道路与桥梁工程试验检测技术第二篇第2章桥梁上部结课件.ppt
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1、第第2 2章章 桥梁上部结构检测桥梁上部结构检测12.1桥梁支座和伸缩装置检验2.1.12.1.1桥梁支座桥梁支座桥梁支座设置在梁板式体系中主梁与墩台之间,其主要功能是将上部结构的各种荷载传递给墩台,并能适应上部结构的荷载、温度变化、混凝土收缩等各种因素所产生的变形(水平位移及转角),使上部结构的实际受力情况符合设计计算图式。(1)板式桥梁橡胶支座构造特性 图2.2.1板式橡胶支座结构(单位:mm)2板式桥梁橡胶支座(如图2.2.1所示)通常由若干层橡胶片与薄钢板为刚性加劲物组合而成,各层橡胶与上下钢板经加压硫化牢固的粘接成为一体。(2)板式桥梁橡胶支座的技术要求交通部行业标准(JT/T420
2、02)规定了桥梁板式橡胶支座标准系列规格,其设计参数应符合表2.2.1的要求,支座成品力学性能指标及质量要求应符合表2.2.2表2.2.6的规定,标准系列规格以外型式的支座应根据试验结果自行确定设计参数。345678(3)板式桥梁橡胶支座检验方法1)抗压弹性模量检验。其试验步骤为:将橡胶支座成品于试验加荷装置承压板上,加荷至压应力为1.0 MPa。进行预压。正式加载。试样抗压弹性模量按下式计算:式中:i第i级试验压应力,MPa;试验压应力的算术平均值,MPa;9 i第i级试验荷载作用下的累计压缩应变值;E试样的抗压弹性模量,MPa。橡胶支座在一定的压力作用下,其竖向变形主要由两个因素决定。一是
3、支座中间橡胶片与加劲钢板接触面的状态,即橡胶与钢板粘接质量。第二个起决定作用的因素是支座受压面积与其自由膨胀侧面积之比值,称为形状系数。对于矩形支座 对于圆形支座 式中:S形状系数;La支座短边长度,mm;Lb支座长边长度,mm;10 i支座中间单层橡胶片厚度,mm;d圆形支座的直径,mm。支座抗压弹性模量容许值按下式计算:2)极限抗压强度检验。3)抗剪弹性模量检验。我国交通部行业标准规定了橡胶支座剪切模量检验办法,如图2.2.2所示。抗剪弹性模量按下式计算:式中:i第i级试验剪应力,MPa;试验剪应力的算术平均值,MPa;1112 i第i级试验荷载作用下的累计剪切应变值;G试样的抗剪弹性模量
4、,MPa。4)容许剪切角检验。试样的容许剪切角按下式计算 式中:max试验时最大剪应力,MPa;G试样抗剪弹性模量,MPa;tan试样橡胶片容许剪切角正切值。5)摩擦系数检验。将试样按图2.2.2规定摆好,对准中心位置。施加压应力至,并在整个摩擦系数试验过程中保持不变。试样的摩擦系数按下式计算,并求出三次的算术平均值。13式中:接触面间发生滑动时的水平剪应力,MPa。6)允许转角检验。实测转角的正切值计算:式中:tan实测转角的正切值;12百分表N1,N2处的变形平均值,mm;34百分表N3,N4处的变形平均值,mm;L转动力臂,L=600 mm。各种转角下,由垂直荷载和转动共同影响产生的压缩
5、变形值按下式计算:14式中:c垂直荷载N作用下试样累积压缩变形值,mm;1转动试验时,试样中心平均回弹变形值,mm;2垂直荷载和转动共同影响下试样中心处产生压缩变形值,mm。各种转角下,试样边缘换算变形值计算:式中:La试样短边尺寸,mm;3试样边缘换算变形值,mm。各种转角下,支座边缘最大、最小变形值计算:15167)判定规则。试样的抗压弹性模量与表2.2.2规定值的偏差在20%范围之内时,则认为是满足要求的。试样的抗剪弹性模量与表2.2.2规定值的偏差在15%范围之内,容许剪切角正切值符合表2.2.2的规定,则认为是满足要求的。2.1.22.1.2桥梁橡胶伸缩装置检验桥梁橡胶伸缩装置检验(
6、1)桥梁橡胶伸缩装置的作用及分类桥梁橡胶伸缩装置的主要作用是满足桥梁上部结构变形的需要,并保证车辆通过桥面时平稳。桥梁橡胶伸缩装置按照伸缩体结构不同可划分为四类:1)纯橡胶式伸缩装置。2)板式伸缩装置。3)组合式伸缩装置。4)模数式伸缩装置。17(2)桥梁橡胶伸缩装置技术要求桥梁橡胶伸缩装置除使用的材料、工艺应符合我国的现行规范外,成品力学性能、外观质量及解剖检验等应符合交通部颁布的现行标准,其中各项指标见表2.2.72.2.11。1)成品力学性能试验。2)成品尺寸偏差及外观质量检验。橡胶伸缩体的尺寸偏差应满足下列要求:不论伸缩量大小,每延米长度偏差为-1.02.0 mm。宽度、厚度偏差应满足
7、表2.2.8的规定。在自然状态下,伸缩装置中使用的单元密封橡胶带尺寸(不包括锚固部分)的公差应满足表2.2.9要求。橡胶伸缩体外观质量应满足表2.2.10的要求。18192021223)成品解剖检验。检验结果应符合表2.2.11的要求。23(3)桥梁橡胶伸缩装置检验原则1)桥梁橡胶伸缩装置的检验,除投产鉴定、质量监督机构定期检测和出厂检验外,高等级公路桥梁大修或大中桥往往在施工阶段仍需进行逐个检查外观及几何尺寸,必要时还应进行成品力学性能检验。2)成品力学性能检验,原则上要求试验设备能对整体组装后的伸缩装置成品进行力学性能试验。3)成品力学性能试验应在专用的试验平台上完成,两边用定位螺栓或其他
8、的有效方法将伸缩装置试样与锚固板联结,然后使试验装置模拟拉伸、压缩与纵向、竖向、横向错位,实测拉、压过程中水平摩阻力、变位均匀性。4)对模数式伸缩装置试样按实际荷载测定中梁、横梁及其他重要构件应力、应变值。5)对单组、多组模数式伸缩装置橡胶密封带,应进行防水试验。246)所有形式伸缩装置应作零部件安装、更换方便性试验。7)伸缩装置的平面、厚度等外形尺寸,应用标定的钢尺、游标卡尺、平整度仪、水准仪测量。每延米纯橡胶式、板式、组合式伸缩装置试样平面尺寸除测量四边长度外,还应测量对角线尺寸。(4)判定规则1)成品力学性能试验应满足表2.2.7的规定。2)几何尺寸及外观应满足表2.2.8,表2.2.9
9、及表2.2.10的规定。3)解剖检验应满足表2.2.11规定。4)粘结剂、聚四氟乙烯材、硅脂应满足JT/T4的有关规定。5)使用钢板、型钢、异型钢材、螺栓等钢材和不锈钢板应满足有关材料的技术要求。6)检验不合格时,应再取双倍试样对不合格项目进行复试,复试后仍有项目不合格,则该批产品为不合格,不合格产品不得使用。252.2混凝土结构构件试验检测桥涵混凝土结构、钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构或构件的检验,依据交通部的有关标准,主要包括内容有三个方面:一是施工阶段的质量控制;二是外观质量检测;三是构件混凝土的强度等级。2.2.12.2.1结构混凝土强度等级评定结构混凝土强度等级评定(1)混凝土立方
10、体试件的取样原则结构混凝土立方体试验制取组数是以不同等级及不同配合比的浇注地点或拌和地点随机制取。(2)结构混凝土强度评定规范规定,对于大桥等重要工程及中小桥、涵洞工程的取样试件大于或等于10组,应以数理统计方法按下述条件评定:26 式中:n同批混凝土试件组数;同批n组试件强度的平均值,MPa;Sn同批n组试件强度的标准差,MPa。R混凝土的设计强度等级,MPa;Rminn组试件中强度最低的一组值,MPa;K1,K2合格判定系数,见表2.2.12。27对于中小桥及涵洞工程中,同批混凝土试件少于10组时,可用非数理统计方法按下述条件进行评定:2.2.22.2.2钻芯取样法检验混凝土强度钻芯取样法
11、检验混凝土强度钻芯取样法检验混凝土强度指从混凝土结构中钻取芯样和检查芯样,测定混凝土的劈裂抗拉强度或抗压强度,作为评定结构的主要品质指标。其检验原则如下:(1)芯样钻取在钻取芯样前应考虑由于钻芯可能导致对结构的不利影响,应尽可能避免在靠近混凝土构件的接缝或边缘钻取,且基本上不应带有钢筋。281)按单个构件检验时,每个构件钻取芯样数不少于3个,对较小构件至少应取2个;2)对构件局部区域检验时,应由要求检验的单位确定取芯位置及数量。(2)钻取芯样检查每个芯样应详细描述有关裂缝、分层、麻面或离析等,并估计集料的最大粒径、形状种类及粗细集料的比例与级配,检查并记录存在的气孔的位置、尺寸与分布情况,必要
12、时应进行拍照。(3)试件的制作抗压试验用的试件长度(端部加工后)不应小于直径,也不应大于直径的2倍。芯样端面必须平整,必要时应磨平或用抹顶等方法处理。(4)芯样抗压强度fccu按下式计算:29式中:fccu混凝土芯样抗压强度,MPa;P极限荷载,N;A受压面积,mm2;d芯样截面的平均直径,mm;不同高径比芯样试件混凝土强度换算系数,参见表2.2.13。2.2.32.2.3回弹法检验混凝土强度回弹法检验混凝土强度(1)回弹法的基本原理回弹法是采用回弹仪的弹簧驱动重锤,通过弹击杆弹击混凝土表面,并以重锤被反弹回来的距离(称回弹值,指反弹距离与弹簧初始长度之比)作为强度相关指标来推算混凝土强度的一
13、种方法。303132(2)回弹法检测混凝土强度的原则回弹法检验混疑土强度是对常规检验的一种补充。回弹法的使用前提,是要求被测结构或构件混凝土的内外质量基本一致。(3)回弹法的测强曲线基准曲线的制定方法,是在试验室中制作一定数量的,考虑不同强度、不同原材料条件、不同期龄等各种因素的立方体试块,测定其回弹值、碳化深度及抗压强度等参数,然后进行回归分析,求得拟合程序最好,相关系数大的回归方程,作为经验公式或画出基准曲线。为了提高回弹法测强的精度,目前常用的基准曲线可分为三种类型:1)专用测强曲线。2)地区测强曲线。3)通用测强曲线。我国在制定回弹法评定混凝土抗压强度技术规程时,33在全国广泛布点,进
14、行了研究。最后选定的回归方程和有关指标如下:式中:Rn为测区混凝土的抗压强度,MPa,精确至0.1 MPa;N为测区混凝土平均回弹值,精确至0.1;L为测区混凝土平均碳化深度,mm,精确至0.1 mm。全国通用测强曲线所列测区混凝土强度换算表(见附表1)应为符合下列条件的混凝土:符合普通混凝土用材料、拌和用水的质量标准;不掺外加剂或仅掺非引气型外加剂;采用普通成型工艺;采用符合国家现行标准混凝土结构工程施工及验收规范规定的钢模、木模及其他材料制作的模板;34自然养护或蒸气养护出池后以自然养护7d以上,混凝土表层为干燥状态;龄期为141 000 d;抗压强度为1050 MPa。制订该表所依据的统
15、一测强曲线,其强度误差值为:平均相对误差15.0%相对标准差er18.0当有下列情况之一时,不得按附表1换算测区混凝土强度值,但可制定专用测强曲线或通过试验进行修正:粗集料最大粒径大于60 mm;特种成型工艺制作的混凝土;检测部位曲率半径小于250 mm;35潮湿或浸水混凝土。(4)专用测强曲线的制定方法1)制定专用测强曲线的单位,需具有一级试验室的资质。2)制定专用测强曲线的试件应与欲测结构或构件在原材料(含品种、规格)的成型工艺与养护方法等方面条件相同。3)试件的制作和养护:按最佳配合比设计5个强度等级,每一强度等级每一龄期制作6个150 mm立方体试件,同一龄期试件宜在同一天内成型完毕。
16、在成型后的第二天,将试件移至与被测结构或构件相同的硬化条件下养护,试件拆模日期宜与结构或构件的拆模日期相同。4)试件的测试:将到达龄期的试件表面擦净,将其两个相对测面置于压力机上下承压板36之间,加压 3080 kN(低强度试件取低吨位加压)。在试件保持3080 kN的压力下,用符合规定的标准状态的回弹仪和规定的操作方法,在试件的另外两个相对侧面上分别选择均匀分布的8个点进行弹击。从每一试件的16个回弹值中分别剔除其中3个最大值和3个最小值,然后再求余下的 10个回弹值的平均值,即得该试件的平均回弹值Rm。将试件加荷直至破坏,然后计算试件的抗压强度换算值fccu(MPa)。5)专用测强曲线的计
17、算:专用测强曲线的回归方程,应按每一试件求得的Rm和fccu 数据,采用最小二乘法原理计算。推荐采用的回归方程如下:37计算回归方程式的强度平均相对误差和强度相对标准差er。如需制定具有较宽龄期范围的专用测强曲线,则应在试验及回归分析时引入碳化深度变量,并求得碳化深度修正系数。式中:回归方程式的强度平均相对误差,%,精确至0.1;er回归方程式的强度相对标准差,%,精确至0.1;fcu,i由第i个试件抗压试验得出的混凝土抗压强度值,MPa;fccu,i由同一试件的平均回弹值Rm算出的混凝土强度值,MPa。n制定回归方程式的试件数。38(5)回弹法测试混凝土强度的原则1)检测结构或构件混凝土强度
18、可采用下列两种方式,其适用范围及构件数量应符合下列规定:单个检测,适用于单独的结构或构件的检测;批量检测,适用于在相同的生产工艺条件下,混凝土强度等级相同,原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致且龄期相近的同类构件。2)每一构件的测区,应符合下列要求:对长度不小于3 m的构件,其测区数不少于10个;对长度小于3 m且高度低于0.6 m的构件,其测区数量可适当减少,但不应少于5个;相邻两测区的间距应控制在2 m以内,测区离构件边缘距离不大于0.5 m;测区应选在使回弹仪处于水平方向,检测混凝土浇筑侧面,当不能满足这一要求时,可选在使回弹仪处于非水平方向,检测混凝土浇筑侧面、表面或39底面;测
19、区宜选在构件的两个对称可测面上,也可选在一个可测面上,且应均匀分布。在构件的受力部位及薄弱部位必须布置测区,并应避开预埋件;测区的面积宜控制在0.04 m2;检测面应为原状混凝土面,并应清洁、平整,不应有疏松层和杂物,且不应有残留的粉末或碎屑;对于弹击时会产生颤动的薄壁、小型构件应设置支撑固定。3)结构或构件的测区应标有清晰的编号,必要时应在记录纸上描述测区布置示意图和外观质量情况。4)当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时,可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正,试件数量应不少于3个。修正系数可按式(2.2.21a)或式(2.2.21b)计算:40 式中:修正系数,精确到0.01;fc
20、u,i,fcor,i分别为第i个混凝土立方体试件(边长为150 mm)或 芯样试件(100 mm100 mm)的抗压强度值;fccu,i对应于第i个试件的回弹值和碳化深度值,由附录可 查得的混凝土强度换算值;n试件数。5)检测时,回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件混凝土检测面,缓慢施压,准确读数,快速复位。6)测点宜在测区范围内均匀分布,相邻两侧点的净距一般不小于20 mm,41测点距构件边缘或外露钢筋、预埋件的距离一般不小于30 mm。7)回弹值测量完毕后,应选择不小于构件数的30%测区数在有代表性的位置上测量碳化深度值。8)测量碳化深度值时,可用合适的工具在测区表面形成直径约15 mm的孔
21、洞,其深度大于混凝土的碳化深度。然后除净孔洞中的粉末和碎屑,不得用水冲洗。(6)回弹值的计算1)计算测区平均回弹值时,应从该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值,然后将余下的10个回弹值按下列公式计算:式中:Rm测区平均回弹值,精确至0.1;Ri第i个测点的回弹值。42回弹仪非水平方向检测混凝土浇筑侧面时,应按下列公式修正:式中:Rma非水平方向检测时测区的平均回弹值,精确至0.1;Raa非水平方向检测时回弹值的修正值,参见表2.2.15。回弹仪水平方向检测混凝土浇筑表面时,应按下列公式修正:式中:Rtm,Rbm水平方向检测混凝土浇筑表面、底面时,测区的平均回 弹值,精确至0.1;R
22、ta,Rba混凝土浇筑表面、底面回弹修正值,按表2.2.16查用。434)如检测时仪器非水平方向且测试面非混凝土的浇筑侧面,则应先对回弹值进行角度修正,然后再对修正后的值进行浇筑面修正。(7)混凝土强度的推算1)结构或构件第i个测区混凝土强度换算值,可按式(2.2.23)或式(2.2.24a)、式(2.2.24b)求得的平均回弹值Rm及求得的平均碳化深度值dm由附表1查得。2)由各测区的混凝土强度换算值可计算得出结构或构件混凝土的强度平均值。平均值及标准差应按下列公式计算:44式中:mfccu构件混凝土强度平均值,MPa,精确至0.1 MPa;n对于单个检测的构件,取一个构件的测区数;对于批量
23、检测 的构件,取被抽取构件测区数之和;Sfccu构件混凝土强度标准差,MPa,精确至0.01 MPa。3)构件混凝土强度推定值fcu,e的确定:当按单个构件检测时,以最小值作为该构件的混凝土强度推定值 当按批量检测时,应按下列公式计算:式中:mfccu,min该批每个构件中最小的测区混凝土强度换算值的平均 值,MPa。45取式(2.2.28)或式(2.2.29)中的较大值为该批构件的混凝土强度推定值。4)对于按批量检测的构件,当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时,则该批构件应全部按单个构件检测。当该批构件混凝土平均值小于25 MPa时,当该批构件混凝土强度平均值不小于25 MPa时,2
24、.2.42.2.4超声回弹综合法检验混凝土强度超声回弹综合法检验混凝土强度超声回弹综合法检测混凝土强度,是目前我国使用较广的一种结构中混凝土强度非破损检验方法。在有条件的情况,可用钻芯取样法作校核。464748应用超声回弹综合法时,应尽量建立专用测强曲线并优先使用。在缺少该类曲线时,可采用通用测强曲线。通用测强曲线测区混凝土强度换算表适用下列条件的混凝土:混凝土用水泥应符合国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB 17592)和矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥(GB 134492)的要求;混凝土用砂、石骨料应符合普通混凝土用砂质量标准及检验方法(JGJ 5292)和普通混凝
25、土用碎石或卵石质量标准及检验方法(JGJ 5392)的要求;掺或不掺减水剂或早强剂;人工或一般机械搅拌、成型;钢模或木模,符合钢筋混凝土工程施工及验收规范的有关规定;49自然养护;龄期为7730 d,如超过此龄期时,可钻取混凝土芯样进行修正;混凝土强度等级为C10C50。(1)建立地区混凝土曲线的基本要求1)采用中型回弹仪,应处于标准状态。2)混凝土用水泥应符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥等现行国家标准的要求,混凝土用砂、石也应符合普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法、普通混凝土用砂质量标准及检验方法等现行标准的要求。3)选用本地区常用水
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