开裂部位的应力测试与分析;d)疲劳裂纹检查方法可参照本标准第 5 章相关规定执行。条文条文说明说明:局部检测借助检测工具对选取的钢箱梁分 U 肋进行检测。检测过程中,由于疲劳裂纹开裂前期表观特征不明显,肉眼难以观测,一般采用 10 倍以上放大镜进行近表面外观检查。

34、对于表观特征明显的病害,可采用直尺、游标卡尺等对钢箱梁构件尺寸或病害特征测量,为进一步明确病害对结构受力性能影响,可进行实桥应力测试与分析,疲劳裂纹检查方法可参照本标准第 5 章相关规定。4.3.4 检查流程 1 检查准备 应根据被检桥梁的结构特征和运营状况制定检查计划。对于疲劳损伤检查,宜参考 4.3.3 节确定的局部检测梁段,结合已有检查结果与资料制定单次检查方案,准备检查工具与设备,并进行设备调试。2 检查步骤:1)通过目视检查对钢箱梁整体结构进行检查,判断是否存在腐蚀、疲劳裂纹、局部变形等病害;2)对于疲劳损伤的梁段进行局部检测,应采用检测设备对病害特征及定量参数进行测量,标记病害位置

35、、范围、参数、检查日期,并完整记录病害现场条件,进行拍照记录与编号;3)应对存在缺损和病害情况进行定量说明,可参照附录 E 记录检查结果,。3 检查报告 1)检查工作完成后,应编制定期检查报告,定期检查报告内容至少应包括:a)定期检查基本情况;b)钢箱梁内部环境记录;c)钢箱梁病害分布与展示图;d)技术状况定量检查结果与分析;e)技术状况评定结论(参考本标准第 6 章规定);f)与历次定检结果的对比分析;g)下一步检查建议;h)养护对策建议;i)定期检查记录表(附录 E)。中国公路学会标准征求意见稿 13 2)定期检查报告应经主管工程师审核后存档,宜将相关记录录入钢箱梁病害管理信息系统。条文说

36、明:条文说明:为了掌握钢箱梁内部病害状况,完成钢箱梁现场检查工作后,及时对本次检查结果进行总结,形成定期检查报告。完成后,应经主管工程师审核后存档,建议录入桥梁养护管理信息系统,实现钢箱梁智能化、信息化养护。4.4 专项检查 4.4.1 检查要求 1 在特殊情况下应对钢箱梁疲劳病害采取专门检查、评定。2 检查应针对性开展,重点关注钢箱梁结构焊缝和疲劳裂纹。3 专项检查可参考 JTG H11、JTG/T J21 等规范执行。条文说明:条文说明:检查过程中出现缺损状况难以判断原因和程度等特殊情况,还应安排特殊检查。如果检查过程中发现病害,涉及到超出预防养护范围的情况,应按照 JTG H11、JTG

37、/T J21 等相关规定进行专项检查或病害维修。4.4.2 检查内容 1 针对疲劳开裂的专项检查至少应包括以下内容:1)裂纹的长度、深度、扩展角度、扩展速率、全桥分布、尖端应力特征、尖端位置;2)涂装开裂情况,判别真假裂纹,并统计分类,为后续裂纹维修提供参考;3)结合应力监测,对未开裂的疲劳重点部位开展预防性专项检查。2 针对维修加固效果的专项检查至少应包括以下内容:1)螺栓加固后的锈蚀、松动和滑移情况;2)钢板/CFRP/GFRP 加固后的胶层粘贴情况;3)止裂和加固维修后的裂纹二次扩展情况。3 针对特殊情况的专项检查至少应包括以下内容:1)铺装层铣刨、摊铺施工对钢箱梁重点部位的影响监测;2

38、)积雪、风致振动等恶劣情况下的钢箱梁结构专项检查。4.4.3 检查方法与设备 中国公路学会标准征求意见稿 14 1 疲劳损伤专项检查应依据检查对象和目的,选择相应的专业检测设备。2 采用多种检测方法进行检测时,应注意检测方法的协调性。4.4.4 检查流程 1 检查准备 1)应根据被检钢箱梁疲劳发展具体特征,制定专项检查计划,结合已有检查结果与资料制定单次检查方案;2)检查前应预先开展相关理论调研与研究;3)检查工具与检测设备应按检查方案要求进行准备,并预先开展设备调试。2 检查步骤:1)应采用专业检测设备针对疲劳开裂、止裂加固效果等进行专项检查。2)至少应记录裂纹长度、深度、扩展角度、裂纹尖端

39、位置、裂纹二次扩展、加固件完好情况等特征,并进行标记与拍照;3)应对检查结果进行深入、定量分析,必要时可辅以数值模拟或疲劳试验,结合实桥、模拟、试验的综合结果评定结构状态。3 检查报告 1)检查工作完成后,编制专项检查报告,定期检查报告内容至少应包括:a)检测对象、时间、地点;b)检测部位示意图:结构形式,预计可能产生的裂纹部位、种类、形状和扩展方向;c)检测设备与器材:设备名称、规格型号、器材;d)检测工艺:检测方法、检测比例、规范试块;e)检测结果:含信息卡的照片;f)执行规范和评定等级;g)与历次定检结果的对比分析;h)下一步检查建议;i)针对性的养护建议与措施。2)专项检查报告应经主管

40、工程师审核后存档,宜将相关记录录入钢箱梁管理信息系统。中国公路学会标准征求意见稿 15 5 疲劳检测 5.1 一般规定 5.1.1 应以目视检测为主,选择合适的无损检测方法进行辅助检测。条文说明:条文说明:钢箱梁结构复杂、构件众多、检测工作量较大,对于一座千米级的钢箱梁桥,仅顶板与U 肋焊缝总长可达 100 公里,弧形缺口数量可超过 3 万个,现有常规技术手段难以在钢箱梁内有效使用。在当前技术条件下,人工目视检查是目前钢箱梁疲劳裂纹的检测的主要手段。针对表面可见裂纹,目视检查可以较快地完成钢箱梁内所有焊缝的全覆盖检查。5.1.2 目视检测应覆盖钢箱梁所有构件、连接节点、焊缝等部位,每年应至少开

41、展 1 次。当出现疲劳裂纹后,应根据 6.2 节疲劳评定结果适当提高检测频率。5.1.3 疲劳检测宜采用渗透检测、磁粉检测和超声波检测手段,每次应至少选择钢箱梁典型疲劳开裂部位焊缝数量的 25%进行检测。条文说明条文说明:钢箱梁疲劳裂纹从损伤累积到裂纹萌生,再到后续的裂纹扩展需要上百万次的反复荷载作用,面对大量的连接焊缝,高频检测可能导致花费大量人工而获取的有效信息较少。因此,目视检测应覆盖每年应至少开展 1 次,出现疲劳裂纹后,每年应不少于 2 次。考虑到钢箱梁检测体量大,采用专业设备检测时盲目性较大,检测的成本和周期会显著增加,不建议采用全覆盖的方式进行专业设备检测,每次应至少选择钢箱梁典

42、型疲劳开裂部位焊缝数量的 25%进行检测。5.1.4 技术条件允许时,可对疲劳裂纹长度、深度、表面平整度进行测量,并对疲劳裂纹尖端位置进行检测、标记。5.1.5 采用两种或两种以上的检测方法对同一部位进行检测时,检测结果应按各自的方法进行判定。如果检测结果不一致,应以危险度大的结果为判断依据。5.1.6 应做好疲劳裂纹检测结果记录,并编制检测报告,检测结果记录可参见附录 F。5.2 目视检测 5.2.1 目视检测分为一般目视检测和局部目视检测。5.2.2 首先应进行一般目视检测,对一般目视检测可疑部位宜进行局部目视检测。5.2.3 一般目视检测时,眼睛与被检部位表面距离大于 600 mm;局部

43、目视检测距离宜在 600 mm 以内,并且眼睛与被检部位表面的观测视角应不小于 30。5.2.4 疲劳裂纹目视检测时应使用便携式照明工具,照明要求参见 GB/T 20967。中国公路学会标准征求意见稿 16 条文说明:条文说明:疲劳裂纹目视检测时应使用适当的光源,光源包括自然光源(日光)和人工光源。人工光源可以分为温度辐射光源(钨丝白炽灯、卤钨灯)、气体放电光源(钠灯、汞灯)、固体放光光源(半导体灯)、激光光源(激光灯)等。接受检测的特定工件、部件、容器或其区域,若需要,应使用辅助照明设备进行照明,一般目视检测最低光照度应达到 160 lx,局部目视检测最低光照度应达到 500 lx。5.2.

44、5 局部目视检测时可借助放大镜、内窥镜等辅助检测工具。放大镜放大率宜在 5 倍以上。5.2.6 检测时应注意焊缝的起弧处、腐蚀、锈蚀、油漆剥落部位、几何突变部位,并充分考虑疲劳裂纹多种可能的扩展路径。5.2.7 局部目视检测仍难以判断时,可采用渗透检测、磁粉检测或超声波检测等方法协助检测。5.3 渗透检测 5.3.1 基本要求 1 钢箱梁疲劳裂纹渗透检测宜参照 GB/T 18851.1 相关规定执行。2 应科学选择渗透方法提高现场渗透检测效率,可同时对多个部位实施渗透检测。3 渗透检测剂应符合 GB/T 18851.2 规定。4 渗透检测剂应具有良好的检测性能,对钢材、焊缝和涂层无明显腐蚀作用

45、。5 应使用同一厂家生产的同一系列配套探伤液,不应将不同种类的探伤液混合使用。5.3.2 检测流程 1 渗透检测的主要步骤如下:1)表面准备;2)施加渗透剂;3)多余渗透剂去除;4)施加显像剂;5)观察;6)复验;7)后处理。2 表面准备 1)被检表面应进行清理,确保被检表面清洁、干燥。可使用刷、擦的方法去除污垢、熔渣、铁锈、中国公路学会标准征求意见稿 17 灰尘等,不应有影响渗透检测的残留物。2)处理区域应从检测部位四周向外扩展不少于 25 mm。条文说明:条文说明:渗透检测最重要的要求之一是使渗透液能最大限度地渗入到工件的表面开口缺陷中,使检验人员能够在清晰的本底下识别出缺陷,而工件表面的

46、污染物将严重影响这一过程。因此在施加渗透液之前,必须对被检工件的表面进行预清洗,清洗的范围应比要求检测的部位大一些,国军标 GJB 2367规定,清洗范围应从检测部位四周向外扩展 25 mm。3 施加渗透剂 1)采用喷罐均匀喷洒渗透剂施加的方法,应保证被检部位完全被渗透剂覆盖,并在整个渗透时间内保持湿润状态。2)在规定温度范围内,渗透时间应不少于 10 min。在渗透时间内,应保持被检表面被渗透剂润湿。条文说明:条文说明:渗透温度一般控制在 1050的范围内。温度过高,渗透液容易干在工件表面上,给清洗带来困难;同时,渗透液受热后,某些成分蒸发,会使其性能下降。温度过低,会使渗透液变稠。在晴朗天

47、气下,箱梁内部顶板温度较高,按 GJB2367A 标准规定,其渗透时间不得少于 10min。为防止钢箱梁渗透检测时的温度过高,建议在阴天进行钢箱梁渗透检测。4 多余渗透剂去除 1)施加去除剂时应避免将裂纹内部的渗透剂也去除掉。可采用湿布、干净无绒毛的布进行擦除。2)擦除后可用自然蒸发或热风进行干燥。干燥时被检表面温度不应大于 50,干燥时间宜在 5 min 10 min 之间。条文说明:条文说明:表面多余渗透液去除后,在钢箱梁内必须进行干燥处理,除去箱梁表面的水分,使渗透液能充分渗入到缺陷中去或被显像剂所吸附,同时也能防止钢箱梁腐蚀。采用溶剂去除钢材表面多余的渗透液时,不必进行专门的干燥处理,

48、只需自然干燥 5min10min 即可。用水清洗的表面,如采用干粉显像或非水基湿显像剂,则在显像之前必须进行干燥处理。若采用水基湿显像剂,则水洗后可直接显像,然后再进行干燥处理。5 施加显像剂 应尽快施加显像剂,显像剂的厚度应适当,并保持均匀。显像时间宜在 10 min 30 min 之间。条文说明:条文说明:常用的显像方法有干式显像、速干式显像、湿式显像和自显像等,钢箱梁渗透检测显像建议采用干式显像法。在经过清洗并干燥后的焊缝表面上施加干粉显像剂的过程,应在干燥后立即进行,因为热的表面能够得到较好的显像效果。施加干粉显像剂可采用喷枪或静电喷粉等方法。一次喷粉可显中国公路学会标准征求意见稿 1

49、8 像一整条焊缝,检测效率很高;同时,经干粉显像的焊缝,检查完后显像粉的去除很容易。6 观察 1)施加显像剂时,应仔细观察被检表面的迹痕显示情况,并在渗透剂渗出后 1 小时内完成评定。2)观察到迹痕之后,应首先确定迹痕是否为连续线状的疲劳裂纹。对于细小迹痕,可使用 5 倍 10倍放大镜进行观察。必要时应重新进行检验或用其它方法进行验证。7 复验 当出现下列情况之一时,宜进行复验:1)难以确定迹痕是由疲劳引起还是由非疲劳的因素引起时;2)检测结束时,用规范试块验证检测灵敏度不符合要求;3)发现检测过程中操作方法有误或技术条件改变时;4)供需双方有争议或有其它需要时。8 后处理 检测完毕后,应进行

50、清洗,去除有害残留物,并做好被检表面的防护处理。5.4 磁粉检测 5.4.1 基本要求 1 钢箱梁疲劳裂纹磁粉检测方法宜采用磁轭法,参照 GB/T 15822.1 执行。2 应考虑钢箱梁涂层的影响,根据实际涂层厚度对磁粉检测灵敏度进行验证,并适当补偿。3 磁粉检测介质宜采用油性磁悬液,并应满足 GB/T 15822.2 规定。4 磁粉检测设备 宜使用交流磁化设备,若现场条件无法满足,可使用直流磁化或永久磁体设备。相关设备应满足 GB/T 15822.3 规定。5.4.2 检测流程 1 磁粉检测主要步骤如下:1)表面准备;2)施加磁悬液;3)磁化;中国公路学会标准征求意见稿 19 4)观察;5)

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