桥梁上部结构试验钢结构检测

第六节钢结构试验检测一、构件焊接质量检验桥梁建造工程中许多构件需焊接加工。根据焊接工序的特点，检验工作一般分成三个阶段，即焊前检验、焊接过程中检验和焊后成品的检验。（1）焊前检验焊前检验是指焊接实施之前准备工作的检验，包括原材料的检验、焊接结构设计的鉴定及其他可能影响焊接质量因素的检验（如焊工考试、电源的质量、工具和电缆的检查）。检验应根据图纸要求和相应的国家标准及行业标准进行。(2)焊接过程中的检验在焊接过程中主要检验焊接规范、焊缝尺寸和结构装配质量。1)焊接规范的检验焊接规范是指焊接过程中的工艺参数，如焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊条（焊丝）直径、焊接的道数及层数、焊接顺序、能源的种类和极性等。①手工焊规范的检验。一方面检验焊条的直径和焊接电流是否符合要求，另一方面要求焊工严格执行焊接工艺规定。②接触焊规范的检验。③气焊规范的检验。2)焊缝尺寸的检查焊缝尺寸的检查应根据工艺卡或行业标准所规定的要求进行。一般采用特制的量规和样板来测量。3)结构装配质量的检验在焊接之前进行装置质量检验是保证结构焊成后符合图纸要求的重要措施。对装配结构应作如下几项检查：①按图纸检查各部分尺寸、基准线及相对位置是否正确，是否留有焊接收缩余量和机械加工余量。②检查焊接接头的坡口型式及尺寸是否正确。③检查点固焊的焊缝布置是否恰当，能否起到固定作用，是否会给焊后带来过大的内应力。并检查点固焊缝的缺陷。④检查焊接处是否清洁，有无缺陷（如裂缝、凹陷、夹层）。二、焊后成品的检验用外观检测法检测表面缺陷，内部缺陷用超声波探伤和射线探伤检测。外观检测是一种手续简便而应用广泛的经验方法，外观检查主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般是通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检验。检查之前，必须清除焊缝附近10~20mm上的所有飞溅及其他污物。在清除焊接渣时，要注意焊渣覆盖的情况。因此，应在该处仔细地检查是否有裂纹。对合金钢的焊接产品作外部检查，必须进行两次，即紧接着焊接之后和经过15~30d以后。对未填满的弧坑应特别仔细检查，因该处可能会有星形散射状裂纹。若焊缝表面出现缺陷，焊缝内部便有存在缺陷的可能。焊缝尺寸的检查可采用前面介绍的量规和样板进行。三、钢材焊缝无损探伤(1)超声波探伤1)探伤原理超声波脉冲从探头射入被检测物体，如果其内部有缺陷，缺陷与材料之间便存在界面，则一部分入射的超声波在缺陷处被反射或折射；则原来单方向传播的超声能量有一部分被反射，通过此界面的能量就相应减少。这时，在反射方向可以接到此缺陷处的反射波；在传播方向接收到的超声能量会小于正常值，这两种情况的出现都能证明缺陷的存在。在探伤中，利用探头接收脉冲信号的性能也可检查出缺陷的位置及大小。前者称为反射法，后者称为穿透法。2)探伤方法①脉冲反射法。中脉冲发生器所产生的高频电脉冲激励探头的压电晶片振动，使之产生超声波。超声波垂直入射到工件中，当通过界面、缺陷和底面时，均有部分超声波反射回来，这些反射波各自经历了不同的往返路程回到探头上，探头又重新将其转变为电脉冲，经接收放大器放大后，即可在荧光屏上显现出来。其对应各点的波型分别称为始波(A’)、缺陷波(F’)和底波(B’)。当被测工件中无缺陷存在时，则在荧光屏上只能见到始波A’和底波B。缺陷的位置可根据各波型之间的间距之比等于所对应的工件中的长度之比求出。横波脉冲反射探伤：当入射角不等于零的超声波入射到固体介质中，且超声波在此介质中的纵波和橫波的传播速度均大于在入射介质中的传播速度时，则同时产生纵波和横波。又由于材料的弹性模量E总是大于剪切模量G，因而纵波传播速度总是大于横波的传播速度。根据几何光学的折射规律，纵波折射角也总是大于横波折射角。当入射角取得足够大时，可以使纵波折射角等于或大于90°，从而使纵波在工件中消失，这时工件中就得到了单一的横波，故称之为横波脉冲反射探伤。横波入射工件后，遇到缺陷时便有一部分被反射回来，即可以从荧光屏上见到脉冲信号。②穿透法。穿透法是根据超声波能量变化情况来判断工件内部状况的，它是将发射探头和接收探头分别置于工件的两相对表面。发射探头发射的超声波能量是一定的，在工件不存在缺陷时，超声波穿透一定工件厚度后，在接收探头上所接收到的能量也是一定的；而工件存在缺陷时，由于缺陷的反射使接收到的能量减小，从而断定工件存在缺陷。根据发射波的不同种类，穿透法有脉冲波探伤法和连续波探伤法两种。穿透法探伤的灵敏度不如脉冲反射法高，且受工件形状的影响较大，但较适宜检查成批生产的工件。如板材一类的工件，可以通过接收能量的精确对比而得到高的精度，宜实现自动化。(2)射线探伤射线探伤是利用射线可穿透物质和在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照相法探伤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基础进行探伤的。是平行射线束透过工件的情况。从射线强度的角度看，若照射在工件上的射线强度为J0，由于工件材料对射线的衰减，穿过工件的射线被减弱至Jc。当工件存在缺陷时，图(a)的A，B点，因该点的射线透过的工件实际厚度减少，则穿过的射线强度Ja,Jb。比没有缺陷的C点的射线强度大一些。从射线对底片的光化作用角度看，射线强的部分对底片的光化作用强烈，即感光量大。感光量较大的底片经暗室处理后变得较黑，如图(b)中A，B点比C点黑。因此，工件中缺陷通过射线在底片上产生黑色的影迹，这就是射线探伤照相法的探伤原理。2)X射线探伤照相法的工序①确定产品的探伤位置和对探伤位置进行编号。在探伤工作中，抽查的焊缝位置一般选在：a。可能或常出现缺陷的位置；b．危险断面或受力最大的焊缝部位；c．应力集中的位置。对选定的焊缝探伤位置必须按一定的顺序和规律进行编号，以便容易找出翻修位置。②选取软片、增感屏和增感方式。探伤用的软片一般要求反差高、清晰度高和灰雾少。增感屏和增感方式可根据软片或探伤要求选择。③选取焦点、焦距和照射方向。照射方向选择最佳透照角度。④放置铅字号码、铅箭头及象质计。⑤选定曝光规范。曝光规范要根据探伤机型事先作出，探伤时按工件的厚度和材质选取。⑥进行暗室处理。⑦焊缝质量的评定。根据图纸中的技术要求或行业标准确定验收。四、高强螺栓及组合件力学性能试验(1)扭剪型高强螺栓连接副预拉力复验方法1)复验用的螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取，每批应抽取5套连接副进行复验。2)连接副预拉力可采用各类轴力计进行测试。3)试验用的电测轴力计、油压轴力计等计量器具，应在试验前进行标定。4)采用轴力计方法复验连接副预拉力时，应将螺栓直接插入轴力计。紧固螺栓分初拧、终拧两次进行，初拧应采用手动扭矩扳手或专用定扭电动扳手；初拧值应为预拉力标准值的50%左右。终拧应采用专用电动扳手，至尾部梅花部拧掉时，读出预拉力值。5)每套连接副只应做一次试验，不得重复使用。在紧固中垫圈发生转动时，应更换连接副，重新试验。6)复验螺栓连接副的预拉力平均值应符合表的规定；其变异系数应按下式计算，并应小于或等于100%。式中：δ——紧固预拉力的变异系数；σP——紧固预拉力的标准差；P——该批螺栓预拉力平均值，kN。%100Pp(2)高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数的复验方法1)复验用螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取，每批应抽取8套连接副进行复验。2)连接副扭矩系数复验用的计量器具应在试验前进行标定，误差≤2%。3)每套连接副只应做一次试验，不得重复使用。4)连接副扭矩系数的复验应将螺栓穿人轴力计，在测出螺栓预拉力P的同时，应测定施加于螺母的施拧矩值T，并应按下式计算扭矩系数K。式中：T——施拧扭矩，N·m;d——高强度螺栓的螺纹规格（螺纹大径），mm;P——螺栓预应力，kN。5)进行连接副扭矩系数试验时，螺栓预拉力值应符合表2.2.37的规定。PdTK3)高强度螺栓连接抗滑移系数试验方法1)基本要求①制造厂和安装单位应分别以钢结构制造批为单位进行抗滑移系数试验。制造批可按单位工程划分规定的工程量每2000t为一批，不足2000t的可视为一批。选用两种及两种以上表面处理工艺时，每种处理工艺应单独检验。每批三组试件。②抗滑移系数试验应采用双摩擦面的二栓或三栓拼接的拉力试件。③试验用试件应由金属结构厂加工，试件与所代表的钢结构件应为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态，并应用同批同一性能等级的高强度螺栓连接副，存放环境相同。④试件钢板的厚度tl，t2应根据钢结构工程中代表性的板材厚度来确定，宽度b规定见表2.2．318所示。⑤试件板面应平整，无油污，孔和板的边缘无飞边、毛刺。2)试验方法①试验机误差应在1%以内。②试验用的贴有电阻片的高强度螺栓、压力传感器和电阻应变仪应在试验前用试验机进行标定，其误差应在2%以内。③试件的组装顺序应符合下列规定：A，先将冲钉打入试件孔定位，然后逐个换成装有压力传感器或贴有电阻片的高强度螺栓，或接成同批经预拉力复验的扭剪型高强度螺栓。B．紧固高强度螺栓应分初拧、终拧。初拧应达到螺栓预拉力标准值的50%左右。终拧后，螺栓预拉力应符合下列规定：a．对装有压力传感器或贴有电阻片的高强度螺栓，采用电阻应变仪实测控制试件每个螺栓的预拉力值应在0.95P~1.05P之间；b．不进行实测时，扭剪型高强度螺栓的预拉力（紧固轴力）可按同批复验预拉力的平均值取用。C．试件应在其侧面划出观察滑移的直线。④将组装好的试件置于拉力试验机上，试件的轴线应与试验机夹具中心严格对中。⑤加荷时，应先加10%的抗滑移设计荷载值，停1min后，再平稳加荷，加荷速度为3~5kN/s。直拉至滑动破坏，测得滑移荷载N。⑥在试验中当发生以下情况之一时，所对应的荷载可定为试件的滑移荷载：a．试验机发生回针现象；b．试件侧面划线发生错动；c．X-Y记录仪上变形曲线发生突变；d．试件突然发生“嘣”的响声。⑦抗滑移系数，应根据试验所测得的滑移荷载和螺栓预拉力的实测值，按下式计算。式中：Nv——由试验测得的滑移荷载，kN；nf——摩擦面面数，取2；——试件滑移一侧高强度螺栓预拉力实测值c或同批螺栓连接副的预拉力平均值，之和（取三位有效数字），kN；m——式件一侧螺栓数量。miifvPnN1miiP1五、漆膜厚度现场检测漆膜厚度测试一般有两种方法，即杠杆千分尺法和磁性测厚仪法。(1)仪器设备磁性测厚仪，精确度为2μm。(2)检测步骤1)调零。取出探头，插入仪器的插座上。将已打磨未涂漆的底板（与被测漆膜底材相同）擦洗干净，把探头放在底板上按下电钮，再按下磁芯。当磁芯跳开时，如指针不在零位，应旋动调零电位器，使指针回到零位，需重复数次。如无法调零，需更换新电池。2)校正。取标准厚度片放在调零用的底板上，再将探头放在标准厚度片上，按下电钮，再按下磁芯。待磁芯跳开后，旋转标准钮使指针回到标准片厚度值上，需重复数次。3)测量。取距样板边缘不少于1cm的上、中、三个位置进行测量。将探头放在样板上，按下电钮，再按下磁芯，使之与被测漆膜完全吸合，此时指针缓慢下降，待磁芯跳开表针稳定时，即可读出漆膜厚度值。取各点厚度的算术平均值为漆膜的平均厚度值。第七节悬吊结构试验检测悬吊结构桥梁主要包括斜拉桥和悬索桥（吊桥）。斜拉桥和悬索桥均为高次超静定结构，施工过程存在多次体系转换。而这两种桥型跨径一般较大，结构受力变形非线性关系显著，影响结构受力变形的因素复杂，要保证桥梁的几何线型和内部受力达到设计要求的合理状态，其质量检验和施工中的监控检测十分重要。一、斜拉桥施工控制与测试斜拉桥型式、构造、施工方法多变。对特定的斜拉桥，其施工方法选定以后，应对各施工阶段的内力、变形和几何位置进行理论分析，并根据施工各阶段的实测值对下一阶段内力变形的预测值进行调整，从而实现斜拉桥的施工控制。(1)结构分析1)结构分析时要选用合理的计算图式，考虑施工过程中结构的逐步形成和体系转换、临时支承的设置和卸除，以及结构各部分的强度增长，合理估计主梁架设过程中各阶段的施工荷载。对于直桥施工控制计算采用平面分析即可，对位于平曲线上的斜拉桥施工