桥梁检测设备及检测方法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,桥梁检测设备,及检测方法,桥涵工程试验检测技术,第一章 概 述 第二章 砼旧桥材质状况及耐久性检测评定第三章 桥梁结构试验检测设备及方法第四章 工程实例,P15,旧桥承载力评定方法新体系,S,d,(,g,G;,q,Q,）,b,R,d,(,c,R,c,/,c,;,s,R,s,/,s,),Z1,(1-,e,),S,d,(,g,G;,q,Q,）,b,R,d,(,c,R,c,/,c,;,s,R,s,/,s,),Z2,(1-,e,),Z,1,旧桥检算系数,1.,外观质量,2.,混凝土强度,3.,固有模态参数,Z,2,经过荷载试验的承载力检算系数,根据校验系数确定,Z,2,，,P56,第一章 概 述,单一构件评价,单一构件的耐久性评定以该构件的各项耐久性参数的评定标度值为依据，考虑构件所处环境条件及各项耐久性指标权重值进行评价，公式如下：,式中：,E,单,-,单一构件耐久性评定结果；,-,构件所处环境影响系数；,Ai-,所检测的构件各项材质状况指标与耐久性检测指标的评定标度；,ai-,材质状况指标与耐久性检测指标的推荐权重值，见表,1.5.1.15,；,n-,所检测的材质状况指标及耐久性指标数，共,9,项。,c,混凝土的截面折减系数,s,钢筋的截面折减系数,e,恶化系数,由评定值,E,和环境条件确定。,如何确定,E,值，是本课程的主要内容。,混凝土构件材质状况检测指标与耐久性指标的推荐权重值 表,1.5.1.15,项目,耐久性指标数,n,权重,ai,评定标度值,Ai,混凝土表观损伤,a1,裂缝,1,0.2,0.32,5,层离、剥落或漏筋、掉棱与缺角,2,0.07,5,蜂窝麻面、表面侵蚀、表面沉积,3,0.05,5,混凝土强度,a2,4,0.05,4,钢筋自然电位,a3,5,0.11,4,氯离子含量,a4,6,0.15,4,钢筋分布及保护层厚度,a5,7,0.12,1,混凝土碳化深度,a6,8,0.2,4,混凝土电阻率,a7,9,0.05,4,备注,环境影响系数为,1.4,按照表,1.5.1.16,的评定标准，,E,单,=5.545,构件耐久等级为,1,，构件耐久性状况很差。,将前面的各项参数的评定标度值及权重值代入公式：,混凝土单一构件的耐久性评定标准 表,1.5.1.16,E,单,范围,0.7E,单,2,2E,单,3,3E,单,4,4E,单,5,E,单,5,构件耐久等级,5,4,3,2,1,构件耐久性状况,完好,较好,一般,较差,很差,推荐的混凝土桥梁各构件权重值及构件耐久等级汇总表 表,1.5.1.17,构件,名称,推荐权重,构件耐久等级,1,桥台与基础,0.23,3,2,3,支座,0.07,5,4,上部主要承重构件,0.26,5.54,5,上部一般承重构件,0.12,5.54,6,桥面铺装,0.02,4,7,人行道承重构件,0.05,4,8,栏杆或防撞墙,0.01,4,备注,当评定标度值为,1,时，表示好的状态，或表示没有设置的构造部件，不再进行叠加。,结构的耐久性综合评价以组成该结构的各类构件的耐久性评定结果为依据，,综合考虑各类构件的权重系数，将各类构件带入公式可得：,结构的整体耐久性综合评价标准 表,1.5.1.18,E,总范围,1E,总,2,2E,总,3,3E,总,4,4E,总,5,5E,总,结构耐久等级评定标度,5,4,3,2,1,结构耐久性状况,好,较好,一般,差,很差,由表,1.5.1.18,，结构耐久等级评定标度为,2,，结构整体耐久性状况较差,浙江省建设工程检测资质仪器设备最低配置一览表,浙江省建设工程检测资质仪器设备最低配置一览表,混凝土旧桥检测的内容决定于你的需要，一般有三个层次。（一）一种是进行桥梁定期检查，主要侧重于桥梁的外观缺损的,调查,。（二）其次的可进行有针对性的特殊检测，也称为,材质状况与耐久性检测,，一般包括以下内容：,1.,桥梁所处环境条件影响的分级（环境影响系数）,2.,表观损伤检测,3.,桥跨结构混凝土强度检测,4.,结构混凝土钢筋锈蚀电位的测定,5.,结构混凝土氯离子含量测定,6.,结构钢筋分布及保护层厚度测定,7.,结构混凝土碳化深度的测定,9.,混凝土电阻率的测定,9.,结构混凝土内部缺陷与表层损伤的超声法检测,（三）最后有必要的话还可以进行,桥梁静动载试验,。,第二章砼旧桥材质状况及耐久性检测评定,1.,总则,2.,桥梁所处环境条件影响的分级（环境影响系数）,3.,表观损伤检测,4.,桥跨结构混凝土强度检测,5.,结构混凝土钢筋锈蚀电位的测定,6.,结构混凝土氯离子含量测定,7.,结构钢筋分布及保护层厚度测定,8.,结构混凝土碳化深度的测定,9.,混凝土电阻率的测定,10.,结构混凝土内部缺陷与表层损伤的超声法检测,2.,桥梁所处环境条件影响的分级（环境影响系数）,参见,旧桥耐久性,第,4,页,3.1,混凝土桥梁结构构件表现损伤分类 混凝十桥梁结构构件的表观损伤总体上可分为如下三类：一是裂缝，包括非结构受力裂缝和结构受力裂缝；二是层离、剥落或露筋及掉棱或缺角；三是蜂窝麻面、表面侵蚀及表面沉积等。,3,2,表征混凝土桥梁结构构件表现损伤的损伤度指标 表征混凝土桥梁结构构件表观损伤的损伤度指标如表,131,所列。,3,3,混凝土桥梁结构构件表观损伤的检测,3,3,1,裂缝检测的主要内容为：裂缝的形态；裂缝分布情况；裂缝周围有无锈迹、锈蚀产物和凝胶泌出物；裂缝的宽度。长度和间距等。检测方法以日力检查为主，辅以,刻度放大镜,(,最小分辨率不得大于,0,05mm),量测。用,钢卷尺,(,最小分辨率不得大于,1,0mm),测量裂缝的,长度和间距。,3,3,2,在进行裂缝检测时，应注意查明裂缝发生的时间和原因，并判断裂缝是否趋于稳定，对尚未稳定的裂缝可用,千分表、引伸仪,等监测裂缝宽度和长度的发展情况，监测时间以,6,12,个月为宜。,3,3,3,对层离、剥落或露筋、掉棱或缺角、蜂窝麻面、表面侵蚀及表面沉积等表观损伤的检测，主要检测面积和深度，检测方法为,人力目测、辅助钢尺测量和锤击检查,。,3,3.4,在进行表观损伤检测时，应检查宽度超过,0,05mm,的裂缝以及大小超过,20mmm,的其他表观损伤。,3,3,5,裂缝检测结果的描述应注意如实反映裂缝的形态、分布情况和裂缝周边混凝土表面状况，尽可能采用图形和照相进行表观损伤的描述，对所有的表观损伤均应有详尽的文字描述。,4,结构混凝土强度的检测与评定,4,1,结构混凝土强度检测方法分类与要求,4,1,1,结构混凝土强度的检测方法可分为无损检测、半破损检测和破损检测。本指南对目前常用的回弹法、超声一回弹综合法、回弹结合取芯法、超声一回弹综合法结合取芯法等测定混凝土强度方法作出规定。,4,1,3,原则上对结构不采取破损检测，但在其他方法不能准确评定结构,(,构件,),或承重构件主要受力部位的混凝土强度时，应采用取芯法结合其他方法综合评定。,4,2,回弹法,检测结构混凝土强度的方法,4,2,1,对于被测混凝十桥梁结构或构件，当只有一个可测面时，可采用回弹法检测其结构混凝土强度。,4,2,1,下列情况下，不宜应用回弹法检测结构混凝土强度：,(1),遭受冻害、化学腐蚀、火灾、高温损伤的混凝土。,(2),被测构件厚度小于,10cm,。,(3),结构表面温度低于,-4,或高于,60,。,(4),碳化严重，表层与内部质量布明显差异或其他内部存在缺陷的混凝土结构或构件。,4,2,3,回弹仪,4,2,3,1,技术要求,(2),回弹仪必须具有制造厂的产品合格证及检定单位的检定合格证，并应在回弹仪的明显位置上具有下列标忐：名称、型号、制造厂名,(,或商标,),、山厂编号、出厂日期和中国计量器具制造许可证标志,CMC,及许可证证号等。,(3),回弹仪应符合下列标准状态的要求：水平弹击时，弹击锤脱钩的瞬间，回弹仪的标准能量应为,2,207J,。弹击锤与弹击杆碰撞的瞬间，弹击拉簧应处于自由状态，此时弹击锤起跳点应相应于指针指示刻度尺上“,0”,处。,在洛氏硬度,HRC,为,602,的钢砧上，回弹仪的率定值应为,802,。,(4),问弹仪使用时的环境温度应为,-4,40,。,数显回弹仪,4,2,3,2,检定,(1),回弹仪具有下列情况之,时应送检定单位检定：新回弹仪启用前。超过检定有效期限,(,有效期为半年,),。累计弹击次数超过,6000,次。经常规保养后钢砧率定值不合格。遭受严重撞击或其他损害。,(2),回弹仪应由法定部门并按照国家现行标准,混凝土回弹仪,(JJG 817),对回弹仪进行检定。,(3),回弹仪在丁程检测前后，应在钢砧上作率定试验，并应符合本节第,4,2,，,3,1,条,(3),的有关规定。,(4),回弹仪率定试验宜在干燥、室温为,5,35t,的条件下进行。率定时，钢砧应稳固地平放在刚度大的物体上。测定回弹值时，取连续向,F,弹击三次的稳定回弹平均值。弹击杆应分四次旋转，每次旋转宜为,90,，弹击杆旋转,次的率定平均值应为,8020,4,1,3,3,回弹仪的保养,(1),回弹仪具有下列情况之,时，应进行常规保养：弹击超过,1 000,次。对检测值有怀疑时。在钢砧上的率定值不合格。,(2),常规保养应符合下列规定：使弹击锤脱钩后取出机芯，然后卸下弹击杆，取出里面的缓冲压簧，并取出弹击锤、弹击拉簧和拉簧座。机芯各零部件应进行清洗，重点清洗中心导杆、弹击锤和弹击杆的内孔和冲击面。清洗后应在中心导杆上薄薄涂抹钟表油，但其他零部件均不得抹油。应清理机壳内壁、牌子下刻度尺，并应检查指针，其摩擦力应,0,5,0,8N,不得旋转尾盖上已定位紧固的调零螺丝。不得自制或更换零部件。保养后应按本节第,4,2.3,2,条,(4),的要求进行率定试验。,(3),回弹仪使用完毕后应使弹击杆伸出机壳，清除弹击杆、杆前端球面，以及刻度尺表面和外壳上的污垢、尘土。回弹仪不用时，应将弹击杆压入仪器内，经弹击后方可按下按钮锁住机芯，将回弹仪装入仪器箱，平放在干燥阴凉处。,4,2,4,检测技术,O,回弹法的基本原理,:,回弹法是采用回弹仪的弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击砼表面，并以重锤反弹回来的距离作为强度相关指标来推算砼强度的一种方法。,O,回弹法检测混凝土构件强度的步骤,1,、选测区；,2,、回弹测试；,3,、计算平均回弹值；,4,、角度修正；,5,、浇筑面修正；,6,、碳化深度测试；,7,、确定混凝土强度。,O,检测方法,1.,收集资料（,1-5,）,2.,选择按构件或部位检测方式,3.,选择测区（以按构件选择为例）：,1,）一般构件其测区测区数不少于个，对长度小于,4.5,米且高度低于,0.3,米的构件其测区数应不少于,5,个。相邻两测区间距应控制在,2m,以内。,2),测区的面积宜控制在平方厘米（,厘米）；,3),测区宜选在构件的两个对称可测面上，受力及薄弱部位必须布置测区；,3.,选测点（以按构件选择为例）：,1),测点宜在测区内均匀分布,相邻测点净距不少于,20,毫米,测点距构件边缘宜在,2050,毫米之间,应辟开预埋件（不宜小于,30mm,）、外露钢筋及粗骨料。,2,）每一测区回弹点。检测时，回弹仪的轴线必须垂直于结构或构件砼检测面，缓慢施压，准确读数，精确至,1,，快速复位。,O,回弹值计算和混凝土强度的确定,1.,计算平均回弹值：每一测区记取个回弹值,剔除三个最大值和三个最小值,求余下的,10,个值的平均值，计算精确至,0.1,，然后按公式计算。,2.,修正（角度与浇筑面修正）,3.,碳化深度测量,1,）在代表性位置测量，测点应不少于测区数的,30%,，取平均值为该测区的碳化深度值；,2,）级差大于,2mm,时，应在每一测区进行测量；,3,）每一测孔测量值应不少于,3,个。取平均值，读数精确至,0.5mm,。,4.,混凝土强度的确定,1),对于单个构件，应以最小值作为该构件砼强度推定值,;2),对于批量检测时，应按公式计算。,4.2.6,测强曲线,目前回弹法常用的测强曲线有三类：,统一测强曲线 地区测强曲线 专用测强曲线,按、的次序选用。,1,）统一测强曲线,碳化深度,120mm,，,10,。,(4),适用的钢筋直径范围应为,6,50,，并不少于符合有关钢筋直径系列规定的,12,个档次。,(5),仪器应具有在未知保护层厚度的情况下，测量钢筋直径的功能。,(6),仪器应能适用于温度,0,40,、相对湿度,85,、无强磁场干扰的环境条件。,(7),仪器工作时应为直流供电，连续止常工作时间不小于,6h,。,7,6,2,测区布置原则,(1),按单个构件检测时，应根据尺寸大小，在构件上均匀布置测区，每个构件上的测区数不应少于,3,个。,(2),对于最大尺寸大于,5m,的构什，应适当增加测区数量。,(3),测区应均匀分布，相邻两测区的间距不宜小于,2m,。,(4),测区表面应清洁、平整，避开接缝、蜂窝、麻面、预埋件等部位。,(5),测区应注明编号，并记录测区位置和外观情况。,(6),测点数量及要求：对构件上海一测区应检测不少于,10,个测点。测点间距应小于保护层测试仪传感器长度。,(7),对某一类构件的检测，可采取抽样的方法，抽样数不少于同类构件数的,30,，且不少于,3,件，每个构件测区布置按单个构件要求进行。,(8),对结构整体的检测，可先按构件类型分类，再按类型进行检测。,8,结构混凝土碳化深度的检测与评定,8,1,检测方法,8,1,1,钢筋锈蚀电位测试结果表明钢筋可能锈蚀活动的区域，应进行混凝土碳化深度测量。,8,1,2,混凝土碳化状况的检测通常采用在混凝上新鲜断面喷洒酸碱指示剂；通过观察酸碱指示剂颜色变化来确定混凝土的碳化深度。,8,2,检测步骤,8,2,1,测区位置的选择原则可参照钢筋锈蚀自然电位测试的要求，若在同一测区，应先进行保护层和锈蚀电位、电阻率的测量，再进行碳化深度及氯离子含量的测量。,8,2,2,测区及测孔布置,(1),测区应包括锈蚀电位测量结果有代表性的区域，也能反映不同条件及不同混凝土质量的部位，结构外侧面应布置测区。,(2),测区数不应小于,3,个，测区应均匀布置。,(3),每一测区应布置三个测孔，三个测孔应呈“品”字排列，孔距根据构件尺寸大小确定，但应大于,2,倍孔径。,(4),测孔距构什边角的距离应大于,2,5,倍保护层厚度。,8,2,3,使用酸碱指示剂喷在混凝土的新鲜破损面，根据指示剂颜色的变化，测量混凝土的碳化深度，量测值准确至毫米。,(1),配制指示剂,(,酚酞试剂,),：,75,的酒精溶液与白色酚酞粉末配置成酚酞浓度为,1,-2,的酚酞溶剂，装入喷雾器备用，溶剂应为无色透明的液体。,(2),用装有,20mm,直径钻头的冲击钻在测点位置钻孔。,(3),成孔后用圆形毛刷将孔中碎屑、粉末清除，露出混凝土新茬。,(4),将酚酞指示剂喷到测孔壁上。,(5),待酚酞指示剂变色后，用测深卡尺测量混凝土表面至酚酞变色交界处的深度，准确至,1mm,。酚酞指示剂从五色变为紫色时，混凝上未碳化，酚酞指示剂未改变颜色处的混凝土已经碳化。,(6),将测区、测孔统一编号，并画出示意图，标上测量结果。,(7),测量值的整理应列出最大值、最小值和平均值。,8,3,评定标准 混凝上碳化深度对钢筋锈蚀影响的评定，可取构件的碳化深度平均值与该类构件保护层厚度平均值之比，并考虑其离散情况，参考表,18-1,对单个构件进行评定。,9,混凝土电阻率的检测与评定,9,1,混凝土电阻率的检测方法,9,1,，,1,混凝十的电阻率反映其导电性。混凝土电阻率大，若钢筋发生锈蚀，则发展速度慢，扩散能力弱；混凝土电阻率小，锈蚀发展速度快，扩散能力强。因此对钢筋状况进行检测评定，测量混凝土的电阻率是一项重要内容。,9,1,2,混凝土电阻率检测测区，应根据钢筋锈蚀电位测量结果确定，对钢筋锈蚀电位测试结果表明钢筋可能锈蚀活化的区域，应进行混凝土电阻率测量。,9,1,3,混凝土电阻率可采用四电极阻抗测量法测定，即在混凝土表面等间距接触四支电极，两外侧电极为电流电极，两内侧电极为电压电极，通过检测两电压电极间的混凝土阻抗获得混凝土电阻率,。如图,1-9-1,所示。,9,4,混凝土电阻率的测量,9,4,1,测区与测位布置可参照钢筋锈蚀门然电位测量的要求，在电位测量网格间进行，并做好编号。,9,4,2,混凝土表面应清洁、无尘、无油脂。为了提高量测的准确性，必要时可去掉表面碳化层。,9,4,3,调节好电极的间距，,般采用的间距为,50mm,。,9,4,4,为了保证电极与混凝土表面有良好、连续的电接触，应在电极前端涂上耦合剂，特别是当读数不稳定时。,9,4,5,测量时探头应垂直置于棍凝土表面，并施加适当的压力。,9,5,混凝土电阻率的评定标准 混凝土电阻率的评定标准见表,1-9-1,。,电阻率的评定标准,电阻率,可能的锈蚀速度,电阻率,可能的锈蚀速度,小于,5000,很快,15000,20000,慢,5000,1000,快,大于,20000,很慢,10000,15000,一般,10,结构混凝土内部缺陷与表层损伤的超声法检测,10,1,目的和适用范围,10,1,1,本章目的是为了统一超声法检测公路混凝土桥梁结构混凝土内部缺陷与表层损伤的检测程序和判定方法，提高检测结果的可靠性。,10,1,2,该方法适用于公路常见混凝土桥梁结构混凝土内部缺陷与表层损伤的检测。涉及的检测项,H,主要包括：混凝土内部空洞和不密实区的位置与范围、裂缝深度、表层损伤厚度，以及不同时间浇注的混凝土结合面的质量和钢管混凝土中的缺陷检测等。,10,1,3,超声法即超声脉冲法系指采用带波形显示功能的超声波检测仪，它测量超声脉冲波在混凝上中的传播速度,(,简称声速,),、首波幅度,(,简称波幅,),和接收信号主频率,(,简称主频,),等声学参数，并根据这些参数及其,相对变化,(,有缺陷时声速、波幅、主频降低和波幅畸变,),，判定结构混凝土内部缺陷与表层损伤的情况。,10,1,4,进行结构混凝土内部缺陷与表层损伤检测时，尚应符合国家现行有关规范、规程和标准的有关规定。,10,2,超声法检测混凝土缺陷的基本依据与方法,10.2,1,超声法检测混凝土缺陷采用下述四点作为判别缺陷的基本依据：,(1),根据超声波在混凝土中传播时遇到缺陷的绕射现象，按,声时和声程的变化,来判别和计算缺陷的大小。,(2),依据超声波在缺陷界面上的反射，抵达接收探头时能量显著,衰减,的现象，来判别缺陷的存在和大小。,(3),依据超声波脉冲各频率成分在遇到缺陷时衰减的程度不同，从而造成接收,频率明显降低,；或接收波频谱与反射波频谱产生差异，来判别内部缺陷。,(4),根据超声波在缺陷处的波形转换和叠加，造成,波形畸变,的现象来判别缺陷。,10,2,2,超声法检测混凝土内部缺陷与表层损伤的方法，总体上可分为两类,：,第一类为用厚度振动式换能器进行平面测试，具体测试方法有：,(1),对测法,：一对发射,(T),和接收,(R),换能器，分别置于被测结构相互平行的两个表面，且两个换能器的轴线位于同一直线上。,(,2),斜测法,：一对发射和接收换能揣分别置于被测结构的两个表面，但两个换能器的轴线不在同,直线上。,(3),单面平测法,：一对发射和接收换能器置于被测结构物同一个表面上进行测试。,第二类为采用径向振动式换能器进行钻孔测试，具体测试方法有：,(1),孔中对测：一对换能器分别置于两个对应钻孔中，位于同一高度进行测试。,(2),孔中斜测：一对换能器分别置于两个对应的钻孔，但不在同一高度，而是在保持一定第,48,页高程差的条件下进行测试。,(3),孔中平测：一对换能器置于同一钻孔巾，以一定高程差同步移动进行测试。,10,2,3,用超声法检测混凝上缺陷时，发射和接收换能器与测试面之间应具备良虹的耦合状态，发射和接收换能器的连线必须离开钢筋定距离或与钢筋轴线形成一定夹角，并力求混凝十处于自然千燥状态。,10,2,4,进行结构混凝土内部缺陷大面积扫射时，可采用“多级网络法”进行人面积仔细探测，具体做法如下：首先在结构构件表面测区上布置第一级测量网络，一般第一级网络的间距为,30cm,，在每一个网络节点上采用穿透法测出声时，在声时变化的节点上再划出二级网络，其间距,般取,10cm,，如图,110-1,所示。测出各级网络节点的声时后，绘出等声时线，即缺陷大小，在等声线的范围中声时最长的点即为该缺陷的中心。,缺陷的存在引起声时的增长、接收波波幅的衰减和波形的畸变,.,对三者的综合判断，必然提高判断的准确性。,浅裂缝检测,需要检测的裂缝中，不得有水或泥土等夹杂物。,如有主钢筋穿过裂缝且与,T,、,R,换能器的连线大致平行，布置测点时应注意使,T,、,R,换能器连线至少与该钢筋轴线相距,1.5,倍的裂缝预计深度。当结构的裂缝部位只有一个可测表面，可采用平测法检测，平测时应在裂缝的被测部位以不同的测距同时按跨缝和不跨缝布置测点进行声时测量。采用斜测法时，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。根据波幅和频率的突变，可以判定裂缝深度以及是否在平面方向贯通。,深裂缝检测,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,。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,700mm,，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，其轴线应保持平行。,c,两个对应测试孔的间距宜为,2000mm,，同一结构的各对应测孔问距应相同。,d,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。深裂缝检测应选用频率为,20-40kHz,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,l00,500mm,）。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。以换能器所处深度（,d,）与对应的波幅值（,A,）绘制,dA,坐标图。随着换能器的下移，波幅逐渐增大，当换能器下移至某一位置后，波幅达到最大值并基本稳定，该位置所对应的深度便是裂缝深度,dc,附录,E,索力测试,（一）索力测试方法,.,电阻应变法,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,5.,压力传感器测定法,6.,振动测定法等,。（一）,振动法测索力原理：,方法是实测拉索的固有频率，利用索的张力和固有频率的关系计算索力。,第五章 桥梁荷载试验,第一节 桥梁荷载试验的目的及主要内容,一,.,荷载试验的目的,:,（检验桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文件和规范的要求；对于新桥型及桥梁中运用新材料、新工艺的应验证桥梁的计算图式，为完善结构分析理论积累资料；对于旧桥，通过荷载试验可以评定出运营荷载等级。）,二 荷载试验主要内容,:,（荷载试验的目的；试验的准备工作；加载方案设计，测点设置与测试；加载控制与安全措施；试验结果分析与承载力评定；荷载试验报告的编写。）,三,.,荷载试验的准备工作（,一）试验孔（或墩）的选择选择时所考虑的因素：,.,该孔（或墩）受力最不利；,.,该孔（或墩）施工质量较差、缺陷较多或病害较严重；,.,该孔（或墩）便于搭架，便于设置测点。,（二）搭设支架（三）静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排（四）试验人员的组织与分工（据实际情况安排）（五）其它准备工作,（安全措施、供电照明、桥面交通管制等）,第二节,试验方案与实施,桥梁静载试验通过测试桥梁结构在试验荷载作用下，控制截面的应变、位移或裂缝分析判定桥梁的承载力。,一 加载方案的实施（一）试验荷载工况的确定（静载,1-7,）,.,简支梁桥,（跨中最大正弯矩工况、支点最大剪力和,L/4,桥墩最大竖向反力,),.,连续梁桥,（主跨中最大正弯矩、主跨支点负弯矩、主跨支点最大剪力工况、主跨桥墩最大竖向反力和边跨最大正弯矩工况）,.,悬臂梁桥（型刚构桥）,支点（或墩顶）最大负弯矩工况、锚固孔跨中最大正弯矩工况、支点（或墩顶）最大剪力工况、挂孔跨中最大正弯矩工况,.,无铰拱桥,（跨中最大正弯矩工况、拱脚最大负弯矩工况、拱脚最大推力工况、正负挠度绝对值之和最大工况）,（二）试验荷载等级的确定,.,控制荷载的确定,（汽车和人群标准设计荷载、挂车和复带车标准设计荷载、需通行的特殊重型车辆）,以上几种进行截面内力计算比较选出最不利的荷载作为控制荷载。,.,静载试验效率（,0.8-1.05,）,.,动载试验效率（三）静载加载分级与控制,.,分级控制的原则,45,级,.,车辆荷载加载分级的方法（先轻后重、逐渐增加车辆数、加载车位于内力影响线不同部位）,.,加卸载的时间选择：为了减少温度变化对试验造成的影响，加载时间以点至晨点。（四）加载设备的选择（可行驶的车辆和重物加载）（五）加载重物的称量,二,.,测点布置,.,主要测点的布设,(1-7),）简支梁桥（,跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变）,）连续梁桥,（主跨挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变）,）悬臂梁桥（型刚构桥）,悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变支点,）无铰拱桥,（跨中及,L/4,处挠度、拱顶和,L/4,处截面应变）,.,其它测点的布设,第三节 静载试验仪器设备,一 机械式位移计,机械式位移计包括：百分表，千分表和挠度计。,1.,百分表的基本构造,（百分表的分辨力为,0.01,毫米）,2.,百分表的工作原理,:,即利用齿轮转动机构将所检测位置的位移值放大,并把所检测的直线往复运动转换成指针的回旋转动,以指示其位移值。,3.,使用方法（注意事项：）二手持式应变仪三水准管式倾角仪四连通管,五,.,电阻应变仪,（一）电阻应变片,（电阻应变计、电阻片、应变片）,.,电阻应变片的构造,:,主要由敏感元件、基底、覆盖层和引出线组成。,2.,金属应变片的工作原理：,金属应变片粘贴在构件表面，当构件受载产生应变时，引起应变片电阻丝伸长或缩短，应变片的电阻丝伸长或缩短即产生电阻变化，在一定的范围内，应变片的电阻的变化率与被测结构物应变成正比。,3.,电阻应变片的优缺点,（电测法）优点：,A,灵敏度高、电阻应变片尺寸小且粘贴牢靠、电阻应变片质量小。它是非电量电测中最重要的变换器,可以在高温（）、低温（）、高压（上万个大气压）、高速旋转、核辐射等特殊情况下成功的使用。,B,应变片的标距可大可小。（最小可到,0.2,毫米）,C,既可测静应变；也可测动应变。,D,仪器使用方便。缺点：,A,粘贴工作量大；,B,现场测量所用导线多。,4.,电阻应变片的选用,对于一般结构试验，采用欧纸基金属丝电阻应变片就可满足试验要求。其标距可结合试验的材料来确定。钢材,5-20,毫米，石材,20-40,毫米，混凝土,40-150,毫米,5.,电阻应变片的粘贴技术,（二）应变仪 ,.,测量电路,1),测量电路的作用,是将应变片的电阻变化转化为电压（或电流）的变化。,应变片电测一般采用两种电路，一种是电位计式电路，一种是桥式电路（惠斯登电桥）。,电位计式电路，常在冲击测量等场合下使用，而且其阻值变化与输出电压的关系不是线性变化，在特殊情况可满足试验要求。,2),桥式电路原理及测试方法：,电桥的一个特点是，四个电阻达到某种关系时，电桥输出为零，这样我们就能应用很灵敏的电流计来测量输出。,测试方法：,单点、半桥、全桥,电桥的增减特性：,相邻的输出符号相反，电桥输出具有相减特性；相对两臂符号相同，电桥输出具有相加特性。,.,电阻应变仪,静态电阻应变仪、动态电阻应变仪和静动态电阻应变仪。,日本产数据采集仪,该仪器是由单板机组成的一个计算机系统，可由键盘或面板触模功能直接输入数据和程序，主要是通过接口来输出模拟信号（电流、电压、应变、温度等），并通过,/,转换来完成存储、记录、运算和输出。,其测试过程如下：,接线箱数据采集仪打印机该系统接线箱采用直流电桥，因此，分布电容等不影响电桥平衡。数据采集仪最大测点数为点。,（三）电阻应变测量的温度补偿,1.,温度效应：,用应变片测量应变时，它除了能感受试件受力后的变形外，同样也能感受环境温度变化，并引起电阻应变仪示值变动，这称为温度效应。,温度变化包括：,电阻丝温度改变和电阻应变片中产生了温度应变。,2.,温度补偿：,消除温度效应的应变值主要是利用惠斯登电桥桥路的特性进行，称为温度补偿。,3.,温度补偿方法,是在受力构件上贴上测量片，在一个与材料相同并置于试件附近，具有同样温度变化条件但不承受外力作用的小试块上贴温度补偿片。,六,.,电阻应变原理的推广传感器 应变式测力传感器,应变式测力传感器中的弹性元件承受轴向压力，而粘贴在元件上的应变片感受其应变。知道元件的截面积，即可求得压力。,.,电子式位移传感器,）电阻式位移计,特点：结构简单输出信号大。）应变式位移传感器特点：分辨率高，反应速度快，但测量精度受应变片粘贴质量的影响。,七,.,钢弦式传感器,工作原理：用以被张紧的钢弦作为敏感元件，利用其固有频率与张拉力的函数关系，根据固有频率的变化来反映外界作用力的大小。,八,.,光纤布拉格珊传感器原理：,通过对光纤内部写入的光珊反射透射布拉格波长的检测，实现对被检测结构的应变和温度量值的绝对量测。布拉格波长的变化反映了外界参量的变化。,第四节 静载试验,一 试验观测与记录,.,温度稳定观测,.,仪表测读和记录,.,裂缝观测二 加载实施与控制,.,加载程序 ,.,加载稳定时间的控制,.,加载过程的观测 ,.,终止加载控制条件,怎样在受弯梁的纵筋（变形钢筋）上粘貼应变片,测应变片看是否合格,采用万用表,对钢筋除绣，打磨,【,采用砂布,】,贴应变片,【502,胶水或别的,】,测应变片绝缘,【,万用表,】,如绝缘没问题，贴接线片,【,一个小集成块，要固定好,】,焊外接线,【,焊接笔,】,作防水，防潮,【,针对应变片，,502,覆盖,】,测外接线,【,万用表,】,封外接线头接测试仪器仪器调零加载读数打印。,第五节 数据分析及桥梁承载力评定,一 试验数据分析（一）试验资料的修正,.,测值的修正 ,.,温度影响的修正,.,支点沉降影响的修正,（推导,C=,（,L-X,）,A/L+XB/L,）,（二）各测点变位,（挠度、位移、沉降）,与应变的计算（三）应力计算（四）,试验结果与理论分析的比较,二,.,加载试验成果分析及桥梁承载力评定,（一）结构工作状况,.,效验系数,一般要求,值不大于，,值越小安全储备越大。,.,实测值与理论值的关系曲线,.,相对残余变位（或应变）,测点在控制荷载工况作用下的相对残余变位（或应变）越小，说明结构越接近弹性工作状况。,.,动载性能（二）结构的强度及稳定性（三）地基与基础（四）结构的刚度要求 （五）裂缝,三,.,静载试验报告的编写,静载试验报告内容：试验概况、试验目的、试验方案设计、试验日期及试验过程、各项试验达到的精度、试验成果与分析、试验记录摘要、技术结论、经验教训和有关图片、照片及录象资料。,第六节 桥梁结构动载试验,桥梁结构动载试验是通过测定桥梁结构在动载作用下的响应，分析桥梁的频率、阻尼和振型等模态参数进行桥梁承载力评定。,桥梁动力特性,（频率、振型和阻尼比）是评定桥梁承载力状态的重要参数。结构振动问题涉及振源（输入）、结构（系统）和响应（输出），它们的关系为：振源（输入）结构（系统）响应（输出）,一 桥梁动载试验要解决的问题,在结构振动问题中输入、系统和输出知其中两者，可以求第三者，所以桥梁的动载实验可以划分为三类基本问题：,.,测定桥梁荷载的动力特性,（数值、方向、频率等）,.,测定桥梁结构的动力特性,（自振频率、阻尼、振型等）,.,测定桥梁在动荷载作用下的响应,（动位移、动应力等）,桥梁动载试验的测试仪器,桥梁动载试验的测试仪器包括：测振传感器、信号放大器、光线示波器、磁带记录仪和数字信号处理机。,（一）测振传感器,.,基本原理：,由惯性质量、阻尼和弹簧组成一个动力系统，这个动力系统固定在振动体上（即传感器的外壳固定在振动体上）、与振动体一起振动；通过测量惯性质量相对于传感器外壳的运动，就可测得振动体的振动。,.,传感器的频率特性,在设计和选择测振传感器时，应使传感器的固有频率与所测振动的频率相比尽可能的小。但是降低传感器的固有频率有时会很困难，这时往往采用适当选择阻尼器的阻尼值来延伸传感器的固有频率下限。,惯性式加速度传感器的工作原理：,即传感器的位移幅值与被测振动的加速度幅值成正比。,.,磁电式速度传感器,1),基本原理：,磁电式速度传感器是根据电磁感应的原理制成的。,2),特点：,灵敏度高（可测非常微弱的振动）、性能稳定、输出阻抗低，频率响应范围有一定的宽度。,.,压电式加速度传感器基本原理：即是利用晶体的压电效应制成的。压电效应：即一些晶体材料当受到压力并产生机械变形时，在其相应的两个表面上出现异号信号，当外力去掉后，晶体又重新回到不带电的状态，这种现象在物理上称为压电效应。（隧道照明中讲到光电效应）我们可以通过测量压电晶体的电荷量来得到所测振动的加速度。,三,.,桥梁动载试验的激振方法,.,自振法（瞬态激振法）,1),注意,:,采用突加荷载法时，应注意冲击荷载的大小及其作用位置，如果要激起结构的整体振动，则必须在桥梁的主要受力构件上施加足够的冲击力。冲击荷载的位置可按所测结构的振型来确定，如为了获得简支梁的第一振型，则冲击荷载应作用于跨中部位，测第二振型，则冲击荷载应作用于跨度的四分之一处。,2),方法,:,桥梁动载试验常用试验车辆在桥面上驶越枕木，利用车轮的突然下落对桥梁产生冲击作用，激起桥梁的竖向振动。,.,共振法（强迫振动法）,连续改变激振器的频率，当激振力的频率与结构的固有频率相等时，结构出现共振现象，此时，所记录到的频率即为结构的固有频率。,方法,:,在桥梁动载试验中，常用试验车辆在桥面上由低到高的不同速度驶过桥梁，使结构产生不同程度的强迫振动。在若干次车辆荷载试验中，当某一行驶速度产生的激振力的频率与结构的固有频率相接近时，结构便产生共振现象，此时，结构各部位的振动响应达最大值。,脉动法,结构的脉动有一重要特性，就是它能明显的反映出结构的固有频率。,三,.,桥梁动载试验的数据分析,.,结构固有频率的测定,在桥梁动载试验中，通过测试系统实测记录结构的衰减振动波形，在记录的结构振动波形曲线上，可根据时标符号直接计算出结构的固有频率。在计算固有频率时，为消除冲击荷载的影响，开始的一、二个波形应舍弃，从第三个波形开始分析。,.,结构阻尼的测定：,桥梁结构的阻尼特性，一般用对数衰减率或阻尼比来表示。桥梁动载试验中为测定结构的阻尼，采用的激振方法是用试验车辆驶越一个高到厘米的枕木给桥梁一个冲击作用，使结构产生自由振动。,.,振型的测定,采用共振法测定振型时，将若干传感器安装在结构的各有关部位，当激振装置激发结构共振时，同时记录结构各部位的振幅和相位，比较各测点的振幅和相位便可绘出振型曲线。,传感器测点布置：,一般根据理论分析，估计振型的大致形状，然后在变形较大的部位布点，以便能较好的连接出振型曲线。,.,结构动力响应的测定,:,冲击系数：,即最大动挠度与静挠度之比值。,冲击系数综合反映了荷载对桥梁的动力作用，它与结构的形式、车辆运行速度和桥面的平整度等有关。为了测定冲击系数，应使试验车辆以不同的速度驶过桥梁，并逐次记录跨中挠度的时历曲线，按冲击系数的定义计算。,