第4章桥涵工程检测1课件.ppt
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- 桥涵 工程 检测 课件
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1、 第四章第四章 桥梁工程试验检测技术桥梁工程试验检测技术 4.1 概述概述 桥梁工程检测的主要内容:桥梁工程检测的主要内容:1原材料的检测原材料的检测(钢筋、钢绞线)、混凝土钢筋、钢绞线)、混凝土 2桥梁工程各部位结构尺寸及外观质量的检测桥梁工程各部位结构尺寸及外观质量的检测 3对桥梁结构构件对桥梁结构构件混凝土强度等级、内部缺陷及混凝土强度等级、内部缺陷及承载能力承载能力的检测的检测 4桥梁载荷试验桥梁载荷试验 4.2 桥梁工程用钢材及其物理力学性能桥梁工程用钢材及其物理力学性能 一、桥梁用钢的主要力学性能一、桥梁用钢的主要力学性能 1、强度、强度 屈服强度屈服强度:指钢材开始丧失对变形的抵
2、抗能力,:指钢材开始丧失对变形的抵抗能力,并开始产生大量塑性变形时所对应的应力。并开始产生大量塑性变形时所对应的应力。中碳钢和高碳钢没有明显的屈服点中碳钢和高碳钢没有明显的屈服点,通常以残,通常以残余变形为余变形为0.2%时的应力作为屈服强度。时的应力作为屈服强度。抗拉强度抗拉强度:指钢材所能承受的最大拉应力,当拉:指钢材所能承受的最大拉应力,当拉力达到拉力极限时,钢材完全丧失了对变形的抵力达到拉力极限时,钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。抗能力而断裂。2冷弯性能冷弯性能 指钢材指钢材在常温条件下在常温条件下承受规定弯曲承受规定弯曲程度的弯曲变形能力,并可在弯曲中程度的弯曲变形能力,并可在
3、弯曲中显示钢材缺陷的一种工艺性能。显示钢材缺陷的一种工艺性能。钢材的冷弯性能可在材料试验机上钢材的冷弯性能可在材料试验机上通过冷弯试验显示出来。通过冷弯试验显示出来。3冲击韧性冲击韧性 指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收能量的能力,它是衡量钢材收能量的能力,它是衡量钢材抵抗脆抵抗脆性破坏性破坏的力学性能指标的力学性能指标。4耐疲劳性耐疲劳性 钢材抵抗疲劳破坏的能力称为耐疲劳性。钢材抵抗疲劳破坏的能力称为耐疲劳性。疲劳破坏:钢材在交变应力(随时间作周期性交疲劳破坏:钢材在交变应力(随时间作周期性交替变化的应力)的反复作用下,往往在替变化的应力)的反复作用下,往往在工作
4、应力远工作应力远小于抗拉强度小于抗拉强度时发生骤然断裂,这种现象称为。时发生骤然断裂,这种现象称为。5塑性塑性 指钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,指钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,通常用通常用伸长率伸长率和和断面收缩率断面收缩率来衡量。来衡量。伸长率:试件拉断后标准长度的增量与原标准长伸长率:试件拉断后标准长度的增量与原标准长度之比的百分率。度之比的百分率。断面收缩率:指试件拉断后颈缩处横断面积的最断面收缩率:指试件拉断后颈缩处横断面积的最大缩减量占原横断面积的百分率。大缩减量占原横断面积的百分率。6硬度硬度 指钢材抵抗其他较硬物体压入的能力,即钢材抵指钢材抵抗其他较硬物体压入
5、的能力,即钢材抵抗塑性变形的能力。抗塑性变形的能力。测定方法:测定方法:布氏法、洛氏法、维氏法布氏法、洛氏法、维氏法。7良好的焊接性能良好的焊接性能 指钢材的连接部分焊指钢材的连接部分焊 接后力学性能不低于焊接后力学性能不低于焊 件本身,以防止产生硬件本身,以防止产生硬 化脆裂和内应力过大现象。化脆裂和内应力过大现象。二、二、桥梁用钢材的有关力学标准桥梁用钢材的有关力学标准 钢桥用钢钢桥用钢 钢筋混凝土桥梁用钢钢筋混凝土桥梁用钢1、钢桥用钢、钢桥用钢 主要采用主要采用低合金钢低合金钢:16锰钢锰钢 16锰桥钢锰桥钢 15锰钒氮桥钢锰钒氮桥钢 力学性能:极限强度、屈服强度、延伸率、低力学性能:极
6、限强度、屈服强度、延伸率、低温冲击韧性、时效后冲击韧性、温冲击韧性、时效后冲击韧性、180度冷弯试验。度冷弯试验。2钢筋混凝土桥梁用钢钢筋混凝土桥梁用钢 普通钢筋普通钢筋 预应力混凝土用冷拉钢筋、冷拔钢丝、高预应力混凝土用冷拉钢筋、冷拔钢丝、高 强钢丝、钢绞线和精轧螺纹粗钢筋等。强钢丝、钢绞线和精轧螺纹粗钢筋等。目前在桥梁工程中目前在桥梁工程中钢筋、预应力钢绞线钢筋、预应力钢绞线应用最为应用最为广泛。广泛。(1)钢筋)钢筋 光圆钢筋光圆钢筋 带肋(螺纹)钢筋;带肋(螺纹)钢筋;人字形人字形 螺旋形螺旋形 光圆钢筋光圆钢筋 热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋 冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋 低碳钢热轧圆盘条低碳
7、钢热轧圆盘条 力学性能:力学性能:极限强度、屈服强度、伸长率、极限强度、屈服强度、伸长率、180度冷弯试验。度冷弯试验。按外形分类按外形分类螺纹钢筋螺纹钢筋钢筋按力学性能分为钢筋按力学性能分为(2)预应力混凝土用钢绞线)预应力混凝土用钢绞线 钢绞线是钢厂用钢绞线是钢厂用优质碳素结构钢优质碳素结构钢经过冷加工,再经过冷加工,再经回火和绞捻等加工而成。经回火和绞捻等加工而成。公称直径公称直径 抗拉强度抗拉强度 整根钢绞线的最大力整根钢绞线的最大力 规定非比例延伸力规定非比例延伸力 最大总伸长率最大总伸长率 应力松弛性能应力松弛性能力学性能力学性能三、钢筋、钢绞线力学性能试验取样位置及试样制备三、钢
8、筋、钢绞线力学性能试验取样位置及试样制备 1钢筋钢筋 钢筋批量:钢筋批量:由同一厂别、同一炉号、同一规格、同由同一厂别、同一炉号、同一规格、同一交货状态、同一进场时间为一验收批。一交货状态、同一进场时间为一验收批。热轧带肋钢筋、热轧光圆钢筋、低碳钢热轧圆盘热轧带肋钢筋、热轧光圆钢筋、低碳钢热轧圆盘条、余热处理钢筋每批数量条、余热处理钢筋每批数量不大于不大于60t,取一组试样。,取一组试样。冷轧带肋钢筋,每批数量冷轧带肋钢筋,每批数量不大于不大于50t,取一组试样。,取一组试样。试件截取长度为:试件截取长度为:拉伸试件:拉伸试件:L10d+200mm 冷弯试件:冷弯试件:L5d+150mm 凡规
9、定取两个试件的,均凡规定取两个试件的,均应从两根(或两盘)中应从两根(或两盘)中分别切取分别切取,每根钢筋上切取一个拉力试件、一个冷,每根钢筋上切取一个拉力试件、一个冷弯试件。弯试件。低碳钢热轧圆盘条,冷弯试件应取自低碳钢热轧圆盘条,冷弯试件应取自同盘的两端同盘的两端。试件切取时,应在钢筋或盘条的任意一端试件切取时,应在钢筋或盘条的任意一端截去截去500mm后切取。后切取。2钢绞线钢绞线 批量规定:批量规定:由同一牌号、同一规格、同一生产工艺由同一牌号、同一规格、同一生产工艺制造的钢绞线为一验收批量,每批质量不大于制造的钢绞线为一验收批量,每批质量不大于60t。取样长度:取样长度:L500+2
10、00mm。检验数量:检验数量:从每批钢绞线中任取从每批钢绞线中任取3盘,如每批少于盘,如每批少于3盘,则应逐盘进行检验。盘,则应逐盘进行检验。可以从每批钢绞线的任一端切取样品,可以从每批钢绞线的任一端切取样品,但发现钢但发现钢丝有接缝的,任何试样都应作废丝有接缝的,任何试样都应作废,并应选取新的试,并应选取新的试样。样。四、四、拉伸试验拉伸试验 测定指标测定指标:屈服强度(上屈服强度、下屈服强度):屈服强度(上屈服强度、下屈服强度)抗拉强度抗拉强度Rm 伸长率伸长率A和断面收缩率和断面收缩率Z 1试样制备试样制备 取样长度及方法同前。取样长度及方法同前。2仪器设备仪器设备(1)试验机)试验机
11、测力示值误差应不大于测力示值误差应不大于1%;应具有调速指示装置;应具有调速指示装置;应备有记录装置。应备有记录装置。试件的破坏荷载必须应在试验机全量程试件的破坏荷载必须应在试验机全量程20%-80%之间。之间。(2)引伸计)引伸计 引伸计应不劣于引伸计应不劣于1级级 。(3)试样尺寸测量仪器)试样尺寸测量仪器 游标卡尺、螺旋千分尺等。游标卡尺、螺旋千分尺等。3试验方法试验方法(1)试验准备)试验准备 首先测量试样标距首先测量试样标距两端和中间三个截面处两端和中间三个截面处的尺的尺 寸;寸;对于圆试样,在每一横截面内沿互相垂直的两个直对于圆试样,在每一横截面内沿互相垂直的两个直径方向各测量一次
12、,取其平均值。径方向各测量一次,取其平均值。用测得的三个平均值中用测得的三个平均值中最小的值最小的值计算试样的原始横计算试样的原始横截面面积截面面积S0。加载速度应根据材料性质和试验目的确定加载速度应根据材料性质和试验目的确定;(2)上屈服强度和下屈服强度的测定)上屈服强度和下屈服强度的测定 图解方法图解方法:上屈服强度上屈服强度:力首次下降前的最大应力力首次下降前的最大应力 下屈服强度下屈服强度:不计初时瞬时效应时屈服阶段中的最:不计初时瞬时效应时屈服阶段中的最小应力或屈服平台的恒定应力。小应力或屈服平台的恒定应力。指针方法指针方法:读取测力度盘指针首次回转前指示的:读取测力度盘指针首次回转
13、前指示的最大力和不计初时瞬时效应时屈服阶段中指示的最最大力和不计初时瞬时效应时屈服阶段中指示的最小力或首次停止转动时指示的恒定力。小力或首次停止转动时指示的恒定力。(3)抗拉强度测定)抗拉强度测定 图解法或指针法。图解法或指针法。(4)断后伸长率)断后伸长率A的测定的测定 (5)断面收缩率的测定)断面收缩率的测定 圆形横截面试样,在圆形横截面试样,在缩颈最小处相互垂直方向缩颈最小处相互垂直方向测量测量直径,取其算术平均值计算最小横截面积;直径,取其算术平均值计算最小横截面积;断面收缩率断面收缩率Z:0u0SSSZ 五、冷弯试验五、冷弯试验 冷弯是考察钢材在冷弯是考察钢材在复杂应力状态下复杂应力
14、状态下发展塑性变发展塑性变形能力的一项指标。形能力的一项指标。(一)试样(一)试样 试样的长度应根据试样厚度和所使用的试验设试样的长度应根据试样厚度和所使用的试验设备确定。备确定。当采用支辊式等弯曲装置时,可以按照下式确定当采用支辊式等弯曲装置时,可以按照下式确定140)5.0adL(二)试验原理及试验设备(二)试验原理及试验设备 弯曲试验可在压力机或万能试验机上进行。弯曲试验可在压力机或万能试验机上进行。试验结束后,弯曲处若试验结束后,弯曲处若无裂纹、起层或断裂现象无裂纹、起层或断裂现象,即为冷弯性能合格。即为冷弯性能合格。(三)试验步骤与要求(三)试验步骤与要求 试样放置于两个支点上,将试
15、样放置于两个支点上,将一定直径的弯心一定直径的弯心在试样在试样两个支点中间施加压力,使试样弯曲到规定的角度,两个支点中间施加压力,使试样弯曲到规定的角度,或出现裂纹、裂缝、断裂为止。或出现裂纹、裂缝、断裂为止。弯心直径必须符合规定,两支辊间距离为弯心直径必须符合规定,两支辊间距离为(d+30)0.50mm,并且在试验过程中不允许有变化。,并且在试验过程中不允许有变化。试验应在试验应在1035下进行,在控制条件下,试验在下进行,在控制条件下,试验在232下进行。下进行。六、金属应力松弛试验六、金属应力松弛试验 在规定温度下,对试样施加试验力,保持在规定温度下,对试样施加试验力,保持初始应初始应变
16、、变形或位移恒定变、变形或位移恒定的条件下,测定的条件下,测定应力随时间变应力随时间变化化的关系曲线。的关系曲线。(一)仪器设备(一)仪器设备 1.试验机试验机 应力松弛试验机应能对试样施加准确的轴向拉伸应力松弛试验机应能对试样施加准确的轴向拉伸试验力,试验机力的示值误差不应超过试验力,试验机力的示值误差不应超过1%;拉伸应力松弛试验机应具有拉伸应力松弛试验机应具有连续自动调节试验力连续自动调节试验力的装置的装置。(二)试样(二)试样 试样应从预应力钢材制品规定部位切取。试样应从预应力钢材制品规定部位切取。试样在试验前,不应经受应力和冷、热加工处理。试样在试验前,不应经受应力和冷、热加工处理。
17、试样试样标距一般不少于公称直径的标距一般不少于公称直径的60倍倍。(三)试验方法(三)试验方法 试验室温度应为试验室温度应为202。试样应置于试验环境中足够的时间,确认达到温试样应置于试验环境中足够的时间,确认达到温度平衡后施加初始试验力。度平衡后施加初始试验力。初始试验力应按相关产品的标准规定,并在初始试验力应按相关产品的标准规定,并在35分钟内施加分钟内施加全部初始试验力。全部初始试验力。初始试验力保持时间为初始试验力保持时间为1min。初始试验力保持时间结束点作为初始试验力保持时间结束点作为零时间零时间,在零时,在零时间应立即间应立即保持初始总应变或标距恒定保持初始总应变或标距恒定。在试
18、验期间试样应变的波动应控制在在试验期间试样应变的波动应控制在510-6以内。以内。连续或定时记录试验力和试验温度。连续或定时记录试验力和试验温度。一般按下列时间间隔记录一般按下列时间间隔记录:1min、3min、6min、9min、15min、30min、45min、1h、1.5h、2h、4h、8h、10h、24h,以后每隔,以后每隔24h记录一次,直到试验记录一次,直到试验结束。结束。(四)试验数据处理(四)试验数据处理 松弛率按下式计算:松弛率按下式计算:式中:式中:R松弛率,松弛率,%;F0初始试验力,初始试验力,kN;Ff剩余试验力,剩余试验力,kN;可以采用试验数据的可以采用试验数据
19、的线性回归分析方法线性回归分析方法对试验对试验数据进行推算。数据进行推算。推算推算1000h的应力松弛性能时,最短试验时间不的应力松弛性能时,最短试验时间不少于少于100h。%10000FFFRf 七、金属洛氏硬度试验方法七、金属洛氏硬度试验方法 指在初始试验力及总试验力的先后作用下,将压指在初始试验力及总试验力的先后作用下,将压头压入试样表面,经规定保持时间后,卸除总试验头压入试样表面,经规定保持时间后,卸除总试验力,用测量的力,用测量的残余压痕深度增量残余压痕深度增量计算的硬度值。计算的硬度值。(一)仪器(一)仪器 洛氏硬度计、压头洛氏硬度计、压头(二)试样(二)试样 试样应尽量避免由于受
20、热、冷加工等试样应尽量避免由于受热、冷加工等 对试样表面的影响。对试样表面的影响。试样的试验面尽可能是平面,不应有氧化皮及其试样的试验面尽可能是平面,不应有氧化皮及其他污物,他污物,表面粗糙度一般不大于表面粗糙度一般不大于0.8m。试样最小厚度应不小于试样最小厚度应不小于0.2mm。(三)步骤(三)步骤 在在1035室温进行,对精度要求较高的试验,室温进行,对精度要求较高的试验,室温度应控制在室温度应控制在235。(1)依据试验材料选择压头类型和洛氏硬度标尺。)依据试验材料选择压头类型和洛氏硬度标尺。使用与试样硬度值相近的标准洛氏硬度块对硬度使用与试样硬度值相近的标准洛氏硬度块对硬度计进行校验
21、计进行校验。(2)试样的试验面、支承面、试台表面和压头表面)试样的试验面、支承面、试台表面和压头表面应清洁。应清洁。试样应稳固地放置在试台上,以保证在试验过程试样应稳固地放置在试台上,以保证在试验过程中不产生位移及变形。中不产生位移及变形。(3)试验时,必须保证)试验时,必须保证试验力方向与试样的试验面试验力方向与试样的试验面垂直垂直。(4)施加初始试验力时,指针或指示线不得超过)施加初始试验力时,指针或指示线不得超过硬硬度计规定范围。硬硬度计规定范围。(5)硬度检验每个试样一般)硬度检验每个试样一般测试测试3点(针),点(针),每一每一点(针)点(针)测得的硬度值加上修正值测得的硬度值加上修
22、正值便可反映该试样便可反映该试样的实际硬度值。的实际硬度值。4试验结果处理试验结果处理(1)试验报告中给出的洛氏硬度值应精确至)试验报告中给出的洛氏硬度值应精确至0.5个个洛氏硬度单位。洛氏硬度单位。(2)对于)对于圆柱面和球面圆柱面和球面上测得的洛氏硬度值,应上测得的洛氏硬度值,应进行修正。进行修正。八、八、钢筋焊接接头的检验钢筋焊接接头的检验 钢筋接头一般应采用焊接,螺纹钢筋也可采用挤钢筋接头一般应采用焊接,螺纹钢筋也可采用挤压套管接头(或直螺纹连接)。压套管接头(或直螺纹连接)。钢筋的焊接应优先选用钢筋的焊接应优先选用闪光对焊闪光对焊,当缺乏闪光对,当缺乏闪光对焊条件时,也采用焊条件时,
23、也采用电弧焊、电渣压力焊、气压焊等电弧焊、电渣压力焊、气压焊等。4.3 桥梁支座和伸缩装置检验桥梁支座和伸缩装置检验 一、桥梁支座一、桥梁支座 支座的功能支座的功能:将上部结构承受的各种荷载传递给:将上部结构承受的各种荷载传递给墩台,并能墩台,并能适应上部结构由于荷载、温度变化、混适应上部结构由于荷载、温度变化、混凝土收缩等产生的变形凝土收缩等产生的变形(水平位移及转角),使上(水平位移及转角),使上部结构的实际受力情况符合设计要求。部结构的实际受力情况符合设计要求。简易垫层支座(小桥涵上使用)简易垫层支座(小桥涵上使用)钢板支座钢板支座 钢筋混凝土支座钢筋混凝土支座 铸钢或不锈钢支座铸钢或不
24、锈钢支座 橡胶支座橡胶支座支座分类支座分类 1.板式桥梁橡胶支座的构造特性板式桥梁橡胶支座的构造特性 由若干层由若干层橡胶片与薄钢板橡胶片与薄钢板组成,经加压硫化牢固组成,经加压硫化牢固的粘结成为一体。的粘结成为一体。支座支座 在竖向荷载作用下具有足够的刚度,是由在竖向荷载作用下具有足够的刚度,是由于于钢板限制了橡胶片的侧向膨胀钢板限制了橡胶片的侧向膨胀。支座的水平位移主要取决于橡胶片的净厚度。支座的水平位移主要取决于橡胶片的净厚度。橡胶片橡胶片四氟滑板四氟滑板钢板钢板钢板打钢板打孔位置孔位置 2.板式桥梁橡胶支座的技术要求板式桥梁橡胶支座的技术要求 交通部行业标准(交通部行业标准(JT/T4
25、2004)项目项目指标指标极限抗压强度极限抗压强度Ra(MPa)70实测抗压弹性模量实测抗压弹性模量E1(MPa)EE20%实测抗剪弹性模量实测抗剪弹性模量G1(MPa)GG15%实测老化后抗剪弹性模量实测老化后抗剪弹性模量G2(MPa)G+G15%实测转角正切值实测转角正切值tg混凝土桥混凝土桥1/300钢桥钢桥1/500实测四氟板与不锈钢板表面摩擦系数实测四氟板与不锈钢板表面摩擦系数uf(加硅脂时)(加硅脂时)0.03 3.板式桥梁橡胶支座的检验方法板式桥梁橡胶支座的检验方法:型式检验型式检验 出厂检验出厂检验 使用前抽检使用前抽检 成品力学性能检验成品力学性能检验 成品解剖检验成品解剖检
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