工程结构检测与加固-4-钢结构检测与加固

第4章

钢结构检测与加固2023/12/12一、钢结构检测的意义二、钢结构检测的主要方法三、目视检查四、超声检测五、磁粉检测六、射线检测2023/12/12七、钢结构加固的意义及一般规定八、改变结构体系加固法九、增大截面加固法十、粘贴钢板加固法十一、外包钢筋混凝土加固法十二、预应力加固法钢结构检测的意义 12023/12/124**钢结构工程的检测是发现钢结构工程质量问题的重要手段，通过检测结果来判断工程质量是否符合国家现行有关技术标准的规定。钢结构检测工作的重要性和必要性体现在如下几个方面：（1）可判断钢材等原材料是否满足技术规定的要求，以确定施工质量是否可靠。（2）可实时反馈新技术、新工艺及新材料的使用情况，对其可行性、适用性、有效性、先进性进行评估，加快其改进及推广速度。（3）有利于科学客观地评价施工过程中的质量，为竣工后的评定验收提供重要依据。（4）随着在役时间的推移，各类钢结构会出现各种降低钢结构运行能力的病害，可通过具有针对性的检测，为结构的安全评估及加固提供重要依据。1、钢结构检测的意义**其中钢结构无损检测是钢结构检测中工作量最大和最重要的一项工作，钢结构的无损检测在以下几个方面具有重要意义：（1）保证和提高钢结构质量（2）降低产品生产成本（3）保障钢结构安全1、钢结构检测的意义钢结构检测的主要方法22023/12/127对于钢结构检测来讲，最基本的是钢结构原材料的检测，钢材通过冶炼轧制而成，在这一过程中出现了任何偏差将对材料性能带来影响。钢结构检测除按规程进行原材料的理化性能检测外，还应进行承载力、变形、锈蚀和连接质量四个方面的检测及综合评定。2、钢结构检测的主要方法 钢材冶炼**钢结构常用的无损检测方法有射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测等。2、钢结构检测的主要方法 X射线检测磁粉检测超声检测渗透检测钢结构无损检测方法2、钢结构检测的主要方法 序号检测方法适用范围1射线检测RT内部缺陷检测，主要用于体积型缺陷检测2超声波检测UT内部缺陷检测，主要用于平面型缺陷检测3磁粉检测MT铁磁性材料、表面和近表面缺陷的检测4渗透检测PT非多孔性材料、表面开口缺陷的检测目视检查32023/12/12112023/12/12123、目视检查常用设备与仪器反光镜放大镜视频内窥镜焊接检验尺2023/12/12133、目视检查常用设备与仪器视频内窥镜焊接检验尺2023/12/12143、目视检查焊缝缺陷的目视检查方法1.对接焊缝的余高测量余高的焊接检验尺2023/12/12153、目视检查焊缝缺陷的目视检查方法2.对接焊缝宽度3.角焊缝尺寸4.角焊缝厚度2023/12/12163、目视检查焊缝缺陷的目视检查方法5.凹面6.错边a)未填满，不验收b)填满，验收超声检测42023/12/12174、超声检测18超声检测原理

利用超声波对材料中的微观缺陷进行探测，依据超声波在材料中传播时的一些特性通常用以发现缺陷并对缺陷进行评估的基本信息为：（1）来自材料内部各种不连续的反射信号的存在及其幅度。（2）入射信号与接收信号之间的声传播时间。（3）声波通过材料以后能量的衰减。4、超声检测19超声检测设备与器材

超声检测仪是专门用于超声检测的一种电子仪器，它的作用是产生电脉冲并施加于探头使其发射超声波，同时接收来自于探头的电信号，并将其放大处理后显示在荧光屏上。A型脉冲反射式超声检测仪4、超声检测20超声检测设备与器材

压电换能器探头有直探头和斜探头两种：ab压电换能器探头的基本结构a)直探头b）斜探头4、超声检测21超声检测设备与器材

在做超声检测前要对仪器进行校准，需要用到特定的试块：

IIW试块

CSK-IA试块

IIW2试块

RB-1试块4、超声检测22超声检测设备与器材IIW试块IIW2试块CSK-IA试块RB-1试块

在做超声检测前要对仪器进行校准，需要用到特定的试块：4、超声检测23超声波检测的应用实例RB-1试块1.时基线的调节首先应测定探头的入射点和K值利用R100(或R50)圆弧调试利用有机玻璃φ50孔调试仪4、超声检测24超声波检测的应用实例RB-1试块2.距离—波幅曲线的绘制描述某一确定反射体回波高度随距离变化关系的曲线称为距离—波幅曲线。在RB-2比对试块上调试仪器DAC曲线距离一波幅曲线示意图4、超声检测25超声波检测的应用实例RB-1试块3.检测灵敏度的调节

焊缝检测灵敏度的调节，同样是为了保证所要求检测的信号具有足够高的幅度，在荧光屏上显示出来。4.扫查方式

焊接接头的扫查方式多种多样，除了前后扫查、左右扫查、环绕扫查和转角扫查四种基本扫查方式外，还有锯齿形扫查、斜平行扫查、串列扫查、V形扫查、交叉扫查等等特殊的扫查方式，现场检测搜查方向示意图磁粉检测52023/12/12262023/12/12275、磁粉检测磁粉检测原理

四川大渡河泸定铁链吊桥。桥长100米，宽2.8米，至今仍在使用。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥，建于1741年，跨径20米，宽0.63米。

铁磁性材料或工件磁化后，如果在表面和近表面存在材料的不连续性(材料的均质状态或致密性受到破坏)，则在不连续性处磁场方向将发生改变，在磁力线离开工件和进入工件表面的地方产生磁极，形成漏磁场。用传感器对这些漏磁场进行检测，就能检查出缺陷的位置和大小。2023/12/12285、磁粉检测磁粉检测设备与器材

四川大渡河泸定铁链吊桥。桥长100米，宽2.8米，至今仍在使用。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥，建于1741年，跨径20米，宽0.63米。固定式探伤机快速断电试验器携带式探伤仪照度计黑光辐射计弱磁场测量仪移动式探伤仪5、磁粉检测检测内容和检测步骤

四川大渡河泸定铁链吊桥。桥长100米，宽2.8米，至今仍在使用。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥，建于1741年，跨径20米，宽0.63米。（1）对现场构件进行预处理，去除清除工件表面的杂物、如果磁痕和工件表面颜色对比度小，可在检测前先给工件表面涂敷一层反差增强剂。（2）对磁粉检测系统灵敏度进行测试：采用磁粉检测提升力试块测试磁粉机提升力，以提起提升力试块为准。采用磁粉A型试块检测磁粉系统灵敏度，以灵敏度试片显示清晰为准。（3）磁化被检工件，施加磁粉或磁悬液。（4）在合适的光照下，观察和评定磁痕显示。（5）退磁及后处理。磁粉机提升力测试磁粉检测系统灵敏度测试对接焊缝磁粉检测角焊缝磁粉检测射线检测62023/12/12302023/12/12316、射线检测射线检测原理

四川大渡河泸定铁链吊桥。桥长100米，宽2.8米，至今仍在使用。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥，建于1741年，跨径20米，宽0.63米。

当射线通过被检物体时，物体中有缺陷的部位(如气孔、非金属夹杂等)与无缺部位对射线的吸收能力不同，一般情况是透过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位的射线强度，因此可以通过检测透过被检物体后的射线强度的差异，来判断检物体中是否存在缺陷，这就是X射线检测的基本原理。2023/12/12326、射线检测射线检测原理

四川大渡河泸定铁链吊桥。桥长100米，宽2.8米，至今仍在使用。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥，建于1741年，跨径20米，宽0.63米。

强度均匀的射线照射被检物体时，能量会产生衰减，衰减程度与射线的能量(波长)以及被穿透物体的质量、厚度和密度有关。如果被检物体是均匀的，射线穿过物体后衰减的能量就只与其厚度有关。但被检物体内有缺陷时，在缺陷部位穿过射线的衰减程度则不同，最终就会得到不同强度的射线。图4-21是X射线检测原理示意图，其中，μ和μ，分别是被检物体和物体中缺陷处的线衰减系数，I0表示X射线初始强度。有以下关系图4-21X射线检测原理示意图2023/12/12336、射线检测射线检测设备

四川大渡河泸定铁链吊桥。桥长100米，宽2.8米，至今仍在使用。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥，建于1741年，跨径20米，宽0.63米。

工业射线检测中使用的低能X射线机由四部分组成：射线发生器(X射线管）、高压发生器、冷却系统、控制系统。

X射线机可以从不同方面进行分类，目前较多采用的是按结构进行分类。按照结构，X射线机可以分为三类:便携式X射线机、移动式X射线机、固定式X射线机。

便携式X射线机

移动式X射线机

固定式X射线机2023/12/12346、射线检测主要检测步骤如下：欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥，建于1741年，跨径20米，宽0.63米。（1）在需拍片区域贴片。（2）放置好X射线机，调好焦距。（3）根据曝光曲线参数调节电流电压及曝光时间。（4）拍片。（5）暗室洗片（先显影，再定影，然后将片子晾干）。（6）评片。钢结构加固的意义及一般规定72023/12/1235**在工程结构中存在着大量钢结构建筑、桥梁、管道和机械设备等，在服役过程中可能会产生一定的损伤。为了确保结构在使用周期内安全工作，必须对有损伤的构件进行处理。钢结构构件加固可以避免资源的大量浪费，同时遵循我国可持续发展的基本理念，未来的建筑业发展也将更多的从新建建筑物向加固既有建筑物过渡。所以采用加固损伤构件的处理方式是更好的选择。对于钢7、钢结构加固的意义及一般规定 加固意义构加固和修复技术的研究，具有重要的工程意义。**钢结构经可靠性鉴定确认需要加固时，应根据鉴定结论并结合产权人提出的要求，按标准的规定进行加固设计。钢结构的加固可分为直接加固与间接加固两类，设计时，可根据实际条件和使用要求选择适宜的加固方法及配合使用的技术。7、钢结构加固的意义及一般规定 一般规定改变结构体系加固法82023/12/1238**当采用改变结构体系的加固方法时，可根据实际情况和条件，采用改变荷载分布方式、传力途径、节点性质、边界条件、增设附加杆件、施加预应力或考虑空间受力等措施对结构进行加固。8、改变结构体系加固法 一般规定**当选用改变结构或构件刚度的方法对钢结构进行加固时，可选用下列方法：8、改变结构体系加固法 方法（1）可增设支撑系统形成空间结构并按空间受力进行验算（2）可增设支柱或撑杆增加结构刚度增设支撑系统以形成空间作用示意a）增设梁支柱

b）增设梁撑架c）增设角撑

d）增设斜立柱**8、改变结构体系加固法 方法（3）可增设支撑或辅助杆件使构件的长细比减小提髙稳定性4）在排架结构中，可重点加强某柱列的刚度用再分杆加固桁架示意加强边柱柱列刚度示意**8、改变结构体系加固法 方法（5）可通过将一个集中荷载转化为多个集中荷载改变荷载的分布。（6）在桁架中，可通过将端部铰接支承改为刚接改变其受力状态。桁架端支承由铰接改变为刚接示意（7）在空间网架结构中，可通过改变网络结构形式提高刚度和承载力；亦可在网架周边加设托梁，或增加网架周边支撑点，改善网架受力性能。8、改变结构体系加固法 方法（8）可增设中间支座，或将简支结构端部连接成为连续结构。对连续结构，可采取措施调整结构的支座位置。（9）可采取措施使加固构件与其他构件共同工作或形成组合结构进行加固。托架增设中间支座示意使天窗架与屋架连成整体共同受力增大截面加固法92023/12/12449、增大截面加固法 有效截面增大形式

采用增大截面加固钢构件，应考虑原构件受力情况及存在的缺陷和损伤；在施工可行、传力可靠的前提下，可选取的有效截面增大形式:受拉构件的截面加固形式1-原截面2-增加截面受压构件的截面加固形式1-原截面2-增加截面3-辅助板件受弯构件的截面加固形式1-原截面2-增加截面9、增大截面加固法

负荷状态下，钢构件的焊接加固，应根据原构件的使用条件，校核其最大名义应力是否符合下表应力比限值的规定。若不符合规定时，不得在负荷状态下进行焊接加固；应改用其他增大截面的方法进行加固。焊接加固构件的使用条件及其应力比限值表粘贴钢板加固法2023/12/12471010、粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法可用于钢结构受弯、受拉、受剪实腹式构件的加固以及受压构件的加固。粘贴钢板加固钢结构构件时，加固钢结构构件表面宜采取喷砂方法处理。粘贴在钢结构构件表面上的钢板，其最外层表面及每层钢板的周边均应进行防腐蚀处理。钢板表面处理用的清洁剂和防腐蚀材料不应对钢板及结构胶粘剂的工作性能和耐久性产生不利影响。一般规定

采用本方法加固的钢结构，其长期使用的环境温度不应高于60°C；处于高温、高湿、介质侵蚀、放射等特殊环境的钢结构采用本方法加固时，除应按国家现行有关标准的规定采取相应的防护措施外，尚应采用耐环境因素作用的胶粘剂，并应按专门的工艺要求进行粘贴。采用粘贴钢板对钢结构进行加固时，宜在加固前采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。10、粘贴钢板加固法

采用粘贴钢板对实腹式受弯构件进行加固时，除应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017受弯构件承载力计算的规定外，加固后的构件尚应符合在达到受弯承载能力极限状态前，其外贴钢板与原钢构件之间不致出现粘结剥离破坏的规定。受弯构件粘贴钢板加固后的截面面积和截面弹性模量可按组合截面进行计算，计算中可不计胶层的厚度。构造要求腹板两侧粘贴T形钢件的方法截断处的钢板端部及集中荷载作用点的两侧螺栓设置外包钢筋混凝土加固法2023/12/12501111、外包钢筋混凝土加固法

外包钢筋混凝土加固法适用于实腹式轴心受压、压弯和偏心受压的型钢构件加固。采用外包钢筋混凝土加固型钢构件时，宜采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。

型钢构件采用外包钢筋混凝土加固后，在进行结构整体内力和变形分析时，其截面弹性刚度可按下列公式确定：一般规定式中

—分别为加固后组合截面抗弯刚度(

）、轴向刚度（

）和抗剪刚度（

）；

—分别为原有型钢构件的截面抗弯刚度（

）、轴向刚度（

）和抗剪刚度（

）；

—分别为新增钢筋混凝土部分的截面抗弯刚度（

）、轴向刚度（

）和抗剪刚度（

）。11、外包钢筋混凝土加固法

采用外包钢筋混凝土加固法时，混凝土强度等级不应低于C30；外包钢筋混凝土的厚度不宜小于100mm。外包钢筋混凝土内纵向受力钢筋的两端应有可靠的连接和锚固。采用外包钢筋混凝土加固时，对于过渡层、过渡段及钢构件与混凝土间传力较大部位经计算需要在钢构件上设置抗剪连接件时，宜采用栓钉。构造要求预应力加固法2023/12/12531212、预应力加固法

钢结