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桥梁检测与维修加固桥梁检测与维修加固 课程报告课程报告 报告标题：报告标题： 桥梁无损检测技术的应用桥梁无损检测技术的应用 班班 级：级： 土木土木 1014 姓姓 名：名： 胡书平胡书平 学学 号：号： 2010118506139 昆明理工大学城市学院昆明理工大学城市学院 2013 年 04 月 17 日 摘摘 要要 路桥设施在日常运营中会不可避免的受到周边自然环境和交通荷载的影响， 使道桥设施发生不可预见的破坏，所以必须对病害损伤等进行检测，尽早发现 潜在隐患，确保路桥设施处于良好的使用状态，本文阐述了道桥无损检测技术 的概念和意义，分析了无损检测在检测中的应用方法及存在的不足，并提出了 改善建议。分析混凝土桥梁常见裂缝的危害，并总结混凝土裂缝检测与监测的 方法，介绍裂缝的修补及加强技术。 关键词关键词 道路桥梁、无损检测技术、应用、混凝土、桥梁、裂缝检测、修补、加固 课程报告 桥梁检测与维修加固 i 目目 录录 第第 1 章章道路桥梁无损检测技术的应用道路桥梁无损检测技术的应用.1 1.1 无损检测概述1 1.2 无损检测技术的意义1 1.3 无损检测技术的应用与存在的问题2 1.4 促进与改善道路桥梁无损检测的思路方法对策4 第第 2 章章混凝土桥梁裂缝的无损检测技术及修补方法混凝土桥梁裂缝的无损检测技术及修补方法.5 2.1 裂缝的危害5 2.2 裂缝无损检测与检测技术6 2.3 裂缝修补办法8 参考文献参考文献11 课程报告 桥梁检测与维修加固 1 第第 1 章章 道道路路桥桥梁梁无无损损检检测测技技术术的的应应用用 1.1无无损损检检测测概概述述 近些年，我国公路建设事业实现了跨越式发展，尤其是高速公 路通车里程迅猛增加，随着路桥设施使用年限的增长，以及交通荷 载的增加，路桥病害和损伤的数量越来越多，对旧路旧桥结构行维 修加固之前，必须完成对路桥结构现状进行检测与评价，在计算机 科学和自动化控制技术不断发展的今天，利用高精度测微技术，快 速直观地发现道路桥梁病害隐患及其质量问题，不仅改变了人工检 测的落后局面，而且实现了由破损型检测向无损检测技术的转变和 从低速度、低精度向高速度、高精度的发展。 无损检测技术，也就是非破坏性检测，是在保证待测物质的 状态、化学性质等不被破坏的前提下，对待测物进行有关的内容、 性质或成分等物理、化学情报进行检查的方法。随着计算机技术以 及自动化水平的提高，无损检测技术以其快速、直观及可以显示道 桥内部状态的检测设备和技术手段，在道路桥梁检测中得到了广泛 应用。它对路面设计的改善以及道桥无损检测技术探究的开展有着 重要意义，能够提高道路桥梁的建设、管理及养护水平。 1.2无无损损检检测测技技术术的的意意义义 传统的检测方法是对公路桥梁随机选点、钻孔、取样，在室内 对所取样本进行分析和处理，从中获取各种有价值的技术参数，这 种方法的局限性表现为以下几个方面： 一、因被测点是操作人员随机选择的，所以检测结果很难具有 课程报告 桥梁检测与维修加固 2 代表性。 二、由于检测点有限、覆盖面密度较小，使某些存在缺陷的不 良区段被漏检，从而埋下质量隐患。 三、虽然钻孔取样精度高，但其会对路面造成局部损伤，且修 补时费时费力。无损检测技术作为快速、直观、且能够显示道桥内 部状态的检测设备和技术手段 能够弥补传统方法的不足，它在开展 道桥无损检测技术研究，建立科学的评价体系，改善施工图设计等 方面具有重要的意义，也必将带来维修加固方案的优化和公路养管 水平的提高。 1.3 无无损损检检测测技技术术的的应应用用与与存存在在的的问问题题 一、光纤传感器检测技术一、光纤传感器检测技术 光纤对一些特定的物理量具有一定的敏感性，光纤传感检测技 术就是利用这一特性，对外界物理量进行转换，使其成为能够直接 通过仪器测量到的光信号，达到收集状态指标的目标。在桥梁检测 中使用光纤传感检测技术，能够使自动化监测桥梁索力的工作得以 实现；实现连续测量、监测预应力连续混凝土梁内部的应变特性和 应力变化。 但是，虽然光纤无损检测技术有其独特的优越性能，能对桥梁进 行健康诊断，在桥梁检测中的应用形势比较乐观。但是，针对我国 现阶段国情目前还难以推广，原因是其价格高昂，适用性有限。 二、超声波检测技术二、超声波检测技术 利用超声波检测结构物中的空隙位置是基于瞬间应力波的原理。 即用一种短促的机械撞击（用小钢锤敲击混凝土表面）产生低频应 力波，传导至结构内部，如遇到均一介质，波速将不会发生变化， 如遇到断裂面或不同介质临界面将会反射回来，反射波的形态来进 行判断。来自冲击面、断裂面以及其他界面的多种波会产生瞬间共 课程报告 桥梁检测与维修加固 3 振，可以用来测定结构的完整性或裂隙的位置, 记录下来的信号 （时间-频率曲线）可以进一步提供有关空隙位置的信息。超声波可 以应用于桥梁的综合检测和鉴定，也可以对桥的梁、板以及桩等结 构物进行单一检测, 以确定砼内部是否存在空隙，可以对结构完整 性、安全性进行一个较为直观的判断。 然而该项检测技术由于自身机理的原因，也存在许多有待改进和 完善的地方：管道相交或相邻时对检测结果的影响；管道中有蜂窝 体、水或部分空气时对结果的影响；采用其他材料的管道对检测结 果的影响；该项检测技术在检测道路路基密实性等问题还有待进一 步的研究。 三、探地雷达检测技术三、探地雷达检测技术 探地雷达是利用高频电磁脉冲波（101000mkz 或更高）以宽 频带短脉冲形式由发射天线送入地下，该雷达脉冲在地下传播过程 中，遇到不同电性介质交界面时，部分雷达波的能量被反射回地面， 被接收天线接收，其特点是能精确测定缺陷区的形状、大小和深度； 节省劳力操作方便速度快；能在大范围内检测；不受周围环境影响， 探地雷达探测的是来自地下介质交界面的反射波，通过探地雷达记 录的反射波到达地面的时间和反射波的波幅来研究地下介质的分布， 以其特有的高分辨率在浅层或超浅层探测中有着极其广泛的应用。 探地雷达在道路中具体应用主要是对道路面层厚度检测、道路基 层密实性、基层厚度及高含水的检测以及挡土墙病害检测等。还可 根据探地雷达的特性，将其运用于道路材质、裂缝、湿度，以及桥 梁的结构检测等，但是这对于雷达的性能和检测分析人员提出了很 高的要求，必须具备大量实测数据和丰富的工程实践才能较为准确 根据波形判断相关结构层构成、变异等工程参数。虽然探地雷达在 道路以及桥梁结构的检测方面具有广阔前景，但其价格一般比较昂 贵、检测人员水平要求较高，这项技术有待于进一步研究推广。 课程报告 桥梁检测与维修加固 4 四、射线探伤法四、射线探伤法 射线探伤法将底片置于混凝土构件后，通过对敏感底片发射 x 射线或伽玛射线，从而生成含空洞的图片。射线探伤法可以确定空 洞程度和断裂钢筋的位置，适用于桥梁正常开放运营的情况，并可 以从已成型的数据库中快速获取图像理想条件下，图片准确无异议； 这种方法所需的操作人员数量较少，但射线探伤法需要很多强有力 的探射源，用于穿透厚截面，获得实时图像，从而增加了成本，使 结构健康和安全预防措施更加严格，采用射线探伤法可以获得清楚 的图片，但如果截面厚，或与管道或钢筋交错布置时，就不宜用图 片说明；放射源放射出的伽玛射线最大能够穿透的 150mm 铱，400mm 的钴，并且必须能机械化的放置于带有护套的盒子中；x 射线源的 穿透能力达 1500mm，并且能够自动关闭，这是该方法的一个显著安 全优势。当通道便捷，并且安全情况理想时，射线探伤法能提供便 于解释说明的图片，说明这种方法是一个适用性很强的 ndt 技术。 1.4促促进进与与改改善善道道 路路桥桥梁梁无无损损检检测测的的思思路路方方法法对对策策 一、依靠现代科技对检测技术进行加强与突破一、依靠现代科技对检测技术进行加强与突破 通过上面的分析我们不难发现一个共同点，就是这些检测技术 大多由国外引进的，由于知识产权的原因，引进费用通常会比较高， 要想在国内大范围的推广应用存在一定的难度，因此，为了克服这 一缺陷我们必须在掌握该类检测技术的原理的同时，尽可能地根据 现有国情尤其是我国目前公路建设领域的现状，进行技术革新研究 使我国的检测技术有新的突破和发展。 二、完善行业检测的内容二、完善行业检测的内容 道路工程本身由点、线、面所组成，呈带状分布的系统工程， 涉及内容比较多范围广，主要有路基路面、桥涵、隧道等多种结构 物，上述提到的无损检测技术仅仅是在路桥检测小范围内的运用， 课程报告 桥梁检测与维修加固 5 还有许多新的检测技术有待研究开发，并运用在道桥工程领域的不 同方面，如可利用检测设备对钢箱梁锚固构件探伤、下部结构墩柱、 桥台砼完整性、路基挡土墙、台后填土密实性以及桥梁基础等结构， 对有关道桥工程多方面地进行全方位的检测，不仅使行业的检测技 术领域得到发展，而且使行业检测的内容也得以完整与补充。 三、加强行业队伍的建设三、加强行业队伍的建设 道桥检测是对道桥原型结构或桥梁模型结构直接进行的科学检 测工作，包括编制检测计划、外业数据收集、分析整理等内容等一 系列工作，它对行业队伍的专业技术素质要求比较高。因此，为促 进我国行业检测技术水平的提高，应不断提高从事检测行业人员的 素质，相应地建立行业检测技术规范及检测技术评定标准，只有这 样才能使我国的行业检测队伍不断地走向规范化。 无损检测技术是一门多学科的综合应用技术，是建立在科学的 基础上的，因此首先要加强各相关基础学科的研究，不断吸取精华， 促使无损检测技术不断完善和发展。在无损检测技术的研究中，应 善于把基础理论与工程实践结合起来，建立起理论研究与工程应用 联系的桥梁，开辟新的应用领域和检测内容，不断拓展到道桥的路 线勘测设计、路面结构层设计以及桥梁结构物设计中来。 第第 2 章章混混凝凝土土桥桥梁梁裂裂缝缝的的无无损损检检测测技技术术及及 修修补补方方法法 2.1 裂裂缝缝的的危危害害 一、一、加速混凝土碳化加速混凝土碳化 课程报告 桥梁检测与维修加固 6 混凝土裂缝的存在，使空气中的 co2极易渗透到混凝土内部， 在潮湿的环境下 co2能与水泥中的氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙 相互作用并转化成碳酸盐，中和水泥的基本碱性，使混凝土的碱度 降低，导致钢筋的纯化膜遭受破坏，易引起锈蚀，同时由于混凝土 碳化会加剧混凝土收缩开裂，导致桥梁结构破坏。 二、降低混凝土抵抗各种侵蚀性介质的耐腐蚀性能力二、降低混凝土抵抗各种侵蚀性介质的耐腐蚀性能力 （1）溶蚀型混凝土腐蚀。即当水通过裂缝渗入混凝土内部或是 软水与水泥石作用时，将一部分水泥的水化产物（如氢氧化钙）溶 解并流失，引起混凝土破坏。这种腐蚀在桥墩上表现突出。 （2）盐酸（酸性液体）腐蚀和镁盐腐蚀。这类腐蚀的主要生成 物不具有胶凝性，且易被水溶解的松软物质，这些物质能被通过裂 缝或孔隙渗透入混凝土内部的水所能溶蚀，使混凝土中的水泥石遭 受破坏。 （3）结晶膨胀型腐蚀。它是混凝土受硫酸盐的作用，在裂缝和 硅孔隙中形成低溶解度的新生物，逐步积累后将产生巨大的应力使 混凝土遭受破坏。 三、影响混凝土结构物的结构强度和稳定性三、影响混凝土结构物的结构强度和稳定性 混凝土裂缝直接影响混凝土结构物的结构强度和整体稳定性， 轻则会影响桥梁结构外观的正常使用和耐久性，严重的贯穿性裂缝 可能导致桥梁的完全破坏。 2.2 裂裂缝缝无无损损检检测测与与检检测测技技术术 一、一、超声波检测超声波检测 课程报告 桥梁检测与维修加固 7 超声波法用于非破损检测，就是以超声波为媒介，获得物体内 部信息的一种方法，目前超声法己应用于医疗诊断、钢材探伤、鱼 群探测等许多领域。在这些领域里，由于组成颗粒小密度大，密度 分部也很均匀，所以声波能很好地传播，对其内部缺陷及其位置等 都能准确地检测出来。掌握混凝土表面产生的裂缝深度，对耐久性 诊断和研究修补加固对策有重要意义。测定裂缝深度，基本上都是 将发射探头和接收探头，布置在混凝土同一面上的裂缝附近，但由 于所选用的波形种类（纵波、横波及表面波）和声学参数（声速、 频率、相位等）的不同，已有许多种具体方法。 二、冲击弹性波法二、冲击弹性波法 一般把弹性体内传播的波总称为弹性波，用人工发射弹性波到 弹性体内，探测弹性体内的状态，是广义的弹性波探测法。冲击弹 性波法与超声波法的原理是一样的，但远比超声波测定的裂缝深度 深，冲击弹性波法只能检测扩展方向与表面成直角，没有分支的单 纯裂缝。 三、声发射检测法声发射检测法三、声发射检测法声发射检测法 是利用弹性波进行声检测正在发生的裂缝，不能检测已发生的 旧裂缝，对正在发生的裂缝可检测裂缝发生的位置（声发射源定位 ），裂缝的大小，扩展情况和种类，以及裂缝的深度等。 四、摄影检测法摄影检测法四、摄影检测法摄影检测法 主要用作调查混凝土表面的裂缝摄影法包括普通照相机、录象 机、放射线、红外线摄影等进行检测。 课程报告 桥梁检测与维修加固 8 五、传感仪器监测五、传感仪器监测 利用埋设在混凝土中的仪器进行裂缝监测，常规技术是利用卡 尔逊式或弦式测缝计，其控制范围仅 0.12-1，属点式检测，由于裂 缝出现的空间随机性，因此往往漏检，为了及时无遗漏地监测裂缝 ，必须实施大范围的、连续、分布式监测，即所谓全分布监测。 六、光纤传感网络监测六、光纤传感网络监测 在各国竞相开发的结构监测高科技领域里，光纤传感以其独特 优势居于中心地位，它灵巧、精度高、抗电磁干扰，且可靠耐久， 易于光纤传输组成自动化遥测系统。光纤传感应用于结构工程监测 始于 20 世纪 90 年代初，如航空航天器、桥梁等的温度、振动、应 变检测等裂缝的发生可以用埋设在混凝土中光纤的光强变化监测， 而裂缝的定位可用多模光纤在裂缝处的光强突然下降或诊断完成， 通过衰减曲线上的裂缝损耗突变点，可以准确地确定裂缝的位置， 针对混凝土裂缝检测的特点，研制出基于光时域反射技术的光纤裂 缝传感网络，可实现桥梁混凝土结构的分布检测，凡裂缝与光纤传 感网络相交，均可感知，并可定宽、定位、定向。 2.3 裂裂缝缝修修补补办办法法 一、表面封闭法一、表面封闭法 （1）表面涂抹通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂 保护膜，在裂缝宽度有可能变动时，可采用具有跟踪性的焦油环氧 树脂等材料，在裂缝多而且密集或者混凝土老化，砂浆离析的结构 物上也可大面积涂抹保护膜。 课程报告 桥梁检测与维修加固 9 （2）凿深槽嵌。先沿裂缝凿一条深槽，槽形根据裂缝位置和填 补材料而定，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如环氧砂浆、沥青、 甲凝等。 （3）表面喷浆。喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一 层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法， 根据裂缝的部位、性质和修补要求与条件，可采用无筋素喷浆，或 挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。 （4）打箍加固封闭法。当钢筋混凝土产生主应力裂缝时，可采 用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法，箍可用扁钢焊成或圆钢制成， 可以直箍也可以斜箍，其方向应和裂缝方向垂直，墩台或桩基等下 部结构承载能力不足，出现裂缝时也可以采取这种方法。 二、灌浆法二、灌浆法 先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留出进浆口及排气孔 ，然后将较低粘度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙 内并使其扩散，胶凝固化，以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗 渗性的目的。浆液主要有：水泥浆、水泥-水玻璃、环氧糠酮、聚氨 脂、丙凝和甲凝等后几种方法都属于化学灌浆法，其强度高效果好 。 三、粘贴加固法三、粘贴加固法 （1）注入法粘贴钢板。这种方法是在混凝土表面与钢板之间加 垫块等使两者之间保持一定空隙，并用环氧树脂胶泥封闭四周，而 后从注入口注入环氧树脂，同时排出空隙中的空气，由于是从一方 课程报告 桥梁检测与维修加固 10 注入因而容易残留气泡，施工时一般用木槌随时敲打钢板来确定是 否灌实，这种施工法虽然费时，但即使混凝土表面不平整也可进行 施工。 （2）压粘法粘贴钢板。这种施工方法是在混凝土表面及钢板表 面各涂上 1-2 厚的环氧树脂，然后利用已固定在混凝土中的锚杆把 钢板压