公路桥梁试验检测技术

(4) 特殊检查
z 依据检查目的可划分为应急检查和专门检查两种 z 依据检查工作的性质可划分为现场检查和实验室
测试分析两大部分 z 从检查方法上可划分为目力检查和简单物理测量
方法以及无破损或半破损检查方法
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下列情况下需进行特殊检查
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桥梁特殊检查的一般程序
结构
历史
与
现状
① 对定期检查中难以判明损坏原因 调查
Windsor探针贯入法 拉拔、拉脱试验法
取芯法
无破损、半破损方法综合运用
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手持式回弹仪
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HT225型手持式回弹仪
基本原理
•采用定值动能的弹簧与钢锤冲击混凝土表面（通过传
能钢杆-弹击杆），根据回跳值与混凝土强度的相关关 系，来确定混凝土的抗压强度。
混凝土数显式回弹仪
回弹时的冲击能量通过力传感器和外配电 转换装置传入主机，通过内置曲线直接读取数 据值。
1. 结构材料缺损状况诊断，包括材料损坏程度检测，材料 物理、化学和力学性能测试及缺损原因的分析判断等；
选择表面测量、无损检测技术和半破损检测技术（如局部 取试样等）有效可靠的方法。
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2. 结构整体性能、功能状况鉴定，包括结构承载能力(强 度、刚度和稳定性等)鉴定、抗震、抗洪等能力的鉴定 等。
¾冲击回波
冲击回波是根据应力波能够在材料中传播的原理设计的, 基本的测试方法和 超声波相似. 应力波可以通过以下两种方法产生: 使用转换器产生的应力波称 为脉冲回声法; 使用机械冲击器产生应力波称为冲击回波法. 它同样可以通过 应力波的强度和发生时间测定缺陷的程度和位置.
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射线检测
γ射线
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裂缝宽度观测仪
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桥梁裂缝观测系统
现场记录高解析度照片，通 过专用计量软件处理，可计算得 出桥梁裂缝的宽度、长度。
检测精度≤ 0.02mm。 系统由配有专门光学镜头的 数码相机和专用裂缝计量软件处 理包组成。测量距离可达25m。
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冲击-回波测试仪
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声发射技术
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声发射技术基于这样一个基本的认识: 大多数结构材料在受力后出现诸 如塑性变形、裂纹开裂、裂纹开展等微结构损伤时, 就以声波的形式释放能 量. 它的优点是可以对处于荷载作用状态下的桥梁结构材料和结构变化进行 检测和监测。
预应力钢筋混凝土构件
预应力筋
声发射传感器
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预埋式耐久性无损监测 传感系统侧面构造图
预埋式耐久性无 损监测传感系统
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耐（
久梯
性形
检 测 原
阳 极 系 统
理）
新浇混凝土的脱钝前锋线处于混凝土表面，随着时间的推延，脱 钝前锋线向钢筋方向推进。在结构混凝土保护层的范围内，按不同深 度埋入多个脱钝传感器，均匀分布于混凝土表面到钢筋保护层。
X射线
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红外热成像仪
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可用于快速扫描桥梁结构开裂、缺 陷、剥离、渗漏检查等；
测温范围：-20℃~800℃ 9 温度分辨率：0.03℃ 9 波长：8~12μm 9 精度：±0.5%（F.R.S)
每幅红外热图具有多于76000个独立的温度测
量点。通过内置的高清晰度的取景器观察红外热图。
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公路桥梁试验检测技术
交通部公路科学研究院 何玉珊
二零零六 年
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一、我国公路桥梁的基本情况和对试验检测技术的需求
1. 截止2003年底 我国公路桥梁数量及状况
共有公路桥梁310773座， 12466143延米 其中：特大桥2155座，1962614延 米，占0.69%
大桥17417座，3061688延米，占5.60% 中桥63511座，3466413延米，占20.44% 小桥227690座，3975428延米，占73.27%
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桥梁现状
近三年危桥基本保持在1万余座，占永久性桥 梁的3~4％。
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2.对试验检测工作的需求
①部分桥梁承载能力偏低； ②早期修建的桥梁有相当数量由于设计、施工或结构体系上 的弱点，或因老化、衰退 “带病”工作； ③八十年代以后修建的不少索结构桥梁，由于当时技术上的 限制，普遍出现过早老化、腐蚀现象；
1) 按实际断面尺寸及缺损、材料的退化状况进行结构检算； 2) 采用承载力试验鉴定。
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三、材料状况的检测与评价
结构材料状况检测与评价
1. 混凝土强度测定 2.构件材料缺损的检验 3.钢筋锈蚀的评价
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1.混凝土强度测定
回弹法 超声、回弹综合法
BRE内部断裂法
查
结
细记录的检查，拟评定结构实际
果
状况时，如桥梁技术状况为四类
评
者
定 检查
⑤ 新建工程中出现质量问题时
报告
与
维修
加固
方案
结构实地考察 (快速扫视检查)
收集基本 数据和资料
动态调查
确定检查目的 制定检查计划 建立检查组织 检查技术和设备的准备
照相
一般检查 详细检查
样品分析 (化 学 、物 理 )
室内材性 试验
和程度的桥梁，有必要使用特殊
检
查
设备或专门技术对定期检查作补
规
充时
划
现
② 在进行复杂和昂贵的维修之前，
场
需查出定期检查中未能发现的损
检
坏情况时，或对要求提高载重等
查 实
级的桥梁
验
③ 在发生特别事件之后，如洪水灾
室 测
害、流冰、漂流物和船舶撞击事
试
故、滑坡、地震、风灾及重车过
分
析
桥等
检
④ 需要使用特殊仪器或需作特别详
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(2) 日常检查
z 日常检查也叫例行检 查或叫经常检查，一 般一月一次，由路段 检查人员或桥工班或 护桥人员进行扫视检 查
z 目的是：确保结构功 能正常，使结构能得 到及时的养护和小修 保养或紧急处理，对 需要检修和一些重大 问题作出报告。
经常检查一般包括的交内通容部公路科学研究所
桥面铺装是否平整，有无裂缝，局部坑槽、积水、沉陷、 1 波浪、碎边，混凝土桥是否有剥离、渗漏，钢筋是否锈蚀，
便携式电动取芯机
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2.构件材料缺损的检验
目视检查 冲击回波声波检测法
射线照相技术 红外线―热检测技术
超声波探伤 声发射(AE)检测开裂活动
射线测定技术 雷达检测技术
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目视检查
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用来测试混凝土和其它材料中的裂缝宽度，检测精度为 0.01mm 。显微镜连有一个在任何工作条件下都能提供清晰图 象的可调光源。
z 目的是：通过对结构物进行彻底 的、视觉的和系统的检查，建立结 构管理和养护档案，对结构的缺损 状况作出评估，评定结构构件和整 体结构的技术状况，确定改进工作 和特别检查之需求，并确定结构维 修、加固或更换的优先排序
定期检查结果 评定的三方面内容
缺结
改
损构
进
状与
工
态构
作
件
的
技
术
状
况
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混凝土超声波测定仪
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工作原理
通过探头发射适合在混凝土中传播的频率的超声波测出声波在 被测物中传播的时间，转换为声速，通过声速与强度之间的关系计 算出强度推定值。
• 混凝土缺陷
测定 功能
•混凝土强度
PUNDIT超声波检测仪
TICO超声波检测仪
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智能混凝土超声波检测装置样机
3.目前桥梁养护管理制度
桥梁检查的分类
按照检查的范围、深度、方式和检查结果的用 途等的不同，大致可归纳为下列三类：
经常检查（巡视检查、日常检查） 定期检查 特殊检查
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(1) 巡视检查
z 巡视检查是由专家对一条线路或一定区域内的桥梁进行的 快速扫视检查；
z 目的是：对所需检查的桥梁的技术状况和主要存在问题形 成一个总体印象，以便能对它们进行初步的排序以及为进 一步的检查作技术准备。
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④近二十年修建了不少预应力混凝土连续梁和连续钢结 构桥普遍出现跨中下挠、梁体开裂等问题；
⑤人工采砂、造田、上游修水库，桥位河床下切，基础 深度不足，结构振动过大；
⑥沿海桥梁结构耐久性问题； ⑦桥梁加固效果的评价。
这些问题要通过科学手段、方法加以诊断、评价，以 确定对策。
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钢筋锈蚀半电池电位测量法
•工作原理：半电池电位试验方法
半电池电位试验方法是利用混 凝土中钢筋锈蚀的电化学反应 引起的电位变化来测定钢筋锈 蚀状态的一种方法。
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半电池结构示意图
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半电池钢筋锈蚀测定仪
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钢筋锈蚀率测定仪
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交通部公路科学研究所
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z 混凝土的密实度、渗水性、含水量、含氯盐量、碳化 深度、保护层厚度不足和开裂等缺损，是导致钢筋锈 蚀诸多因素，反之，钢筋锈蚀又促使混凝土进一步破 损。对钢筋锈蚀的评定技术可分为直接评定和间接评 定两种。
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(1) 直接评定钢筋锈蚀技术
z 预埋探测元件 z 线性极化电流测量 z 半电池电位测量 z 局部破损重量、质量损失测量
梁的声发射试验
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实际桥梁的声发射检测
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声发射用于索结构安全检测
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结构 #1
数据采集处理站
网络传输
Sensors
在线实时处理 结构 #2
在线实时处理 结构 #3
在线实时处理
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声发射系统 的工作方式
处理中心
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混凝土雷达检测技术
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锥坡、护坡有无局部塌陷，铺砌面是否塌陷、缺损，有无 10 垃圾成堆、灌木杂草丛生。桥头排水沟和行人台阶是否完
好。
11 交通信号、标志、标线、照明设施是否完好。 12 其它显而易见，达到三、四类技术状况的损坏或病害。
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(3) 定期检查
z 通常由具有一定检查经验并受过专 门桥梁检查培训以及熟悉桥梁设 计、施工等方面知识的检查工程 师，按照规定周期，对桥梁主体结 构及其附属构造物的技术状况进行 定期跟踪的全面检查。一般1—5年 一次。
桥头有无跳车。
2 排水设施是否良好，桥面泄水管是否堵塞和破损。 3 桥面是否清洁，有无杂物堆积，杂草蔓生。
伸缩缝是否堵塞卡死，联接部件有无松动、脱落、局部破 4 损，支座是否完好。
人行道、缘石、栏杆、扶手和引道护栏(柱)有无撞坏、断裂、 5 松动、错位、缺件、剥落、锈蚀等。
6 河床是否受到冲刷而下切以至低于设计标高。 7 墩台的基础是否受到冲刷变形、下沉。 8 墩台是否受到船只或漂浮物撞击而受损。 9 翼墙(侧墙、耳墙)有无开裂、风化剥落和异常变形。
无损或半 破损检测
取样
损坏原因评估 材料实际强度
耐久性分析 结构评定
损坏发展趋势研究 缺陷、损坏评估
检查报告
维修处治
加固改善
确认效果
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二、桥梁结构状况的检测与评价
技术内容
桥梁结构状况的检测与评价是对其结构及部件的材料质 量和工作性能方面所存在的缺损状况进行详细检测、试 验、判断和评价的过程。是对桥梁的专门检验，属于桥梁 诊断的范畴。
混凝土成像雷达 提供一种非破坏性的结构的测定方法。在作业现
场快速取得数据﹐获得混凝土结构图像。 应用﹕
混凝土板厚度估算 钢筋定位 预应力混凝土管道的探测 混凝土结构中缺陷及不均匀性的探测
雷 达 检 测 装 置
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其它测试方法
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涡流检测
主要应用于检测表面损伤
漏源自文库检测
缺点：不能检测拉索延伸在主梁内部分的损伤
可选各种红外光学镜头，包括望远、广角镜头。可根
据不同的应用要求选择合适的镜头。
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¾ 超声波
超声波探测技术的基本原理是: 超声波能够以一定的速 度在某种材料中传播, 直至遇到不连续点或抵达测试物的边 界时才反射回来. 通过信号的强度可以获知损伤的程度, 而 将信号发生的时间和超声波在材料中的传播速度联系起来, 则可获知损伤的位置.
混凝土试件浇注前
测试结果示例
混凝土试件
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拉拔强度测试仪
在混凝土实体结构上测定其抗压 强度，评价质量。
根据拔出力和抗压强度的相关关 系，由拔出力换算出抗压强度。
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机械贯入仪
通过贯入阻力贯入深度的测量得到 构件材料的强度
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取芯机
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通过混凝土芯样采集，进行试验分析， 可得到混凝土强度、裂缝深度或测试碳化深 度。
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3.钢筋锈蚀的评价技术
¾美国钢产量的40%用于替换腐蚀而损坏的部件、构件； ¾美国60万座桥梁的年平均修复费566亿美元； ¾基础设施腐蚀损失，在总腐蚀损伤上占很大比较，特别 是以桥梁为代表的钢筋混凝土基础设施的腐蚀破坏。
……
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钢筋混凝土腐蚀状况
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