交通部桥梁隧道桥涵工程试验检测技术讲.ppt

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1、桥 梁 检 测,桥涵工程试验检测技术第一章 概 述 第二章 桥涵工程原材料试验检测第三章 桥涵工程基础检测第四章 桥梁上部结构检测第五章 桥梁荷载试验,第一章 概 述第一节 桥涵工程基本知识 一.桥涵区别及桥梁大小划分（桥总体图）（一）基本概念 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

2、筑物的基本组成（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、基础）（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）,（二）拱式体系 拱的分类：.按照主拱圈（肋、箱）所使用的建筑材料分：（圬工、钢筋砼、钢拱桥等）.按拱上建筑的形式分（实、空腹式）.按拱轴线形式分（圆弧、抛物线、悬链线等）.按桥面位置分（上、中、下承式）（三）刚架桥刚架桥：指受弯的上部结构（梁板）与承压的下部（墩柱）整体结合在一起

3、。,（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，因梁体内可储备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

4、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，为了使结构达到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21041275.1mm 镀锌高强钢丝。塔：南塔为142m，北塔为112m。,2.建设项目的施工质量控制 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

5、 施 工 后：运 营 试 验 检 测,3.对新形结构、新材料、新工艺需进行试验鉴定。4.为质量缺陷、事故提供实测数据。二 桥涵工程试验检测依据桥涵工程试验检测的依据(四个层次)第一：综合基础标准（如工程结构可靠度设计统一标准是国家统一标准）第二：专业基础标准（如公路工程技术标准是行业统一标准）第三：专 业 通 用 标 准 第四：专 业专 用标准,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：建设项目中，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

6、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若干个分部工程，如大、中跨径的桥梁可划分为基础及下部构造、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若干个分项工程。,（二）工程质量评分方法.分项工程质量评分方法1)分项工程质量检验的内容（基本要求、实测项目、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=检查项目得分权值/检查项目权值分项工程评分=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=检查项目合格率100检查项目合

7、格率检查合格的点数/该检查项目的全部检查的点（组）数。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，达到设计要求的认可证明文件等。,.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

8、(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的权值。.合同段和建设项目工程质量评分（按标准执行）（三）工程质量等级的评定（合格与不合格）,第二章 桥涵工程原材料试验检测第一节 石料 一.石料的技术标准1.岩石分类与分级（4类4级）岩石分类（1.岩浆岩类：花岗岩、闪长岩等；2.石灰岩类：白云岩、泥灰岩等；3.砂岩和片岩类：石英岩、片麻岩等；4.砾石类）。技术分级标准（四级）2.石料的技术标准二.桥涵结构物对所用石料的要求1.石料制品的物理力学性质要求:石料应符合设计规定的类别和强度等级，石质应均匀，不易风化，无裂缝和良好的抗冻性能等。2

9、.石料制品的规格和几何尺寸要求,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试模的内表面平整度和相邻面夹角是否符合要求。试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。（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

10、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

11、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）试验步骤和注意事项（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）试验步骤和注意事项（五）混凝

12、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、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,二.桥涵用钢的基本技术性能1.强度：屈服强度：钢材丧失对变形的抵抗能力并开始产生大

13、量塑性变形时所对应的应力。抗拉强度：指钢材所能承受的最大拉应力。屈强比：即屈服强度与抗拉强度的比值。通常用来比较结构的可靠性和钢材的有效利用率。屈强比越小，结构的可靠性越高，既延缓结构损伤程度潜力越大，但比值太小，则钢材的利用率太低。2.塑性：指钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能。伸长率：即试件拉断后标准长度增量与原标准长度之比百分率。断面收缩率：（即把上伸长率中的长度换成面积）。3.冷弯性能：是钢材在常温条件下承受规定弯曲变形的能力。4.硬度：指钢材抵抗其它较硬物体压力的能力。5.冲击韧性：是钢材在瞬间动荷载作用下，抵抗破坏的能力。6.耐疲劳性：指钢材抵抗疲劳破坏的能力。7.良好的焊接性

14、：是钢材的连接部分焊接后，其力学性能不低于焊件本身。,三.钢筋的检测（一）基本要求及取样质量证明单、试验报告单、标示牌 基本要求按不同等级、牌号、规格及生产厂家验收（二）钢筋常规抽检项目及检测方法钢筋常规抽检项目（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残余伸长。通常以残余伸长0.2%的应力作为屈服强

15、度。抗拉强度计算：2)塑性 3）冷弯性能 注:弯曲角度(90 180)及弯心直径-与钢筋直径有关。（三）判定规则: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，若无则认为合格。,四.预应力混凝土用钢筋、钢丝、钢绞线检测（一）基本概念预应力钢材（热处理钢筋、矫直回火及消除应力钢丝、冷拉钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等）1.热处理钢筋：钢筋经热处理后，改变了钢筋内部的组织结构，抗拉强度得到了提高。2.矫直回火钢丝和冷拉钢丝统称为高强钢丝。它由含碳量为0.6%.4%、含磷和硫量小于0.05%的碳素钢组成。3.钢绞线:由直径为(2.55毫米)的碳

16、素钢丝按2根、3根、7根一股编绞而成，桥涵工程常用的钢绞线为7根一股的。,（二）试验检测项目.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 表面不得粘有油污 屈 服 强度 力学性能 抗拉强度 拉伸试验 伸 长 率.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 表面不得粘有油污 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

17、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）检测项目及方法（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 桥涵工程基础检测 规范法（粘土.黄土；砂.碎石；岩石和冻土）扩大基础 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 规范法确定(一)粘性土、黄土地基承载力确定.粘性土 老粘性土 1)粘性土 通过（压缩模量）查

18、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.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.相对密实度的计 D r=emax-e/emax-emin.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，则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，则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，

19、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

20、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表面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，或达到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.地基容许承载力的确定一般可由以下几种途径：1）在土质基本相同的条件下，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）按现行规范提供

21、的经验公式计算。（一）现场荷载试验要求：.荷载板（常用五千平方厘米的方或圆板）.千斤顶、百分表.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.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-m1m1-口杯质量 m2-清水质量 m3-泥浆质量.粘度：粘度计 方法见教材。校正方法：将毫升的清水注入漏斗，让其流出毫升，所需时间有应为（1）秒。如偏差超过规定值，则不应用于测泥浆的粘度。,（二）现场荷载试验步骤.将荷载板放在试验土层表面；.分级加载，记录每次加载后沉降量

22、的稳定值，加载至总沉降量为毫米。.卸载，并记录其回弹值；.据记录绘制曲线；（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）2.破坏的三阶段（压密、剪切和破坏阶段）（三）地基承载力的确定.极限承载力的确定.容许承载力的确定,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.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.粘度：粘度计 方法：方法：见教材。校正方法：将毫升的清水注入漏斗，让其流出毫升，所需时间有应为（

23、1）秒。如偏差超过规定值，则不应用于测泥浆的粘度。,.静切力：浮筒切力计 方法见教材 刻度方法：.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,小乘以即为含砂率.胶体率（是泥浆中土粒保持悬浮状态的性能）：方法：将毫升泥浆倒入量杯中，用玻璃片盖上，静置小时，量测其澄清为水的体积。如体积为毫升，则胶体率为注意如何评价:泥皮愈平坦、愈薄则泥浆质量愈高，一般不宜厚于毫米.酸碱度：（为碱性，为中性，为酸性）方法一：用一条试纸，放在泥浆面上后，立即拿出与标准的颜色相比，即可知值；方法二：用酸碱计，将其探针插入泥浆，直接读出值。(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

24、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,三.砼钻孔灌注桩完整性检测桩身完整性常见缺陷有：夹泥、断裂、缩径、扩径、砼离析及桩顶砼密实度较差等。检测方法概述.钻芯检验法：即用地质钻机在桩身沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观测来确定桩的质量。.振动检测法（动测法）：包括（敲击法和锤击法、稳态激振机械阻抗法、瞬态激振机械阻抗法、水电效应法）.超声脉冲检测法：该法是在检测砼缺陷技术基础上发展起来的。其方法是在桩砼灌注前沿桩长度平行预埋若干根检测用管道，作为超声发射和接收换能器通道。检测时，探头分别在两个管子中分别同步移动，沿不同深度逐点测出横截面上超声脉冲穿过

25、砼时各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上砼的质量。.射线法：射线法是以放射性同位素辐射线在砼中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。当射线穿过砼时，因砼质量不同或存在缺陷，接收仪所记录的射线强弱发生变化，据此来判断桩的质量。,（三）几种检测方法介绍.反射波法）基本原理：在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗界面（如断桩和严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。经接收、放大和数据处理分析，可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此计算桩身波速，判断桩身完整性和砼强度等级估计。）仪器设备及要求：仪器宜由传感器和放大、滤波、记录、处理、监测

26、系统以及激振设备和专用附件组成。传感器用宽频带的速度型或加速度型传感器。速度型传感器灵敏度应大于300mV/cm/s，加速度型传感器灵敏度应大于100mV/g。放大系统的增益应大于60dB，长期变化量应小于1%。折合输入端的噪声水平应低于3V。频带宽度应不窄于101000Hz，滤波频率可调整。模/数转换器的位数不应小于8bit。采样时间宜为501000s，可分数档调整。多道采集系统应具有一致性，其振幅偏差应小于3%，相位偏差应小于0.1ms。,）现场检测及注意事项 被检测桩应凿去浮浆，使桩头平整。检测前对仪器设备检查调试，仪器工作性能正常方可测试。每个检测工地均应进行激励方式和接收条件的选择试

27、验，确定最佳激励方式和接收条件。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。当随机干扰较大时，可采用信号增强方式，进行多次重复激振与接收。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。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。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。,）实测曲线判读解释的基本方法（）缺陷存在可能性判读:桩底反射明显，一般表明桩身完整性好，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。

28、（）多次反射及多层反射问题多次反射：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。）影响基桩质量检测波形的因素分析（）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)（）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。,6）检测数据的处理与判定桩身混凝土的波速Vp=2 L/T(1)反射波波形规则，波列清晰，桩底反射波明显，易于读取反射波到达时间，及桩身混凝土平均波速较高的桩为完整性好的单

29、桩。(2)反射波到达时间小于桩底反射波到达时间；且波幅较大，往往出现多次反射，难以观测到桩底反射波的桩，系桩身断裂。(3)桩身混凝土严重离析时，其波速较低，反射波幅减少，频率降低。(4)缩径与扩径的部位可按反射历时进行估算，类型可按相位特征进行判别。当有多处缺陷时，将记录到多个相互干涉的反射波组，形成复杂波列。此时应仔细甄别，并应结合工程地质资料、施工原始记录进行综合分析。有条件时尚可使用多种检测方法进行综合判断。(5)在上述时域分析的基础上，尚可采用频谱分析技术，利用振幅谱进行辅助判断。桩身混凝土的强度等级可依据波速来估计。,.机械阻抗法(瞬态与稳态)1）基本概念机械阻抗：即机械系统受到动力

30、激励后，激励力（F）与其所产生的振动响应（X）之间的比值。Z=F/X机械导纳：则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。,2）基本原理：在桩基检测中，它通过测定施加于基桩的激励信号和桩在该激励下产生的动态响应来识别桩的动力特性，通过对桩的动态特性分析计算，可估计桩身砼缺陷类型及其在桩身中

31、的部位亦可推算单桩的承载力。3）仪器设备及要求 4）现场检测及注意事项5）各种激振下桩的典型导纳曲线6）判别基桩质量的判据(1)桩的测量长度 L=Vpm/2f(2)导纳的几何平均值（测量值）N=PQ(3)导纳曲线的理论值N=1/Vpm A(4)桩的动刚度K=2fM/（V/F）M(5)桩的波速的计算Vp=2Lf,说明：1.关于桩的测量长度：根据f计算出的桩的长度与实际桩的长度差的太远或测不出f时，桩可能出现断裂、鼓胀或严重离析。2.关于导纳值：当导纳的几何平均值与导纳曲线的理论值比较，如前者大于后者，说明桩的承载力下降。注意：几乎桩的所有缺陷都与导纳的几何平均值偏大有关，但桩出现扩径时，则导纳的

32、几何平均值偏小。3.关于桩的波速：当桩的波速偏小时，砼质量欠佳，可能出现离析等。4.关于桩的动刚度1）如实测桩的动刚度大于工地平均桩的动刚度时，表明桩为嵌固良好的完整桩；2）如实测桩的动刚度接近工地平均桩的动刚度时，表明桩为表面规则的完整桩；3）如实测桩的动刚度小于工地平均桩的动刚度时，表明桩底可能有软层。5.综合：如果测出的桩的测量长度偏小，而桩的动刚度小于各桩动刚度的平均值较多，导纳的几何平均值（测量值）大于各桩平均值和理论值较多，此桩可能出现断裂。7）单桩承载力估算,.声波透射法）基本原理：在桩内预埋若干根声测管作为检测通道，将超声脉冲径向发射换能器和径向接收换能器置于声测管中，并以管中

33、充满清水作为耦合剂。检测时，超声脉冲穿过两声测管之间的砼，随着两换能器沿桩的纵轴方向同步升降，使超声脉冲扫过桩的纵剖面，从而得到各项参数沿桩的纵剖面变化的数据。通过数据处理及对所接收信号进行分析，按声时深度曲线相邻测点的斜率及相邻两点声时差值的乘积作为缺陷的判据，并对桩身砼强度等级作出估计。耦合：物理学上是指两个或两个以上体系或运动之间相互影响以至联合的现象。）检测方式（双 孔、单 孔和桩 外 孔 检测）,）检测仪器换能器应采用柱状径向振动的换能器。其共振频率宜为2550kHz，长度宜为20cm，换能器宜装有前置放大器，前置放大器的频带宽度宜为550kHz。换能器的水密性应满足在1MPa水压下

34、不漏水。发射换能器的长度，频带宽度及水密性能与接收换能器的要求相同。声波检测仪器的技术性能应符合以下规定：（1）接收放大系统的频带宽度宜为550kHz，增益应大于100dB，并应带有060（或80）dB的衰减器，其分辨率应为1dB，衰减器的误差应小于1dB，其档间误差应小于1%。（2）发射系统应输出2501000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲。（3）显示系统应同时显示接收波形和声波传播时间，其显示时间范围应大于2000s，计时精度应大于1s。）判断桩内缺陷的基本物理量（）声时值（）波幅（或衰减）（）接收信号的频率变化（）接收波形的崎变,）预埋检测管时应注意问题：1）桩径小于1.0m

35、时应埋设双管；桩径在1.02.5m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5060mm。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（）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倍标准差之和作为判定桩身有无缺陷的临界值。并应按下列公式计算：（）判据法（即相临测点间声时的斜率和差值乘积判据）,临界判据值及缺陷大小与判据的关系 实验证明:判据对缺陷十分敏感，而对于因声测管不平行，

36、或砼不均匀等原因所引起声时变化，基本没有反映。原因是缺陷因素引起声时变化都是渐变过程，虽然总的声时变化量可能很大，但相临测点间声时差值却很小，因而值很小，所以采用判据基本消除了声测管不平行，或砼不均匀等因素所引起的声时变化对缺陷判断的影响。注意:为了对全桩各测点进行判别，必须将各测点的值求出，并描成曲线进行分析，凡在值较大的测点，均可列为可疑区重测。,（3）判据法（多因素概率分析法）根据判据法的性质可知：当越大，则砼质量越好。#桩的完整性宜采用上述判断，并辅以接收波形的视频率做进一步的综合判定。在作出缺陷判定后，如需判定桩身缺陷尺寸及空间分布，宜进一步采用多点发射，不同深度接收的扇形测量法，用

37、多条交会的声线所测取的波速及波幅的异常加以判定。）桩内砼强度的测量（）桩内砼总体平均强度的推算 当根据检测结果确认桩砼均匀性较好时，可用平均声速推算平均强度。（）缺陷区强度的估算及桩纵剖面逐点强度的估算采用“声速衰减”综合法，即是用声速、衰减两项参数与强度建立相关关系，从而可消除砼配合比和离析等因素的影响。,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基础规范“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，并不少于根”。1.垂直静载试验准备）基本要求（安全可靠、经济、选择

38、合适的加载系统）加载量确定:加载量不低于破坏荷载或最大加载量的.倍。）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）据记录绘制曲线；3.破坏、极限及容许荷载的确定）破坏荷载确定:当试桩全部下沉量已大于毫米，同时这一阶段下沉量大于前一阶段下沉量倍，或者这一阶段下沉量大于前一阶段下沉量倍但在小时不休止时，其

39、荷载即为破坏荷载。）极限荷载确定:在破坏荷载前一阶段累计荷载即极限荷载。）容许荷载的确定:极限荷载除以安全系数即为容许荷载。,（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.极限荷载的确定（分连续和循环加载）,二.基桩高应变动力检测（凯斯法）P95.基本原理：凯斯法以现代波动理论为基础，借助于现代的振动测量和信号处理技术，在锤击桩的过程中，检测桩头的受力和运动响应信息，较全面的考虑桩和土及其相互作用的各种因素，通过复杂的运算，获得桩的承载力。.检测仪器及

40、设备.检测方法1）凯斯法对桩头的处理要求：桩头顶面应水平、平整，桩头中轴线与桩身中轴线应重，桩头截面积应与原桩身载面积相同，桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上。距桩顶1倍桩径范围内，宜用厚度为35mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于150mm。桩顶应设置钢筋网片23层，间距60100mm。桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高12级，且不得低于C30；桩顶应设置桩垫，并根据使用情况及时更换；桩垫宜采用胶合板、木板和纤维板等材质均匀的材料。.基桩承载力判定）现场测量信号的判读 凯斯法在现场测量的直接结果是取得一条力波曲线和一条速度波曲线。）凯斯

41、法判定基桩承载力.凯斯法适用范围和优点）适用范围：仅限于中、小直径的桩。）优点：凯斯法有完整的理论体系，测试较简单，尤其对打入桩。,第四章 桥梁上部结构检测第一节 桥梁支座和伸缩装置试验检测一.桥梁支座P102 简易垫层（用于小桥涵）桥梁支座类型 钢板、钢筋砼、铸钢或不锈钢 橡胶支座（用于大中桥）（一）板式橡胶支座检测1.板式桥梁橡胶支座的构造特性胶类：天然和合成胶 天然胶（适用温度：3560）氯丁胶（适用温度：2560）三元乙丙胶（适用温度：6060）构造特性：板式桥梁橡胶支座通常由若干层橡胶片与以薄钢板为刚性加劲物组合经硫化牢固的粘合为一体。,2.板式桥梁橡胶支座的检测项目（三部分）1）支

42、座力学性能检测项目：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70 MP2）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1.0 MP在承压板四角对称安装四只位移计；进行预压：将压应力以（）MP/S的速率连续地增至平均压应力=10 MP，持续2分钟，然后以连续均匀的速度

43、将压应力卸至1.0 MP，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1.0 MP开始，将压应力以（）MP/S的速率均匀加载至4 MP，持续2分钟后，采集支座变形值，然后以同样速率每2 MP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1.0 MP。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，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。,理论弹模值计算：E=5.4GSS(

44、S2)（1）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：LOaLOb/2(LOa+LOb)圆形：d0/4,3）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（）MP/S的速率连续地增至平均压应力=10 MP，绘制应力-时间图，并在整个抗剪试验过程中保

45、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（）MP/S的速率连续地施加水平剪应力至剪应力=1.0 MP，持续分钟，然后以连续均匀的速度卸至剪应力为0.1 MP，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=0.1 MP开始，每级剪应力增加0.1 MP，持续法分钟，采集支座变形数据，至=1.0 MP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0.1 MP。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，

46、求出各级荷载作用下累计剪切应变值。实测抗剪弹量按公式计算.,注意：每对检验支座所组成试样的实测抗剪弹性模量G 为该试样三次加载所得到的三个结果的算术平均值。但各单项结果与算术平均值之间的偏差应不大于算术平均值的3%，否则应对该试样重新复核试验一次，如果仍然超过3%，应请试验机生产厂专业人员对试验机进行检修和检定,合格后重新进行试验。,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（）MP/S的速率连续地增至平均压应力=10 MP，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（）MP/S的速率连续地施加水平剪应力，当剪应力达到2 MP，持续分钟后，水

47、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（702）的温度下经72小时后取出，在标准温度（235）下，停放48小时后，在标准温度（235）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。计算见式 tg=/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520

48、1-2硅脂油；（2）将压应力以（）MP/S的速率连续地增至平均压应力，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（）MP/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：=/=H/A0=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（）MP/S的速率连

49、续地增至平均压应力，绘制应力-时间图，持续分钟后，以连续均匀的速度卸载至压应力为1.0MP，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（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，使其达到预期转角的正切值（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.判定规则 1）实测的抗压弹模与容许值偏差在之内，则满足要求；2）实测的抗剪弹模与容许值的偏差在之内，则满足要求的；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，

50、卸载后，支座变形恢复正常，则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之内，则满足要求；5）实测剪切角正切值符合容许剪切角正切值，则认为是满足要求的；6）在不小于的压应力时，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，则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，则认为是满足要求的；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，则认为转角满足要求；9）三块（或三组）试样中，有两块（或两组）不能满足要求时，则认为该批产品不合格。若有一块（或一组）不能满足要求，则应重新抽