桥梁工程试验检测技术

桥梁检测

第一章概述

第一节桥涵工程根本知识

一.桥涵区别及桥梁大小划分〔桥总体图〕

〔一〕根本概念

1.净跨径：在设计洪水位线以上相等两桥台〔墩〕间水平之距。

2.标准跨径：梁(板)桥：以两桥涵(墩)中线距离或桥涵墩中线与台背前缘间距为准;拱式桥涵,箱涵,圆管涵以净跨径为准。

3.计算跨径：桥涵结构两支点间之距。

4.桥梁总长：指桥涵两桥台台背前缘间之距。

5.多孔总长：即不考虑两岸桥台侧墙长度在内桥梁总长。(二)桥涵区分及大小的划分

附表如下:

二.桥梁构筑物的根本组成

〔一〕上部构造

1.梁板结构〔支座以上〕2.拱式结构〔墩、台顶面以上〕

〔二〕下部构造

用于支承桥跨结构，并将桥跨结构的全部荷载传至地基。

下部构造〔桥墩、桥台、根底〕

〔三〕附属构造物

附属构造物〔路提、护岸、导流结构物等〕

三.桥梁结构体系

〔一〕梁式体系---以它的抗弯能力来承受荷载的。

梁式体系〔简支、悬臂、连续〕

〔四〕组合体系

1.T型刚架，连续---刚构:即是梁和刚架相结合的体系。

2.梁和拱组合体系〔系杆拱、行架拱、多跨拱梁结构等〕：它们利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。在预应力混凝土结构中，因梁体内可储藏巨大的压力来承受拱的水平推力，使这类结构既具有拱的特点，而又非推力结构，对地基要求不高。

3.梁、塔和索组合体系即斜拉桥即是由承压的塔、受拉的索与受弯的梁体组成联合结构。梁体用拉索多点拉住，好似多跨弹性支承连续梁，使梁体内弯矩减小、降低了建筑高度；又因栓焊连接与正交异性板的箱型断面构造应用，使结构充分利用材料受力特性，从而减轻结构、节省了材料。

第二节桥涵工程试验检测的任务意义和依据

一任务和意义

1.大型桥梁的施工监控

如对大跨径悬索桥、斜拉桥、拱桥和连续刚构桥，为了使结构到达或接近设计的几何线型和受力状态，需对施工各阶段进行监控。(例如宜昌960m悬索桥的施工监控)

宜昌长江公路大桥简介：

桥型：主跨960M双塔钢箱梁悬索桥。主梁长12m，宽30m，高3m为扁平流线型钢箱梁。

主索：采用2×104×127φ5.1mm镀锌高强钢丝。

塔：南塔为142m，北塔为112m。

2.建设工程的施工质量控制

施工前放样〔测量仪器及人员〕

施工前：原材料检测〔砂.石.水泥.钢筋〕

配合比试验〔理论与施工〕

地基承载(进行试验检测)

施工中：尺寸.标高(进行量测)

桩基.大梁.结构(进行试验检测)

桥梁荷载试验

施工后：运营试验检测

第三节桥涵工程质量检验的评定依据和方法

一.质量检验评定依据:?公路工程质量检验评定标准?

二.桥涵工程质量检验的评定的方法

〔一〕桥涵工程质量检验评定单元的划分

1.单位工程：建设工程中，根据业主下达的任务或签定的合同，具有独立施工条件，可以单独作为计算对象的工程，如大、中跨径桥梁、互通式立交、路基工程等。

2.分部工程：单位工程中按结构部位、路段长度及施工特点或施工任务等划分为假设干个分部工程，如大、中跨径的桥梁可划分为根底及下部构造、上部构造等。

3.分项工程：在分部工程中按不同的施工方法、材料、工序及路段长度等划分为假设干个分项工程。

〔二〕工程质量评分方法

１.分项工程质量评分方法

1)分项工程质量检验的内容〔根本要求、实测工程、外观鉴定和质量保证资料〕〔以桩为例说明〕

2)分项工程评分

分项工程得分=∑［检查工程得分×权值］/∑检查工程权值

分项工程评分=分项工程得分－外观缺陷扣分－资料不全扣分。

3〕检查项目得分=检查工程合格率×100

检查工程合格率＝检查合格的点数/该检查工程的全部检查的点〔组〕数×１００％。

外观鉴定：质量保证资料：所用材料、半成品和成品质量检验结果材料配比、拌合加工控制检验和试验数据。

质量保证资料:质量保证资料应包括以下六个方面：a.所用原材料、半成品和成品质量检验结果；b.材料配比、拌和加工控制检验和试验数据；c.地基处理、隐蔽工程施工记录和大桥施工监控资料；d.各项质量控制指标的试验记录和质量检验汇总图表；e.施工过程中遇到的非正常情况记录及其对工程质量影响分析；f.施工过程中如发生质量事故，经处理补救后，到达设计要求的认可证明文件等。

２.分部工程和单位工程评分方法

分部(单位)工程评分=∑［分项(分部)工程评分×相应权值］

/∑分项(分部)工程权值

注意：在以上单元划分中将分部工程和分项工程分为主要工程的在质量等级评定加权评分时分别赋予２的权值。

３.合同段和建设工程工程质量评分〔按标准执行〕

〔三〕工程质量等级的评定〔合格与不合格〕

三.石料力学性能试验方法

1.石料的单轴抗压强度试验

2.抗冻性能试验

石料抗冻性试验测试的指标有：

质量损失率，耐冻系数

第二节混凝土

一.普通混凝土力学性能试验〔一〕试件1.试件尺寸2.试件的形状和数量3.试件尺寸公差4.试件的制作〔应注意问题有：〕〔1〕成型前，应检查试模尺寸并符合有关规定；尤其是对高强混凝土，应格外重视检查试模的尺寸是否符合试模标准的要求。特别应检查150mm150mm150mm试模的内外表平整度和相邻面夹角是否符合要求。试模内外表应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反响的脱模剂。〔2〕普通混凝土力学性能试验每组试件所用的拌合物应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取样。在试验室拌制混凝土时，其材料用量应以质量计，称量的精度：水泥、掺合料、水和外加剂为0.5%；骨料为1%。〔3〕取样或试验室拌制的混凝土应在拌制后尽短的时间内成型，一般不宜超过15min。〔4〕根据混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法，坍落度不大于70mm的混凝土宜用振动振实；大于70mm的宜用捣棒人工捣实；检验现浇混凝土或预制构件的混凝土，试件成型方法宜与实际采用的方法相同。

5.试件的养护(条件)

〔二〕设备(1.试模.2.振动台.3.压力试验机.4.钢垫板.5.其它)

〔三〕抗压强度试验(1.试验方法步骤.2.计算结果)

〔四〕轴心抗压强度试验(1.试验方法步骤.2.计算结果)

〔五〕静力受压弹性摸量试验(1.试验方法步骤.2.计算结果)

〔六〕劈裂抗压强度试验(1.试验方法步骤.2.计算结果)

〔七〕抗折强度试验(1.试验方法步骤.2.计算结果)

二.混凝土的收缩试验

〔一〕试件制作与养护(1.试件尺寸2.试件制作.3.试件养护)

〔二〕设备(1.变形测量装置.2.测量装置.3.恒温恒湿室)

〔三〕试验步骤和本卷须知〔四〕混凝土的收缩值计算

三.混凝土的徐变试验

〔一〕试件制作与养护(1.试件尺寸2.试件制作与养护)

〔二〕加载时间(1.试件28天徐变2.试件7.14.28和90天徐变)

〔三〕设备(1.徐变仪2.加载装置3.变形测量装置试件等)

〔四〕试验步骤和本卷须知〔五〕混凝土的徐变值计算

第三节钢材

一桥涵用钢的分类〔一〕桥涵用钢的分类

可按化学成分、质量、用途等有多种分类方法。

1.按化学成份分〔碳素和合金钢〕

低碳钢：含碳量小于0.25%

碳素钢中碳钢：含碳量在

高碳钢：含碳量大于0.6%

低合金钢：含合金元素总量小于5%

合金钢中合金钢：含合金元素总量在5%到10%之间

高合金钢：含合金元素总量大于10%

2.按其形状分类

型材〔如Ｉ、Ｈ、钢板〕

按其形状分棒材〔线材高强钢丝、钢绞线等〕

异性材〔特种形状锚具、夹具等〕

光圆钢筋

3.钢筋按外形分人字形

螺纹钢筋

螺旋形

三.钢筋的检测

〔一〕根本要求及取样

质量证明单、试验报告单、标示牌根本要求按不同等级、牌号、规格及生产厂家验收

〔二〕钢筋常规抽检工程及检测方法

钢筋常规抽检工程〔屈服强度、抗拉强度、伸长率等〕

1)强度屈服点的荷载：在试验机上进行钢筋拉伸试验时，当测力度盘的指针停止转动后恒定负载或第一次回转的最小负载即为所求。#中碳钢和高碳钢的屈服强度：中碳钢和高碳钢没有明显的屈服点，采用分级加载，求出弹性直线段相应于小等级负载的平均伸长增量，由此计算出偏离直线段后各级负载的弹性伸长。从总伸长中减去弹性伸长即为剩余伸长。通常以剩余伸长0.2%的应力作为屈服强度。抗拉强度计算：

2)塑性3〕冷弯性能注:弯曲角度(90180)及弯心直径---与钢筋直径有关。

〔三〕判定规那么:1.强度及伸长率判定

2.冷弯及反复弯曲判定用于检验钢材试件环绕弯心弯曲至规定角度是否有裂纹，起层或断裂等现象，假设无那么认为合格。

〔二〕试验检测工程

１.热处理钢筋检验

不得有裂纹、结疤和折叠

外观断面尺寸在容许范围之内

外表不得粘有油污

屈服强度

力学性能抗拉强度拉伸试验

伸长率

２.预应力钢丝检验

不得有裂纹、机械损伤

外观断面尺寸在容许范围之内

外表不得粘有油污

拉伸试验

力学性能弯曲次数

松弛试验

3.预应力钢绞线检验

不得有横裂、相互交叉

外观电接头、麻坑等

面积计

拉伸试验

力学性能

松弛试验

注：1.预应力钢绞线力学性能检验的样品标距不少于６００毫米。

2.预应力钢绞线松弛试验检验的样品标距不少于2.5米。

五.焊接钢筋质量检测

〔一〕钢筋焊接方法分类

1.钢筋闪光对焊2.钢筋电弧焊

3.钢筋电渣压力焊4.钢筋气压焊

〔二〕检测工程及方法〔三〕注意

六.钢筋机械连接质量检测

七.金属螺管检测

质量要求—外观和抗渗漏性能

第三章桥涵工程根底检测

标准法〔粘土.黄土；砂.碎石；岩石和冻土〕

扩大根底标准贯入试验法

〔承载力〕现场荷载试验法

钻芯法

反射波法

动测法机械阻抗法〔小或低高应变〕

水电效应法

桩的完整性脉冲穿透法

射线法

桩基础(包括:挖和钻孔)

动测法〔大或高应变〕

桩的承载力

荷载试验法

第一节地基承载力检测

一标准法确定

(一)粘性土、黄土地基承载力确定

１.粘性土

老粘性土

1)粘性土通过Ｅ〔压缩模量〕查表

残积粘性土

新近沉积

2)粘性土通过天然空隙比〔e〕和液性指数IL查表

一般粘性土

２.黄土1〕新近堆积的黄土(通过天然含水量和液限的比值查表即含水比)

2〕一般黄土(通过天然含水量和液限与e〔液限比〕的比值查表)

3〕老黄土(通过e和天然含水量和液限〔液限比〕的比值查表)

(二)砂土、碎石地基承载力检测

１.相对密实度的计Dr=emax-e/emax--emin

２.密实程度的判别

1)如果天然状态的孔隙比于砂土最大的孔隙比相等时，那么表示砂土处于最疏松的状态；

2)如果天然状态的孔隙比于砂土最小的孔隙比相等时，那么表示砂土处于最紧密的状态；

据砂土的密实度程度来地基承载力。

注意：砂土的密实度不但与e有关，而且与级配有关。

(三)岩石和冻土地基承载力检测

二标准贯入试验

方法：采用一穿心锤，以76厘米的落距，将一定规格的标准贯入器先打入土中15厘米，然后开始记录锤击数目，将标准贯入器再打入土中30厘米，用此30厘米的锤击数目作为标准贯入试验的指标N。

1.试验设备2.试验注意〔1.2.3…〕

锤击数

3.修正

杆长

由于钻杆的弹性压缩引起功能损耗，所以钻杆过长时传入贯入器的功能降低，因此减少了每击的贯入深度。

4.标准贯入试验的运用

使用范围：不仅运用于沙土，也可用于粘性土。

1)根据N估计砂土的密实度；2)根据N估计天然地基的容许承载力；

3)根据N估计粘性土的状态；4)根据N估计土的内摩擦角。

三.现场荷载试验

1.载荷板试验原理：载荷板试验就是在欲试验的土层外表放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，每级荷载增量持续时间相同或接近，测记每级荷载作用下荷载板沉降量的稳定值，加载至总沉降量为25mm，或到达加载设备的最大容量为止，然后卸载，记录土的回弹值，持续时间应不小于一级荷载增量的持续时间。根据试验记录绘制P-S的关系曲线。分析研究地基土的强度与变形特性，求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。

2.地基容许承载力确实定一般可由以下几种途径：1〕在土质根本相同的条件下，参照邻近结构物地基容许承载力；2〕根据现场荷载试验或触探试验资料；3〕按地基承载力理论公式计算；4〕按现行标准提供的经验公式计算。

〔一〕现场荷载试验要求：

１.荷载板〔常用五千平方厘米的方或圆板〕

２.千斤顶、百分表３.反力梁、加载块

第二节钻〔挖〕孔灌注桩检测

一泥浆性能指标检测

〔一〕泥浆作用1.护壁---防止塌孔；2.排渣〔正.反循环〕

〔二〕泥浆性能指标检测

１.相对密度：泥浆相对密度计

方法一：见教材。方法二：用口杯简易量测：R=m3-m1/m2-m1

m1---口杯质量m2---清水质量m3---泥浆质量

２.粘度：粘度计方法见教材。

校正方法：将７００毫升的清水注入漏斗，让其流出５００毫升，所需时间有应为〔１５±1〕秒。如偏差超过规定值，那么不应用于测泥浆的粘度。

〔二〕现场荷载试验步骤

１.将荷载板放在试验土层外表；

２.分级加载，记录每次加载后沉降量的稳定值，加载至总沉降量为２５毫米。

３.卸载，并记录其回弹值；４.据记录绘制Ｐ－Ｓ曲线；

〔三〕试验分析

1.绘图〔现场荷载试验和荷载与沉降量的关系图〕Ｐ６５

2.破坏的三阶段〔压密、剪切和破坏阶段〕

〔三〕地基承载力确实定

１.极限承载力确实定

２.容许承载力确实定

第二节钻〔挖〕孔灌注桩检测

一.泥浆性能指标检测

(一)泥浆作用1.护壁---防止塌孔；2.排渣〔正.反循环〕

(二)泥浆性能指标检测

１.相对密度：泥浆相对密度计

方法一：见教材。方法二：用口杯简易量测：R=m3-m1/m2-m1

m1---口杯质量m2---清水质量mm3---泥浆质量

２.粘度：粘度计方法：

方法：见教材。

校正方法：将７００毫升的清水注入漏斗，让其流出５００毫升，所需时间有应为〔１５±1〕秒。如偏差超过规定值，那么不应用于测泥浆的粘度。

３.静切力：浮筒切力计方法见教材刻度方法：

４.含砂率：含砂率计方法见教材

注意:仪器的体积有大小,大乘以1,小乘以２即为含砂率

５.胶体率〔是泥浆中土粒保持悬浮状态的性能〕：

方法：将１００毫升泥浆倒入量杯中，用玻璃片盖上，静置２４小时，量测其澄清为水的体积。如体积为５毫升，那么胶体率为９５％

注意如何评价:泥皮愈平坦、愈薄那么泥浆质量愈高，一般不宜厚于２～３毫米.

７酸碱度：〔ＰＨ＞７为碱性，ＰＨ＝７为中性，ＰＨ＜７为酸性〕

方法一：用一条ＰＨ试纸，放在泥浆面上后，立即拿出与标准的颜色相比，即可知ＰＨ值；

方法二：用ＰＨ酸碱计，将其探针插入泥浆，直接读出ＰＨ值。

(三)泥浆性能指标要求

二.成孔质量检测

〔一〕成孔质量检测内容

1.桩位偏差2.孔径

3.桩倾斜度4.孔底沉淀厚度

〔二〕成孔质量检测方法

３〕现场检测及本卷须知

①被检测桩应凿去浮浆，使桩头平整。

②检测前对仪器设备检查调试，仪器工作性能正常方可测试。

③每个检测工地均应进行鼓励方式和接收条件的选择试验，确定最正确鼓励方式和接收条件。

④激振点宜选择在桩头中心部位，传感器稳固地安置在桩头上，对于大直径的桩可安置两个或多个传感器。

⑤当随机干扰较大时，可采用信号增强方式，进行屡次重复激振与接收。

⑥为提高分辨率，应使用小能量激振，并选用高截止频率传感器和放大器。

⑦断别桩身浅部缺陷，可同时采用横向激振和水平速度型传感器接收，进行辅助判定。

⑧每根被检测单桩均应进行三次以上重复测试。出现异常波形应在现场及时研究，排除影响测试不良因素再重复测试。

４〕实测曲线判读解释的根本方法

〔１〕缺陷存在可能性判读:桩底反射明显，一般说明桩身完整性好，或缺陷轻微、规模小。另外，还可通过换算桩身平均纵波速来评价桩身是否有缺陷及严重程度。

〔２〕屡次反射及多层反射问题

屡次反射：即缺陷反射波在桩顶面与缺陷面间来回反射，其主要特征是反射波至时间成倍增加，反射波能量有规律的衰减。多层反射：往往是杂乱的，不具有上述规律性。

５〕影响基桩质量检测波形的因素分析

〔１〕露出桩头的钢筋对波形的影响:这是因为在桩头激振时，钢筋所产生的回声极易被检波器接收。(用砂子围住检波器)

〔２〕桩头破损对波形的影响:由于桩头破损，这将使弹性波能量很快衰减，从而削弱桩间及桩底反射信息，影响了波形的识别。

２.机械阻抗法(瞬态与稳态)

1〕根本概念

机械阻抗：即机械系统受到动力鼓励后，鼓励力〔F〕与其所产生的振动响应〔X〕之间的比值。Z=F/X

机械导纳：那么是其机械阻抗的倒数。N=X/F

机械阻抗法：即是通过分析其机械阻抗或导纳，从而求出此结构的动力特性参数模态参数，包括固有频率、振型、模态质量、模态刚度和模态阻尼。机械阻抗法检验桩完整性和承载力的实质：即利用低频激振时出现的桩作刚体运动时阻抗函数或导纳函数作为估算基桩承载力的依据，利用高频激振时出现的桩身波时的阻抗函数或导纳函数作为判断基桩完整性的依据。

５〕预埋检测管时应注意问题：1〕桩径小于1.0m时应埋设双管；桩径在1.0～2.5m时应埋设三根管；桩径2.5m以上应埋设四根管。2〕声波检测管宜采用钢管、塑料管或钢质波纹管，其内径宜为50～60mm。钢管宜用螺纹连接，管的下端应封闭，上端应加盖。3〕检测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，检测管之间应相互平行。

6〕桩的现场检测

〔1〕〔2〕〔3〕

7〕检测数据处理与判定

〔１〕声时分析法

首先要计算出桩基各测点声时的平均值及标准差，然后采用声时的平均值与声时２倍标准差之和作为判定桩身有无缺陷的临界值。并应按以下公式计算：

〔２〕ＰＳＤ判据法〔即相临测点间声时的斜率和差值乘积判据〕

第三节基桩承载力检测

现有确定基桩承载力检测的方法有两种：一种是动测法，另一种是静荷载试验。

一.静荷载试验〔一〕基桩的垂直静载试验

按现行地基根底标准“单桩承载力宜通过现场静载试验确定，在同一条件下，试桩数量不宜少于总桩数的１％，并不少于３根〞。

1.垂直静载试验准备

１〕根本要求〔平安可靠、经济、选择适宜的加载系统〕

２〕加载量确定:加载量不低于破坏荷载或最大加载量的１.５倍。

３〕反力装置〔多采用液压千斤顶、锚桩和横梁〕

锚桩与试桩的中心间距，当试桩的直径〔或边长〕小于或等于800毫米时，可为试桩直径〔或边长〕的5倍，当试桩的直径〔或边长〕大于800毫米时，上述距离不得少于4米。

2.试验加载步骤与方法

1〕预备试验2〕分级加载，3〕记录每次加载后沉降量的稳定值，加载至总沉降量为40毫米。4〕卸载，并记录其回弹值；5〕据记录绘制Ｐ－Ｓ曲线；

3.破坏、极限及容许荷载确实定

１〕破坏荷载确定:当试桩全部下沉量已大于４０毫米，同时这一阶段下沉量大于前一阶段下沉量５倍，或者这一阶段下沉量大于前一阶段下沉量２倍但在２４小时不休止时，其荷载即为破坏荷载。

２〕极限荷载确定:在破坏荷载前一阶段累计荷载即极限荷载。

３〕容许荷载确实定:极限荷载除以平安系数即为容许荷载。

〔二〕基桩的水平静载试验

1.试验要求：1.千斤顶：应有球型支座装置〔以保证水平力的作用点和受力面不变。

2.观测设备同垂直静载试验〔水平位移不少于两点〕

3.加载步序及方法〔连续和循环加载〕

4.极限荷载确实定〔分连续和循环加载〕

2.板式桥梁橡胶支座的检测工程〔三局部〕

1〕支座力学性能检测工程：极限抗压强度、抗压弹性模量、抗剪弹性模量、老化后抗剪弹性模量、容许剪切角正切值、容许转角正切值、四氟板与不锈钢板摩擦系数〔如有四氟板〕。

2〕解剖检测〔锯开后橡胶层厚度和钢板与橡胶粘贴情况〕

3〕尺寸偏差〔平面及厚度尺寸〕

3.板式桥梁橡胶支座力学性能检测方法

1〕极限抗压强度70MPａ2〕抗压弹模

〔1〕实测抗压弹性模量方法步骤：

准备试验：将支座置于试验加载装置的承压板上，上下承压板与支座接触面不得有油污；对准中心，缓慢加荷至压应力为1.0MPａ在承压板四角对称安装四只位移计；

进行预压：将压应力以〔0.03-0.04〕MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ=10MPａ，持续2分钟，然后以连续均匀的速度将压应力卸至1.0MPａ，持续5分钟，记录初始值，绘制应力-应变图，预压三次；

正式加载：每一加载循环自1.0MPａ开始，将压应力以〔0.03-0.04〕MPａ/S的速率均匀加载至4MPａ，持续2分钟后，采集支座变形值，然后以同样速率每2MPａ为一级逐级加载，每级持续2分钟，采集支座变形数据，直至平均压应力为σ为止，绘制的应力-应变图应呈线性关系。然后以连续均匀的速度卸载至压应力为1.0MPａ。１０分钟后进行下一加载循环，加载过程应连续进行三次；

结果计算：以承压板的四角所测得的变位平均值作为各级荷载作用下试样的累计压缩变形值δ，按橡胶层的总厚度，求出在各级荷载作用下试样的累计压缩应变值ε。

理论弹模值计算：E=5.4G×S×S(S2)

〔1〕Ｓ值的计算：〔支座形状系数S：即是支座受压面积与其自由膨胀侧面积之比值〕。

矩形：Ｓ＝LOa×LOb/2(LOa+LOb)δ

圆形：Ｓ＝d0/4δ

3〕抗剪弹性模量

〔1〕实测抗剪弹模方法步骤：

准备试验：在试验的承载板上，应使支座顺其短边方向受剪，将试样及中间钢拉板按双剪组合配置好，使试样及中间钢板的对称轴和试验的承载板中心轴处在同一垂直面上，精度应小于1%的试样短边尺寸。为防止出现打滑现象，应在上下承载板和中间钢拉板上粘贴高摩擦板，以确保试验的准确性；在承压板水平向安装两只大标距的位移计〔百分表〕；将压应力以〔0.03-0.04〕MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ=10MPａ，绘制应力-时间图，并在整个抗剪试验过程中保持不变；调整试验机的剪切试验机构，使水平油缸，负荷传感器的轴线和中间钢拉板的对称轴重合；

预加水平力：以〔0.002-0.003〕MPａ/S的速率连续地施加水平剪应力至剪应力τ=1.0MPａ，持续５分钟，然后以连续均匀的速度卸至剪应力为0.1MPａ，持续5分钟，记录初始值，绘制应力-应变图，预压三次；

正式加载：每一加载循环自τ=0.1MPａ开始，每级剪应力增加0.1MPａ，持续法１分钟，采集支座变形数据，至τ=1.0MPａ为止，绘制的应力-应变图应呈线性关系。然后以连续均匀的速度卸载至剪应力为0.1MPａ。１０分钟后进行下一加载循环试验，加载过程应连续进行三次；

结果计算：以各级荷载作用下百分表测出试样累计水平变形值，按橡胶层总厚度δ，求出各级荷载作用下累计剪切应变值γ。实测抗剪弹量按公式计算.

4〕抗剪粘结性能试验：整体支座抗剪粘结性能试验方法与抗剪弹模方法相同。将压应力以〔0.03-0.04〕MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ=10MPａ，绘制应力-时间图，并在整个抗剪试验过程中保持不变。然后以〔0.002-0.003〕MPａ/S的速率连续地施加水平剪应力，当剪应力到达2MPａ，持续５分钟后，水平力以连续均匀的速度卸载。在加卸载过程中绘制应力-应变图。试验过程中随时观察试件受力状态及变化情况。水平力卸载后试件是否完好无损。

5〕抗剪老化试验

将试件置于老化箱内，在〔70±2〕℃的温度下经72小时后取出，在标准温度〔23±5〕℃下，停放48小时后，在标准温度〔23±5〕℃下进行抗剪老化试验，试验与抗剪弹模方法步骤相同。

6〕容许剪切角

容许剪切角试验方法同抗剪弹模试验一样，并可与抗剪弹模试验同时完成。

计算见Ｐ１０６式４－６tgα=τ/G

7〕摩擦系数试验：实测摩擦系数方法步骤：

〔1〕将四氟滑板支座与不锈钢板试件按规定摆放，对准试验机承载板中心位置，精度应小于1%的试件短边尺寸。试验时应将四氟滑板试件的储油槽注满5201-2硅脂油；

〔2〕将压应力以〔0.03-0.04〕MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ，绘制应力-时间图，并在整个摩擦系数试验过程中保持不变。其预压时间为1小时；

〔3〕以〔0.002-0.003〕MPａ/S的速率连续地施加水平力，直至橡胶支座试样与不锈钢板试样接触间发生滑动时为止，记录此时的水平剪应力值，加载过程连续进行三次。

〔4〕摩擦系数计算公式：μ=τ/στ=H/A0σ=P/A0

8〕容许转角试验

容许转角试验方法步骤：〔1〕将试件按规定摆放，对准中心位置，精度应小于1%的试件短边尺寸。在距试件中心L处，安装使梁产生转动用的千斤顶和测力计，并在梁或板四周安装四只高精度位移传感器〔精度0.001毫米〕；

〔2〕预压。将压应力以〔0.03-0.04〕MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ，绘制应力-时间图，持续５分钟后，以连续均匀的速度卸载至压应力为1.0MPａ，如此反复三遍。检查传感器是否灵敏准确；

〔3〕加载。将压应力按照抗压弹性模量试验要求增至压应力σ〔并在整个试验过程中保持不变〕，采集支座变形数据，绘制应力-应变图，用千斤顶对中间梁施加一个向上的力P，使其到达预期转角的正切值〔偏差不大于5%〕，停5分钟后，记录千斤顶力及传感器的数值。

〔4〕实测转角正切值的计算

4.判定规那么

1〕实测的抗压弹模与容许值偏差在±２０％之内，那么满足要求；

2〕实测的抗剪弹模与容许值的偏差在±１５％之内，那么满足要求的；

3〕在两倍的剪应力作用下，橡胶层未被剪坏，中间层钢板未断裂错位，卸载后，支座变形恢复正常，那么认为是满足抗剪粘结性能要求；

4〕试件老化抗剪弹模与规定抗剪弹模的偏差在±１５％之内，那么满足要求；

5〕实测剪切角正切值符合容许剪切角正切值，那么认为是满足要求的；

6〕在不小于７０ＭＰａ的压应力时，橡胶层未被挤坏，中间层钢板未断裂，四氟板与橡胶未发生剥离，那么认为极限抗压强度是满足要求；

7〕实测摩擦系数符合容许摩擦系数，那么认为是满足要求的；

8〕试件的转角正切值，混凝土和钢筋混凝土桥梁在1/300，钢桥梁在1/500时，试件边缘最小变形值大于或等于零时，那么认为转角满足要求；

9〕三块〔或三组〕试样中，有两块〔或两组〕不能满足要求时，那么认为该批产品不合格。假设有一块〔或一组〕不能满足要求，那么应重新抽取三块〔或三组〕试样进行试验，假设仍有一块〔或一组〕不能满足要求时，那么也认为该批产品不合格。

〔二〕盆式橡胶支座检测

1.盆式橡胶支座的分类

1〕按使用性能分：双向〔多〕活动盆式橡胶支座〔SX〕，单向活动盆式橡胶支座〔DX〕和固定盆式橡胶支座〔GD〕。

2〕按适用温度范围分：常温型〔－25℃～60℃〕，耐寒型〔－40℃～60℃〕。

2.结构形式及规格系列3.盆式橡胶支座的检测工程

1〕竖向承载力：在竖向荷载作用下，支座压缩变形值不得大于支座总高度的2%，盆环上口径变形值不得大于盆环外口径的千分只0.5，支座剩余变形值不得超过支座总变形值的5%。

2〕水平承载力：在标准系列中，固定支座在各个方向和单向活动盆式橡胶支座非滑移方向的水平承载力均不得小于支座竖向承载力的10%，抗振型支座水平承载力均不得小于支座竖向承载力的20%。

3〕转角：支座转角不得小于0.02

4〕摩阻系数：加5201硅脂润滑后，常温型活动盆式橡胶支座摩阻系数最小取0.03；耐寒型活动盆式橡胶支座摩阻系数最小取0.06。

4.盆式橡胶支座力学性能检测方法5.判定规那么

〔三〕球型桥梁支座检测

1.球型支座分类：按其水平方向位移特性分：双向活动支座〔SX〕，单向活动支座〔DX〕和固定支座〔GD〕。

2.结构形式及规格系列球型支座由上支座板〔含不锈钢板〕，球冠衬板，下支板，平面聚四氟乙稀板，球面聚四氟乙稀板和防尘结构组成。

3.支座的检测工程1〕竖向承载力：在竖向荷载作用下，支座压缩变形值不得大于支座总高度的1%。2〕水平承载力：固定支座和单向活动支座的水平承载力为竖向承载力的10%。3〕转动力矩：

4〕摩阻系数：在竖向设计荷载作用下，聚四氟乙稀板有硅脂润滑条件下摩阻系数：常温〔－25～60℃〕取0.03；室温〔－40～25℃〕取0.05。

4.支座力学性能检测方法5.判定规那么

1〕平面换能器零读数的标定方法

〔1〕直接相对法；〔2〕长短测距法〔3〕标准试棒法

2〕径向换能器零读数的标定方法

6.超声仪的使用与保养〔1-9〕

六.大梁静载检验

一.静载检验的适用范围

1.为了鉴定在设计与施工中有无问题，一般随意抽取每一类型及规格的大梁进行检验；抽取是任意的，不能成心选择，这样具有一定代表性；

2.预留试块强度不够，或对预留试块强度有疑心，需要了解大梁的实践强度时；

3.大梁脱模后，发现局部漏振及漏浆时；

4.由于各种原因在大梁不同部位出现了不同程度的裂缝时；

5.发现板梁顶板厚度小于设计尺寸时；

6.对于存在某些重大缺陷的梁，在按规定补救以后。

〔三〕检验方法

１.一般规定：组装件不得在锚固零件上添加影响锚固性能的物质，如金刚砂、石墨等；束中各根预应力筋等长平行，其受力长度不得小于３米，单根预应力筋试件受力不小于６０厘米。

２.静载试验：加载步骤：按预应力钢筋抗拉强度标准值２０％、４０％、６０％和８０％分四级等速加载，加载速度宜为每分钟１００ＭＰａ，到达８０％后，持续一小时随后加载至破坏。

3.观察和量测工程有：１〕各根预应力钢筋与锚具、夹具和连接器之间的相对位移；锚具、夹具和连接器各零件之间的相对位移；２〕到达８０％后，持荷一小时时间内的锚具、夹具和连接器的变形；

〔３〕试件的实测极限应力；到达实测极限应力时的总应变；

〔４〕试件的破坏部位与形式。根据试验结果计算锚具、夹具和连接器的锚固效率系数

〔四〕其它试验1.疲劳试验〔1-3〕2.周期荷载试验3.辅助性试验〔锚具的内缩量，锚具摩阻损失和张拉锚固工艺〕

〔五〕检测结果判定1.外观检验：如外表无裂缝，影响锚固能力的尺寸符合设计要求，应判定为合格；如此项尺寸有一项超过允许偏差，那么应抽取双倍的数量做检验；如仍有一套不符合要求，那么应每套检查，合格者方可使用。如发现一套有裂纹，那么应对全部产品进行检查，合格者方可使用。

2.硬度检验3.静载锚固性能试验4.辅助性试验为观测工程，不做合格与否的判定。

二.张拉设备检验

预应力钢筋的张拉方式有机械和电热张拉两类。为正确控制张拉力，一般用校验标定的方法测定油压千斤顶的实际作用力与油压读数的关系。标定方法：〔用长柱压力试验机、用标准测力计、电测传感器〕

三.张拉力控制

张拉应按千斤顶的油压和预应力筋的伸长量双重控制。

1.理论伸长量计算2.实际伸长量的量测

第四节钢结构试验检测

一构件焊接质量检验〔焊前质量检验、焊接过程中质量检验和焊接后成品质量检验〕。

二钢材焊缝无损探伤〔一〕探伤方法分类

超声波〔脉冲反射法和穿透法〕

探伤方法射线探伤法〔Ｘ射线、γ射线和高能射线〕

磁粉和渗透检测法

〔二〕无损探伤方法

１.超声波

连续波探伤法

2.射线探伤法〔Ｘ射线、γ射线和高能射线〕

射线探伤原理是利用射线可穿透物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种探伤方法。

１〕Ｘ射线照相法的探伤原理:是利用射线在物质中的衰减规律和对某些物质产生的光化及荧光作用为根底进行探伤的。

从射线对底片的光化作用看，射线强的局部对底片的光化作用强烈，即感光量大。感光量大的底片经暗室处理后变得较黑。工件中的缺陷通过射线在底片上产生黑色的影迹，这就是射线照相法的探伤原理。

２〕Ｘ射线照相法的工序

3.磁粉检测法原理

当材料和构件被磁化后，如果在构件外表存在缺陷，即会在该处形成一漏磁场，此漏磁场将吸引，聚集检测过程中的磁粉，而形成缺陷显示。

4.渗透检测法原理

利用黄绿色荧光渗透液或红色着色渗透液对狭窄缝隙良好的渗透性，经过渗透清洗处理后，可用目视观察缺陷性质和尺寸以做出适当的平价。

三.高强螺拴及组合件力学性能试验

〔一〕扭剪型高强螺拴连接副预应力复验方法

〔二〕高强度六角螺拴连接副扭矩系数的复验方法

〔三〕高强螺拴连接抗滑移系数的试验方法

四.漆膜厚度现场检测

漆膜厚度检测方法〔杠杆千分尺法和磁性测厚仪法〕

〔三〕施工测试

施工测试的主要内容有：

１.结构的几何位置和变形

主要观测主梁轴线和索塔顶端位置、主梁挠度和塔顶水平位移测试设备为：精密量测仪〔全站仪〕

２.应力测试

1)测试内容：主要测试斜拉索的索力、支座反力和主梁和塔的应力在施工中的变化。2)测试方法：主梁和塔的应力可用预埋钢弦式应变计来测试。

３.温度测试：观测主梁、索塔和斜拉索的温度，以确定结构温度场，监控主梁和索塔位移随温度和时间的变化规律。测定温度时可采用热电偶、红外温度计等测试。

二索力测试

〔一〕索力测试方法

１.电阻应变法2.拉索伸长量测定法3.索拉力垂度关系测定法4.张拉千斤顶测定法5.压力传感器测定法6.振动测定法等。

〔一〕振动法测索力原理：方法是实测拉索的固有频率，利用索的张力和固有频率的关系计算索力。

三冷铸锚(冷铸镦头锚)试验

冷铸锚组成:主要由锚筒、锚固板、锚固螺母、压板、接长筒、卡环、钢护筒、冷铸填料等组成。国内常用环氧树脂钢砂作为冷铸填料。

冷铸锚试验内容：拉索钢丝力学性能试验，锚具部件尺寸和硬度检验，拉索锚具组装件静载试验，疲劳试验等

〔一〕冷铸填料性能试验

１.温度稳定性试验主要检测冷铸填料低温脆性和高温强度下降趋势〔求出冷铸填料随温度升高强度下降率〕。

２.钢丝拔出试验〔考察环氧填料与钢丝的粘结力〕。

３.弹性模量试验４.热老化性能试验〔２４０小时〕

第五章桥梁荷载试验Ｐ１６８

第一节桥梁荷载试验的目的及主要内容

一.荷载试验的目的:〔检验桥梁整体受力性能和承载力是否到达设计文件和标准的要求；对于新桥型及桥梁中运用新材料、新工艺的应验证桥梁的计算图式，为完善结构分析理论积累资料；对于旧桥，通过荷载试验可以评定出运营荷载等级。〕

二荷载试验主要内容:〔荷载试验的目的；试验的准备工作；加载方案设计，测点设置与测试；加载控制与平安措施；试验结果分析与承载力评定；荷载试验报告的编写。〕

三.荷载试验的准备工作

〔一〕试验孔〔或墩〕的选择

选择时所考虑的因素：１.该孔〔或墩〕受力最不利；２.该孔〔或墩〕施工质量较差、缺陷较多或病害较严重；３.该孔〔或墩〕便于搭架，便于设置测点。

〔二〕搭设支架

〔三〕静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排

〔四〕试验人员的组织与分工〔据实际情况安排〕〔五〕其它准备工作〔平安措施、供电照明、桥面交通管制等〕

第二节试验方案与实施

桥梁静载试验通过测试桥梁结构在试验荷载作用下，控制截面的应变、位移或裂缝分析判定桥梁的承载力。

一加载方案的实施

〔一〕试验荷载工况确实定〔静载1-7〕

１.简支梁桥〔跨中最大正弯矩工况、支点最大剪力和L/4桥墩最大竖向反力)

２.连续梁桥〔主跨中最大正弯矩、主跨支点负弯矩、主跨支点最大剪力工况、主跨桥墩最大竖向反力和边跨最大正弯矩工况〕

３.悬臂梁桥〔Ｔ型刚构桥〕支点〔或墩顶〕最大负弯矩工况、锚固孔跨中最大正弯矩工况、支点〔或墩顶〕最大剪力工况、挂孔跨中最大正弯矩工况

４.无铰拱桥〔跨中最大正弯矩工况、拱脚最大负弯矩工况、拱脚最大推力工况、正负挠度绝对值之和最大工况〕

〔二〕试验荷载等级确实定

１.控制荷载确实定〔汽车和人群标准设计荷载、挂车和复带车标准设计荷载、需通行的特殊重型车辆〕以上几种进行截面内力计算比较选出最不利的荷载作为控制荷载。

２.静载试验效率〔〕３.动载试验效率

〔三〕静载加载分级与控制

１.分级控制的原那么２.车辆荷载加载分级的方法〔先轻后重、逐渐增加车辆数、加载车位于内力影响线不同部位〕

３.加卸载的时间选择：为了减少温度变化对试验造成的影响，加载时间以２２点至晨６点。

〔四〕加载设备的选择〔可行驶的车辆和重物加载〕

〔五〕加载重物的称量

二.测点布置

１.主要测点的布设(1-7)

１〕简支梁桥〔跨中挠度、支点沉降、跨中截面应变〕

２〕连续梁桥〔主跨挠度、支点沉降、跨中和支点截面应变〕

３〕悬臂梁桥〔Ｔ型刚构桥〕悬臂端部挠度、支点沉降、支点截面应变支点

４〕无铰拱桥〔跨中及L/4处挠度、拱顶和L/4处截面应变〕

２.其它测点的布设

第三节静载试验仪器设备

一机械式位移计机械式位移计包括：百分表，千分表和挠度计。

1.百分表的根本构造〔百分表的分辨力为0.01毫米〕

2.百分表的工作原理:即利用齿轮转动机构将所检测位置的位移值放大,并把所检测的直线往复运动转换成指针的盘旋转动,以指示其位移值。

3.使用方法〔本卷须知：〕

二．手持式应变仪三．水准管式倾角仪四．连通管

〔二〕应变仪１.测量电路

1)测量电路的作用是将应变片的电阻变化转化为电压〔或电流〕的变化。

应变片电测一般采用两种电路，一种是电位计式电路，一种是桥式电路〔惠斯登电桥〕。电位计式电路，常在冲击测量等场合下使用，而且其阻值变化与输出电压的关系不是线性变化，在特殊情况可满足试验要求。

2)桥式电路原理及测试方法：电桥的一个特点是，四个电阻到达某种关系时，电桥输出为零，这样我们就能应用很灵敏的电流计来测量输出。

测试方法：单点、半桥、全桥电桥的增减特性：相邻的输出符号相反，电桥输出具有相减特性；相对两臂符号相同，电桥输出具有相加特性。

２.电阻应变仪静态电阻应变仪、动态电阻应变仪和静动态电阻应变仪。

日本产７Ｖ０８数据采集仪

该仪器是由单板机组成的一个计算机系统，可由键盘或面板触模功能直接输入数据和程序，主要是通过接口来输出模拟信号〔电流、电压、应变、温度等〕，并通过Ａ/Ｄ转换来完成存储、记录、运算和输出。其测试过程如下：

接线箱７Ｖ０８数据采集仪打印机该系统接线箱采用直流电桥，因此，分布电容等不影响电桥平衡。７Ｖ０８数据采集仪最大测点数为１０００点。

〔三〕电阻应变测量的温度补偿

1.温度效应：用应变片测量应变时，它除了能感受试件受力后的变形外，同样也能感受环境温度变化，并引起电阻应变仪示值变动，这称为温度效应。

温度变化包括：电阻丝温度改变和电阻应变片中产生了温度应变。

2.温度补偿：消除温度效应的应变值主要是利用惠斯登电桥桥路的特性进行，称为温度补偿。

3.温度补偿方法是在受力构件上贴上测量片，在一个与材料相同并置于试件附近，具有同样温度变化条件但不承受外力作用的小试块上贴温度补偿片。

六.电阻应变原理的推广传感器

１．应变式测力传感器应变式测力传感器中的弹性元件承受轴向压力，而粘贴在元件上的应变片感受其应变。知道元件的截面积，即可求得压力。

２.电子式位移传感器１〕电阻式位移计特点：结构简单输出信号大。２〕应变式位移传感器特点：分辨率高，反响速度快，但测量精度受应变片粘贴质量的影响。

七.钢弦式传感器

工作原理：用以被张紧的钢弦作为敏感元件，利用其固有频率与张拉力的函数关系，根据固有频率的变化来反映外界作用力的大小。

八.光纤布拉格珊传感器原理：通过对光纤内部写入的光珊反射透射布拉格波长的检测，实现对被检测结构的应变和温度量值的绝对量测。布拉格波长的变化反映了外界参量的变化。

第四节静载试验

一试验观测与记录

１.温度稳定观测２.仪表测读和记录３.裂缝观测

二加载实施与控制

１.加载程序２.加载稳定时间的控制

３.加载过程的观测４.终止加载控制条件

第五节数据分析及桥梁承载力评定

一试验数据分析〔一〕试验资料的修正

１.测值的修正２.温度影响的修正

３.支点沉降影响的修正〔推导C=〔L-X〕A/L+XB/L〕

〔二〕各测点变位〔挠度、位移