桥梁验收外观检测方案介绍.doc

桥梁验收外观检测方案介绍

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2020年4月19日
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桥 梁 验 收 外 观
检 测 方 案

工程名称:佛山市北延线文教分离立交桥、官和路跨线桥
工程地点:佛山市南海区
委托单位:佛山市南海区道路建设管理处

佛山市公路桥梁工程监测站
4月
目 录
一、桥梁概述 2
二、检测及荷载试验依据 3
三、桥梁外观检查 3
(一)检查目的 3
(二)检查方式 3
(三)检查内容及方法 4
四、其它项目检测 7
(一)检测目的 7
(二)检测内容及方法 7
五、仪器设备 10
六、拟投入人员 11
七、其它事项 11

佛山市北延线文教分离立交桥、官和路跨线桥
验收外观检测方案
一、桥梁概述
本标段位于佛山市和顺棠溪至料美公路主干线K0+ 0.000～K3+0.000范围内,检测部分主要包括一座分离立交和一座互通立交,设计荷载为公路一级,设计行车速度100km/h,由中交公路规划设计院设计。
两座立交桥全线六车道,互通立交在上跨主线处增设3.0m人行道,无人行道部分桥宽24.5m,有人行道部分桥宽31m,由东向西桥跨布置为5×20+(20+2×30+20)+5×20=300m,其中第一联与第三联为预制空心板结构,第二联为预应力混凝土现浇箱梁。分离式立交桥宽24.5m,为16+20+16=52m三跨预制空心板梁。31m桥宽组成为0.25m(栏杆)＋3m(人行道)+0.5m(防撞栏杆)+23.5m(车行道)+0.5m(防撞栏杆)+3m(人行道)+0.25m(栏杆)=31m;24.5m桥宽组成为0.5m(防撞栏杆)＋23.5m(车行道)+0.5m(防撞栏杆)=24.5m。
互通立交上部结构第二联预应力混凝土箱梁采用单箱四室现浇箱梁,梁高1.6m,C50混凝土,满堂支架施工。桥面铺装为GQF-Ⅱ防水层+8cmC50混凝土铺装层,支座采用GPZ系列支座。
互通立交第一联、第三联采用20m跨预制空心板,分离式立交全部采用空心板,每跨由18片梁组成,板宽1.24m,梁高0.9m,桥面系采用先简支后连续结构体系。空心板上设10cm的整体化层,8cm计入受力。主梁均采用预制后用汽车吊装的施工方法,待安装就位后现浇整体化混凝土,设置连续桥面,支座采用橡胶GYZ和GYZF4系列产品。桥面铺装自上而下为8cm C50混凝土铺装层+10cm C50防水混凝土(整体化层),沥青混凝土规格及配比同路段面层沥青混凝土。
下部结构主桥箱梁部分采用带系梁的三柱墩,墩柱直径为1.3m,基础采用钻孔桩基础,每柱对应配置一根直径为1.5m钻孔桩。引桥20m空心板部分采用三柱框架桥墩,帽梁采用钢筋混凝土结构,帽梁高1.4m,墩柱直径1.0m,每柱对应配置一根1.2m钻孔桩。桥台采用桩式桥台,基础采用4根直径为1.5m钻孔桩基础。
二、检测及荷载试验依据
本次检测及荷载试验工作依据或参照以下规范和资料进行:
n 1)<公路桥涵养护规范>(JTG H11- );
n 2)<公路桥梁承载能力检测评定规程>(报批稿);
n 3)<回弹法检测混凝土抗压强度技术规程>(JGJ/23- );
n 4)<工程测量规范>(GB 50026-93);
n 5)<大跨径混凝土桥梁的试验方法>(1982);
n 6)<混凝土结构试验方法标准>(GB50152—92);
n 7)<公路桥涵设计通用规范>(JTG D60- );
n 8)<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>(JTG D62 - );
n 9) 佛山市和顺棠溪至料美公路主干线施工图设计文件(中交公路规划设计院 11月)
三、桥梁外观检查
(一)检查目的
对于两座立交桥这种新建成的桥梁来说,外观检查旨在经过借助常规检查工具,对结构成桥时的基本状态作直观描述,检查结构是否存在初始缺陷(施工缺陷),为竣工验收试验提供有益的参考,为养护接管部门建立桥梁健康档案,同时也是结构在通车运营期间进行养护维修的基础。对于检查中发现的较严重的病害应采用检测手段,经过综合荷载试验、计算分析等方法对病害成因及其对结构安全运营的影响作评估。
(二)检查方式
文教立交桥上部结构分为等截面箱梁和空心板梁。针对其具体情况,我们拟采用以下方法对该桥检查:
利用路灯车对立交全线进行检查;对于路灯车无法到达的区域,采用在地面上搭设脚手架的方式。
(三)检查内容及方法
1、墩柱垂直度
文教立交桥共13跨简支梁、4跨连续梁,共计17跨。大多数桥梁距离地面较高,其墩柱的垂直度对结构的长期受力非常重要。本检测计划对梁段的墩柱进行垂直度检查,测量方式为随机抽取10～20根,采用吊锤加直尺的方法测量。根据检查结果,对比业主提供的施工图设计文件,确认结构基本尺寸是否正确和满足设计要求。
2、裂缝检查
裂缝检查主要针对桥梁的上部结构以及不包含隐蔽工程的下部结构进行。对于上部结构拟逐跨检查,主桥主要是腹板、底板、翼缘和墩身,重点部位是连续梁的边跨2/5L、中跨跨中、墩顶及L/8～3L/8跨附近截面;引桥部分对空心板梁的跨中及支座附近进行重点检查。下部结构主要对盖梁、立柱及桥台的重要部位进行详细检查。
若检查中发现有裂缝出现,则进行详查,摸清结构裂缝的开展情况,并采用裂缝宽度读数仪对裂缝宽度进行测量。根据现场的测量资料绘制各桥的裂缝分布图,并分析裂缝产生的原因及其对结构工作性能的影响。
3、支座状况检查
互通立交主桥箱梁采用GPZ系列盆式支座15个,其余空心板支座采用橡胶GYZ和GYZF4系列产品共1080个。
空心板梁支座采用抽查的形式, 检查的数量约96个;箱梁详细检查每个支座,共15个支座。全桥共计检查约110个支座。重点检查支座的安装质量,如支座安装位置、安装方向、垫石质量,以及支座是否有异常变形、脱空和间隙过小等现象。
4、桥面检查
桥面结构的状态直接关系到行车的舒适性,因此,桥面检查也是本次检查的重点之一。桥面检查主要包括:
1)桥面铺装表面状况,如是否开裂,桥面是否平整,有无局部质量问题;
2)伸缩缝安装的状况,如伸缩缝橡胶条是否破损,安装是否到位,两侧是否平顺;
3)防撞栏杆混凝土浇注质量和裂缝情况,排水设施能否正常工作。
4、桥面线形检查
根据<公路桥涵养护规范>(JTG H11- )第3.3.3条规定:”新建桥梁交付使用前,公路管理机构应事先要求桥梁建设单位在竣工时设置便于检测的永久观测点。大桥、特大桥必须设置永久性观测点。测点的编号、位置(距离、标高和地物特征)和竣工测量数据,均应在竣工图上标明,作为验收文件中必要的竣工资料予以归档”。
本次线形测量主要包括将各跨桥梁的成桥标高与设计标高进行比对,并将测量结果作为桥梁竣工时的原始线形资料,建立线形观测初始值。
全线共计13跨简支梁段,全桥每孔跨中、支点处布置测试断面,每个断面横向布置两个测点,测点布置根据<公路桥涵养护规范>的要求沿行车道两边(靠缘石处)布置;主桥为四跨连续梁,在跨中、支点处、1L/4和3L/4处分别布置测试断面,每个断面横向布置两个测点。全桥共计104个测点,具体立面和平面布置如下图所示。测量中测点布置采用金属钉,而且充分利用已有的永久性观测点。

图3.1 简支梁桥面线形测点布置示意

图3.2 连续梁桥面线形测点布置示意
测量仪器采用精密水准仪,采用独立水准系,按国家Ⅱ等水准测量规范各限差要求进行测量,闭合差或符合差小于±1×毫米,n为测站数。各监测点的高程是由经过该二个水准基准点的一条Ⅱ等水准闭合线路,由线路中的工作点来测定各监测点高程。
表3.1 水准测量主要指标
每千米高差
中误差(mm)
水准仪
等级
水准尺
观测次数
往返较差、附合或
环线闭合差(mm)
±1
±2
DS1
铟瓦尺
往返测各一次
±4
注:L为往返测段、环线的路线长度(以km计)。
为确保观测精度,特制定如下观测措施。
1)作业前编制作业计划表,以确保外业观测有序开展;
2)观测前对水准仪进行全面检验;
3)观测方法:往测奇数站”后—前—前—后”,偶数站”前—后—后—前”;返测奇数站”前—后—后—前”,偶数站”后—前—前—后”。
5、其它表观检查
对本工程范围内的所有桥梁外观进行普查。重点检查梁体、桥台、盖梁的混凝土表面是否有蜂窝、麻面、空洞、保护层偏薄,钢筋外露等现象存在。
四、其它项目检测
(一)检测目的
该项目的检测主要是指混凝土强度和钢筋保护层厚度测试,其中混凝土强度主要针对,梁体和墩柱、桥台进行,保护层厚度主针对梁体进行。另外,若检查中发现梁体有显著的开裂现象,还应对裂缝宽度及深度进行测试。
(二)检测内容及方法
1、混凝土强度检测
1)回弹法检测混凝土强度
混凝土强度检测一般采用回弹法,这种方法是建立在回弹值同混凝土抗压强度之间相互关系的基础上的,以回弹值反映混凝土的抗压强度。检测依据为中华人民共和国行业标准<回弹法检测混凝土抗压强度技术规程>(JGJ/23- )。
根据<回弹法检测混凝土抗压强度技术规程>(JGJ/23- )第4.1.3条规定:”每结构或构件测区数不应少于10个”。如果测试表面不平整,可用角磨机和砂纸对测区表面混凝土进行了打磨处理。检测时,回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件的混凝土检测面,缓慢施压,准确读数,快速复位。
根据本桥情况,上部结构主要测区为箱梁和空心板梁,下部结构主要为墩柱和桥台的测试。箱梁选取20个测区,空心板部分选取40个测区,下部结构墩柱、盖梁、承台共选取40个测区。全桥共计100个测区,每个测区测读16个回弹值。测点在测区范围内均匀分布,相邻两测点的净距不小于20mm。
2)超声波检测
超声波检测混凝土强度的基本依据是超声波传播速度与混凝土弹性性质密切相关,而混凝土弹性性质与其力学强度存在内在联系。实际检测中,经过建立超声声速与混凝土抗压强度相关关系并由此推定混凝土的强度。当前,国内外按统计方法建立的”fcu=v”相关曲线基本上采用以下两种非线性的数学表示式:
fcu=AvB和fcu=AｅBv
式中,fcu——混凝土抗压强度
v ——超声波声速
A、B——经验系数。
对于本桥,主要选取箱梁板件和墩柱结构进行检测,全桥共取10个测区进行测试。
2、裂缝深度检测
裂缝深度检测需根据检查结果确定,若检查过程中发现结构有超限裂缝,则采用超声仪对具有代表性的裂缝测试裂缝的深度,评定裂缝对截面的削弱程度。
1)检测原理
当超声波发射换能器和接收换能器的连线经过裂缝时,由于裂缝破坏了混凝土的连续性,声能在裂缝处产生很大衰减,穿过裂缝传播到接收换能器的首波信号很微弱,波形畸变,其波幅或频率与等测距的无缝混凝土比较,存在显著差异,据此能够判定裂缝深度及其在水平方向是否贯通。
2)检测方法
根据桥梁裂缝分布情况和现场检测条件,采用平测法或斜测法。
3)测点布置原则
平测法测量深度时,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。当结构的裂缝部位具有两个相互平行的表面时,可采用斜测法,分别在两个平行的侧面上对应布置跨缝和不跨缝测点,检测时,将探头沿构件侧面逐点移动,进行声时测量。平测法、斜测法测点布置原理图参见图3.2、3.3。

图4.1 平测法测试裂缝深度

图4.2 斜测法测试裂缝深度
4)计算公式
① 被检测部位砼声速C的计算:
;
Ci:不跨缝第i点声速, ti:不跨缝第i点声时,li:不跨缝第i点测距。
② 被测部位裂缝深度h的计算:

C:被检测部位混凝土声速,t1:跨缝第1点声时,l1:跨缝第1点测距。
3、桥梁自振特性测试
桥梁结构的自振特性是指桥梁结构各阶振动频率、振型和阻尼比。对桥梁结构进行自振特性测试,一方面能够用来测试结果来校验计算结果,并提供当前尚不能用计算方法得到的各阶振动的阻尼比;另一方面能够为对桥梁进行健康监测和用动力方法进行损伤识别提供一个比较的基准。
结构的自振频率f与其刚度EI之间的关系为:

式中:m为单位桥长的质量
L——桥梁跨径
d——为桥梁结构形式有关的系数
EI——为桥梁结构形式的刚度
对同一座桥来说,m,d,L桥建成后就是一定值,一般是不会变化的。但刚度EI值却会因结构受损或产生裂缝而发生变化。

因此,经过测量结构基频,能够对运营后桥梁刚度的变化情况,或者桥梁结构受损或产生裂缝而发生变化的情况进行长期监测。桥梁结构的自振特性测试方法有很多,如机械阻抗法、主模态法和环境随机振动法等。
本项目计划采用环境随机振动法,主要测量内容主要为结构基频。此法具有不需要对桥梁进行专门激励的优点,只要有高灵敏度的测量仪器和高分辨率的谱分析设备就能测出结构的自振特性。当然测试者技术水平和经验也是不可缺少的重要因素。由于桥梁振动频率一般为低阶振动,本工程所用传感器是工力所生产的89－1和94－1型低频传感器,采集和分析仪器采用DASP数字调理器,配备DASP数据自动采集和处理系统作为记录和分析设备,测量信号直接存入电脑硬盘。具体测试流程如下。
振动信号
低频传感器
DASP数据自动
采集处理系统
笔记本
电脑

测量时,将传感器置于桥跨某一位置,在环境随即振动下,记录结构的时域历程曲线,而后由振动分析软件计算处理桥梁的自振频率、振幅、阻尼等结构动力参数。计划全桥每跨布置一个测点,进行结构基频的测试,全桥共计14个测点。
五、仪器设备
本次桥梁检验使用的主要仪器设备清单如下表所示:
表5.1 常见的检查仪器设备
序号
仪器设备名称
单位
测试精度
厂家
备注
1
裂缝宽度读数仪
台
0.01mm
—

2
水准仪
台
±0.3mm
/km往返
—

3
全站仪
台
0.2mm
—

4
回弹仪
台
MPa
天津试验器材厂

5
低频传感器
台
—
工程力学研究所

6
DASP数字调理器
台
—
东方振动和噪声技术研究所

7
DASP数据自动采集和处理系统
台
—

8
超声检测分析仪
台
—
康科瑞

9
吊锤、水准尺
个

—

10
路灯车
台班
—
—

11
脚手架
—
—
—
业主配合
六、拟投入人员
为做好此次验收检测工作,我单位拟投入以下人员参与工作,详见下表:
表6.1 拟投入的检测人员一览表
序号
姓名
职称
从事本工作年限
在本项目拟担任职务
1
陈丹羽
高级工程师
15
总协调
2
曾法强
工程师
8
项目负责人
3
楼国权
工程师
5
现场负责人
4
黄林根
高级工程师
25
现场负责人
5
翁思熔
高级工程师
25
检测组负责人
6
杨玉泉
高级工程师
10
技术负责人
7
肖永辉
工程师
9
现场检测人员
8
李劭晖
工程师
1
现场检测人员
9
邢云
工程师
1
现场检测人员
10
3名
技术工人
-
现场检测人员

七、其它事项
1、为晚间荷载试验提供一套电源及照明设备,用于测试仪器用电和桥面测量照明。
2、由于桥梁外观检测主要使用路灯车进行,对于梁底净空大于10m和路灯车无法行进的区段需搭设脚手架配合检测。
以上区段脚手架搭设时,桥垮跨中区段沿纵桥向3～5m范围内搭设即可,支点附近区段沿纵桥向搭设3m即可。所有脚手架在横桥向沿顶板全宽布设,高度以低于梁底(顶板下缘)1.5m为宜,顶面铺设竹篱或木板,四周有护栏。
3、检测及试验安排进度
检测组人员于 4月20日进场,荷载试验布点、加载共计6天,期间交叉进行桥面线形、桥面状况和各跨基频的测试,以上工作于4月30日前完成。其余各项桥梁的外观检测在5月7日前完成。
检测工作量、人力和时间安排如下表所示,具体进度还要根据现场脚手架搭设和各方面配合情况而定。
表7.1 检测工作计划安排表
检测项目
数量
投入人员
所需天数
备注
静载试验
—
5
4天
4月30日前完成
桥面线形测量
104个
2
1天
桥面情况检查
6947m2
1
1天
结构基频测试
17跨
2
1天
墩柱垂直度检查
20根
2
1天
5月7日前完成
支座状况检查
110个
2
1天
裂缝状况检查
7700m2
3
2天
回弹强度测试
100个测区
2
1天
超声波强度测试
10个测区
3
2天

4月16日