【正文】 第四章 橋梁工程試驗(yàn)檢測技術(shù) 概述 橋梁工程檢測的主要內(nèi)容： 1．原材料的檢測 (鋼筋、鋼絞線）、混凝土 2．橋梁工程各部位結(jié)構(gòu)尺寸及外觀質(zhì)量的檢測 3．對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件 混凝土強(qiáng)度等級、內(nèi)部缺陷及承載能力 的檢測 4．橋梁載荷試驗(yàn) 橋梁工程用鋼材及其物理力學(xué)性能 一、橋梁用鋼的主要力學(xué)性能 強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 ：指鋼材開始喪失對變形的抵抗能力，并開始產(chǎn)生大量塑性變形時(shí)所對應(yīng)的應(yīng)力。 ﹟ 中碳鋼和高碳鋼沒有明顯的屈服點(diǎn) ，通常以殘余變形為 %時(shí)的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度。 抗拉強(qiáng)度 ：指鋼材所能承受的最大拉應(yīng)力，當(dāng)拉力達(dá)到拉力極限時(shí)，鋼材完全喪失了對變形的抵抗能力而斷裂。 2．冷彎性能 ﹟ 指鋼材 在常溫條件下 承受規(guī)定彎曲程度的彎曲變形能力，并可在彎曲中顯示鋼材缺陷的一種工藝性能。 ﹟ 鋼材的冷彎性能可在材料試驗(yàn)機(jī)上通過冷彎試驗(yàn)顯示出來。 3．沖擊韌性 指鋼材在沖擊荷載作用下斷裂時(shí)吸收能量的能力，它是衡量鋼材 抵抗脆性破壞 的力學(xué)性能指標(biāo) 。 4．耐疲勞性 ﹟ 鋼材抵抗疲勞破壞的能力稱為耐疲勞性。 ﹟ 疲勞破壞：鋼材在交變應(yīng)力（隨時(shí)間作周期性交替變化的應(yīng)力）的反復(fù)作用下，往往在 工作應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度 時(shí)發(fā)生驟然斷裂，這種現(xiàn)象稱為－。 5．塑性 指鋼材在受力破壞前可以經(jīng)受永久變形的性能，通常用 伸長率 和 斷面收縮率 來衡量。 ﹟ 伸長率：試件拉斷后標(biāo)準(zhǔn)長度的增量與原標(biāo)準(zhǔn)長度之比的百分率。 ﹟ 斷面收縮率：指試件拉斷后頸縮處橫斷面積的最大縮減量占原橫斷面積的百分率。 6．硬度 ﹟ 指鋼材抵抗其他較硬物體壓入的能力，即鋼材抵抗塑性變形的能力。 ﹟ 測定方法： 布氏法、洛氏法、維氏法 。 7．良好的焊接性能 ﹟ 指鋼材的連接部分焊 接后力學(xué)性能不低于焊 件本身，以防止產(chǎn)生硬 化脆裂和內(nèi)應(yīng)力過大現(xiàn)象。 洛氏硬度計(jì) 二、 橋梁用鋼材的有關(guān)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn) 鋼橋用鋼 鋼筋混凝土橋梁用鋼 鋼橋用鋼 ﹟ 主要采用 低合金鋼 ： 16錳鋼 16錳橋鋼 15錳釩氮橋鋼 ﹟ 力學(xué)性能：極限強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、低溫沖擊韌性、時(shí)效后沖擊韌性、 180度冷彎試驗(yàn)。 公路橋梁工程用鋼分類 2．鋼筋混凝土橋梁用鋼 普通鋼筋 預(yù)應(yīng)力混凝土用冷拉鋼筋、冷拔鋼絲、高 強(qiáng)鋼絲、鋼絞線和精軋螺紋粗鋼筋等。 ﹟ 目前在橋梁工程中 鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絞線 應(yīng)用最為廣泛。 分類 （ 1）鋼筋 光圓鋼筋 帶肋（螺紋）鋼筋； 人字形 螺旋形 光圓鋼筋 熱軋帶肋鋼筋 冷軋帶肋鋼筋 低碳鋼熱軋圓盤條 ﹟ 力學(xué)性能： 極限強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率、 180度冷彎試驗(yàn)。 按外形分類 螺紋鋼筋 鋼筋按力學(xué)性能分為 （ 2）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線 ﹟ 鋼絞線是鋼廠用 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 經(jīng)過冷加工，再經(jīng)回火和絞捻等加工而成。 鋼絞線 公稱直徑 抗拉強(qiáng)度 整根鋼絞線的最大力 規(guī)定非比例延伸力 最大總伸長率 應(yīng)力松弛性能 力學(xué)性能 1x7鋼絞線結(jié)構(gòu)圖 三、鋼筋、鋼絞線力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備 1．鋼筋 鋼筋批量： 由同一廠別、同一爐號、同一規(guī)格、同一交貨狀態(tài)、同一進(jìn)場時(shí)間為一驗(yàn)收批。 ﹟ 熱軋帶肋鋼筋、熱軋光圓鋼筋、低碳鋼熱軋圓盤條、余熱處理鋼筋每批數(shù)量 不大于 60t，取一組試樣。 ﹟ 冷軋帶肋鋼筋，每批數(shù)量 不大于 50t，取一組試樣。 試件截取長度為： 拉伸試件： L≥10d+200mm 冷彎試件： L≥5d+150mm ﹟ 凡規(guī)定取兩個(gè)試件的，均 應(yīng)從兩根（或兩盤）中分別切取 ，每根鋼筋上切取一個(gè)拉力試件、一個(gè)冷彎試件。 ﹟ 低碳鋼熱軋圓盤條，冷彎試件應(yīng)取自 同盤的兩端 。 ﹟ 試件切取時(shí)，應(yīng)在鋼筋或盤條的任意一端 截去500mm后切取。 2．鋼絞線 批量規(guī)定： 由同一牌號、同一規(guī)格、同一生產(chǎn)工藝制造的鋼絞線為一驗(yàn)收批量，每批質(zhì)量不大于 60t。 取樣長度： L≥500+200mm。 檢驗(yàn)數(shù)量： 從每批鋼絞線中任取 3盤，如每批少于 3盤，則應(yīng)逐盤進(jìn)行檢驗(yàn)。 ﹟ 可以從每批鋼絞線的任一端切取樣品， 但發(fā)現(xiàn)鋼絲有接縫的，任何試樣都應(yīng)作廢 ，并應(yīng)選取新的試樣。 四、 拉伸試驗(yàn) 測定指標(biāo) ：屈服強(qiáng)度（上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度） 抗拉強(qiáng)度 Rm 伸長率 A和斷面收縮率 Z 1．試樣制備 取樣長度及方法同前。 鋼筋試樣 2．儀器設(shè)備 （ 1）試驗(yàn)機(jī) ﹟ 測力示值誤差應(yīng)不大于 177。 1%； ﹟ 應(yīng)具有調(diào)速指示裝置； ﹟ 應(yīng)備有記錄裝置。 ﹟ 試件的破壞荷載必須應(yīng)在試驗(yàn)機(jī)全量程 20%80%之間。 （ 2）引伸計(jì) ﹟ 引伸計(jì)應(yīng)不劣于 1級 。 （ 3）試樣尺寸測量儀器 游標(biāo)卡尺、螺旋千分尺等。 3．試驗(yàn)方法 （ 1）試驗(yàn)準(zhǔn)備 ① 首先測量試樣標(biāo)距 兩端和中間三個(gè)截面處 的尺 寸； ② 對于圓試樣，在每一橫截面內(nèi)沿互相垂直的兩個(gè)直徑方向各測量一次，取其平均值。 用測得的三個(gè)平均值中 最小的值 計(jì)算試樣的原始橫截面面積 S0。 ③加載速度應(yīng)根據(jù)材料性質(zhì)和試驗(yàn)?zāi)康拇_定 ； （ 2）上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度的測定 ﹟ 圖解方法 ： 上屈服強(qiáng)度 ： 力首次下降前的最大應(yīng)力 下屈服強(qiáng)度 ：不計(jì)初時(shí)瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)屈服階段中的最小應(yīng)力或屈服平臺的恒定應(yīng)力。 ﹟ 指針方法 ：讀取測力度盤指針首次回轉(zhuǎn)前指示的最大力和不計(jì)初時(shí)瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)屈服階段中指示的最小力或首次停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)指示的恒定力。 （ 3）抗拉強(qiáng)度測定 圖解法或指針法。 （ 4）斷后伸長率 A的測定 鋼筋應(yīng)力 應(yīng)變曲線 （ 5）斷面收縮率的測定 ﹟ 圓形橫截面試樣，在 縮頸最小處相互垂直方向 測量直徑，取其算術(shù)平均值計(jì)算最小橫截面積； ﹟ 斷面收縮率 Z： 0u0SSSZ?? 五、冷彎試驗(yàn) 冷彎是考察鋼材在 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下 發(fā)展塑性變形能力的一項(xiàng)指標(biāo)。 （一）試樣 試樣的長度應(yīng)根據(jù)試樣厚度和所使用的試驗(yàn)設(shè)備確定。 當(dāng)采用支輥式等彎曲裝置時(shí)，可以按照下式確定 140) ??? adL （? （二）試驗(yàn)原理及試驗(yàn)設(shè)備 彎曲試驗(yàn)可在壓力機(jī)或萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。 ﹟ 試驗(yàn)結(jié)束后，彎曲處若 無裂紋、起層或斷裂現(xiàn)象 ，即為冷彎性能合格。 （三）試驗(yàn)步驟與要求 試樣放置于兩個(gè)支點(diǎn)上，將 一定直徑的彎心 在試樣兩個(gè)支點(diǎn)中間施加壓力，使試樣彎曲到規(guī)定的角度，或出現(xiàn)裂紋、裂縫、斷裂為止。 彎心直徑必須符合規(guī)定，兩支輥間距離為 （ d+30）177。 ，并且在試驗(yàn)過程中不允許有變化。 試驗(yàn)應(yīng)在 10－ 35℃ 下進(jìn)行，在控制條件下，試驗(yàn)在23177。 2℃ 下進(jìn)行。 彎曲后鋼筋試樣 六、金屬應(yīng)力松弛試驗(yàn) 在規(guī)定溫度下，對試樣施加試驗(yàn)力，保持 初始應(yīng)變、變形或位移恒定 的條件下，測定 應(yīng)力隨時(shí)間變化 的關(guān)系曲線。 （一）儀器設(shè)備 ①應(yīng)力松弛試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能對試樣施加準(zhǔn)確的軸向拉伸試驗(yàn)力，試驗(yàn)機(jī)力的示值誤差不應(yīng)超過 177。 1%； ②拉伸應(yīng)力松弛試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有 連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)試驗(yàn)力的裝置 。 鋼絞線應(yīng)力松弛試驗(yàn) （二）試樣 ﹟ 試樣應(yīng)從預(yù)應(yīng)力鋼材制品規(guī)定部位切取。 ﹟ 試樣在試驗(yàn)前，不應(yīng)經(jīng)受應(yīng)力和冷、熱加工處理。 ﹟ 試樣 標(biāo)距一般不少于公稱直徑的 60倍 。 （三）試驗(yàn)方法 ①試驗(yàn)室溫度應(yīng)為 20℃ 177。 2℃ 。 ②試樣應(yīng)置于試驗(yàn)環(huán)境中足夠的時(shí)間，確認(rèn)達(dá)到溫度平衡后施加初始試驗(yàn)力。 ③初始試驗(yàn)力應(yīng)按相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并在 3－ 5分鐘內(nèi)施加 全部初始試驗(yàn)力。 ﹟ 初始試驗(yàn)力保持時(shí)間為 1min。 ④ 初始試驗(yàn)力保持時(shí)間結(jié)束點(diǎn)作為 零時(shí)間 ，在零時(shí)間應(yīng)立即 保持初始總應(yīng)變或標(biāo)距恒定 。 ﹟ 在試驗(yàn)期間試樣應(yīng)變的波動(dòng)應(yīng)控制在 177。 5 106以內(nèi)。 ⑤連續(xù)或定時(shí)記錄試驗(yàn)力和試驗(yàn)溫度。 一般按下列時(shí)間間隔記錄 ： 1min、 3min、 6min、9min、 15min、 30min、 45min、 1h、 、 2h、 4h、8h、 10h、 24h，以后每隔 24h記錄一次，直到試驗(yàn)結(jié)束。 （四）試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 松弛率按下式計(jì)算： 式中： R—— 松弛率， %； F0—— 初始試驗(yàn)力， kN； Ff—— 剩余試驗(yàn)力， kN； 可以采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)的 線性回歸分析方法 對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行推算。 推算 1000h的應(yīng)力松弛性能時(shí)，最短試驗(yàn)時(shí)間不少于 100h。 %10000 ???FFFR f 七、金屬洛氏硬度試驗(yàn)方法 指在初始試驗(yàn)力及總試驗(yàn)力的先后作用下，將壓頭壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除總試驗(yàn)力，用測量的 殘余壓痕深度增量 計(jì)算的硬度值。 （一）儀器 洛氏硬度計(jì)、壓頭 （二）試樣 ①試樣應(yīng)盡量避免由于受熱、冷加工等 對試樣表面的影響。 ②試樣的試驗(yàn)面盡可能是平面，不應(yīng)有氧化皮及其他污物， 表面粗糙度一般不大于 。 ③試樣最小厚度應(yīng)不小于 。 （三）步驟 在 10－ 35℃ 室溫進(jìn)行，對精度要求較高的試驗(yàn)，室溫度應(yīng)控制在 23℃ 177。 5℃ 。 （ 1）依據(jù)試驗(yàn)材料選擇壓頭類型和洛氏硬度標(biāo)尺。 使用與試樣硬度值相近的標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊對硬度計(jì)進(jìn)行校驗(yàn) 。 （ 2）試樣的試驗(yàn)面、支承面、試臺表面和壓頭表面應(yīng)清潔。 試樣應(yīng)穩(wěn)固地放置在試臺上，以保證在試驗(yàn)過程中不產(chǎn)生位移及變形。 （ 3）試驗(yàn)時(shí)，必須保證 試驗(yàn)力方向與試樣的試驗(yàn)面垂直 。 （ 4）施加初始試驗(yàn)力時(shí)，指針或指示線不得超過硬硬度計(jì)規(guī)定范圍。 （ 5）硬度檢驗(yàn)每個(gè)試樣一般 測試 3點(diǎn)（針）， 每一點(diǎn)（針） 測得的硬度值加上修正值 便可反映該試樣的實(shí)際硬度值。 4．試驗(yàn)結(jié)果處理 （ 1）試驗(yàn)報(bào)告中給出的洛氏硬度值應(yīng)精確至 洛氏硬度單位。 （ 2）對于 圓柱面和球面 上測得的洛氏硬度值，應(yīng)進(jìn)行修正。 八、 鋼筋焊接接頭的檢驗(yàn) ﹟ 鋼筋接頭一般應(yīng)采用焊接，螺紋鋼筋也可采用擠壓套管接頭（或直螺紋連接）。 ﹟ 鋼筋的焊接應(yīng)優(yōu)先選用 閃光對焊 ，當(dāng)缺乏閃光對焊條件時(shí)，也采用 電弧焊、電渣壓力焊、氣壓焊等 。 鋼筋搭接焊 直螺紋連接 橋梁支座和伸縮裝置檢驗(yàn) 一、橋梁支座 支座的功能 ：將上部結(jié)構(gòu)承受的各種荷載傳遞給墩臺，并能 適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)由于荷載、溫度變化、混凝土收縮等產(chǎn)生的變形 （水平位移及轉(zhuǎn)角），使上部結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況符合設(shè)計(jì)要求。 簡易墊層支座（小橋涵上使用）