超声回弹法在检测桥梁中的技术应用研究.pdf

2010年第6期
n1? ty
8
第36卷总第158期
Sichuan Building Materials
2010年12月
超声回弹法在检测桥梁中的技术应用研究
孙万洋
(扬州兆通工程咨有限公司,江苏扬州25002)
摘要:随着交通经济的发展,大部分道路桥梁受到12动力试验
不同程度的破坏,在了解道路桥梁的破坏程度以及确定加
桥梁结构的动力试验是研究桥梁结构的自振特性和车
固方法中,试验检必不可少。本文介绍了桥業试验检辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性,其测试数据是判
的一般方法,并通过エ程实例评细阐述了超声回弹法在检断桥梁结构运营状况和承載特性的重要指标。众所周知,
测桥梁中的技术应用。
桥梁在设计时,要避免外界的强迫振动源,如风、车辆等
关键词:桥梁;试验;检测;超声回弹法
的频率与桥跨结构的自振频率相等,否则会引起过大的共
中图分类号:U442
文献标识码:B
振振幅危及桥梁的使用安全。同理,当车辆以某一速度通
文章编号:1672-4011(2010)06-0081-02
过桥面时,桥跨的动挠度和动应力最大,那么,此时的车
0前言
速称为临界车速。由临界车速引起的共振将产生动力扩大
效应并直接影响到桥梁的安全使用,通常用冲击系数表示
近年来,我国大批既有桥梁相继进人老化时期,为了这种扩大效应。桥梁的动力试验,主要是围绕冲击系数做
确保桥梁结构的安全运营,对桥梁检测工作提出了更高的文章,实际的的动力试验包括以下内容
要求,桥梁检测工作亦由此愈发显得重要。目前国内外在
(1)测定桥跨结构在车辆荷载下的强迫振动特性,如
桥梁检测方面出现了许多现代检测技术与检测方法,桥梁冲击系数、强追振动類率、动位移和动应力等。
常用试验方法有静载试验、动力试验、无损检测。而在现
(2)测定桥跨结枃的自振特性,如自振频率、振型和
有的无损检测方法,超声回弹综合法应用最为广泛。超声阻尼特性等。桥跨结构的动力试验,首先必须使结构产生
回弹综合法借助于混凝土试块的抗压强度和非破损参数间振动,然后通过仪器记录下结构的振动时程曲线,再通过
的相关关系建立的曲线,即超声回弹综合法测强曲线,再专门的FT(快速傅立叶转换)仪器,分析出结构的各项
根据实际回弹和超声结果推断结构混凝土强度
振动特性。有两种方法可模拟外界对结构的动力激振,这
其中包括稳态激振和脉动激振。稳态激振包括以一辆或多
桥梁试验检测基本方法
辆并行满载车列以不同速度过桥或在桥上制动。而脉动激
振可直接利用外界随机振源。动力分析设备越来越先进
1.1静裁试验
具有丰富经验的工程师可直接分析输出结果。但与之同时
混凝土桥梁的静載试验,一般需进行以下测试内容
的理论分析,与实际情况仍存在相当的差别。在进行动力
1)结构的竖向挠度、侧向挠度和扭转变形。每个跨试验时,应注意结构控制截面上的实测最大动应力、动挠
度内至少有三个测点,并取得最大的挠度及变形值,同时度和最低标准限值应小于标准的容许值。否则容易对桥梁
观测支座下沉值。有时测试也为了验证所采用的计算理论,结构造成损坏
要实测控制截面的内力和挠度纵向和横向影响线;
(?)记录控制截面的应力分布,并取得最大值和偏酸1.3无检测技术
传统的无损检测技术得到了较大的发展,目前已有超
特性。沿面高度不少于五个测点,包括上、下終和截面声回弹法检测、红外检测、沖击回波检测、光干涉,脉冲
和主拉应力,此时需将应变计布成应变花;
(3)支座的伸缩、转角,支座的沉降;墩顶位移及转的外观及部分结构特性进行监测,可以对桥梁局部关键构
角
件,节点可以进行较为合理的损伤的判断,本文主要介绍
4)仔细观察是否已出现裂鍵,出现初始裂缝时所加超声回弹法的检测应用。
的荷载,仔细察明裂缝出现的位置、方向、长度、宽度及2工程概况
卸载后闭合情况。如果结构的控制截面变形、应力或裂缝
扩展,在尚未加到预计最大试验荷载前,已提前达到或超
某大桥建成于1965年,主桥长645m。在2010年对大
过设计标准的允许值,应立即停止加载,同时注意观察裂桥桥面进行维修时,施工方在对大桥进行检测时发现部分
缝扩展情况,撤离仪器和人员;
行车道板底面边缘处由于桥面雨水的渗漏,板底混凝土剥
(5)仔细观察卸载后的残余変形。对于特殊结构而言,落致使部分钢筋外露,发生外露钢筋腐蚀的情况。因此需
如悬索桥和斜拉桥,尚需观察索力和塔的变位并进行支座要对行车道板混凝土强度进行测定。
的测定。混凝土桥的静载试验,对关键控制截面的测试,2.1检测设备与方法
严格在该截面影响线上加载标准荷载车队,以确定标准车
主要检测设备有同济大学声学研究所研制的多功能超
辆在桥上的轮位位置。除了对加载车辆的轮位有所控制外,声检测系统;天津建筑仪器;山东乐陵市回弹仪厂生产的
试验时温度是一个重要因素。通常而言,温度变化一摄氏ZC3-A型数学回弹仪。根据超声回弹综合法检混凝土强
度,混凝土构件将产生十个微应变的变形,对于50号混凝度的要求,对桥面行车道板的强度进行了检测。
土,相应于0.35h中的应力误差。因此应做好温度补偿和22专用测强曲的建立
收缩补偿块等工作,以直接或接消除温度及收缩的影响。
该大桥的行车道板当年采用相当C20强度等级的卵石
万方数据