文章编号:100021506(2004)0420054204
超声波检测钢管混凝土拱桥密实度的试验研究
刘永前1,张彦兵2,邹振祝2
(1.北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;2.石家庄铁道学院大型结构研究所,石家庄050043)
摘 要:对超声波检测钢管混凝土拱桥的缺陷进行了分析,在改进常规检测方法的基础上,提出了一种有效的钢管混凝土拱桥现场超声波定量检测的方法,其主要特点是以实体参照物进行测量参数的标定及测试,实践证明该方法精确可行.最后结合深圳市北站大桥超声波检测的实例进行分析,并对现场测试的具体问题提出建议.
关键词:土木建筑结构;钢管混凝土拱桥;超声波;检测;混凝土密实度中图分类号:U446 文献标识码:B
Study of U ltrasonic Detection and Evalu ation for
the Def iciency of Concrete-Filled Steel Tube Arch B ridge
L IU Yong-qian 1,ZHA N G Yan-bi ng 2,ZO U Zhen-z hu 2
(1.School of Civil Engineering and Architecture ,Beijing Jiaotong University ,Beijing 100044,China ;2.Structual Health Moritoring and Contoral Institute Shijiazhuang Railway Institute ,Shijiazhuang 050043,China )
Abstract :The defect of concrete-filled steel arched bridge is analyzed by ultrasonic detection in this pa 2per.Through improving the conventional test method ,an effective ultrasonic quantity detection method used in field concrete-filled steel arched bridge is proposed.The chief character is that the cali 2bration and test of measuring parameter proceeds in response to the entity reference object.The experi 2ence approves that the test method is precise and feasible.Finally ,analysis is done associate with the ultrasonic detection example of north-station-bridge in Shenzhen city ,and suggestion is offered accord 2ing to the specific problem of field test.
K ey w ords :architecture structure ;civil construction structure ;ultras onic wave ;detection ;concrete density
钢管混凝土拱桥以其结构受力合理,核心混凝土在三向压应力的作用下,其强度、韧性及其抵抗变形能力都得以大大提高,近年来在桥梁界正日益受到青睐.随着国内钢管混凝土拱桥的日益增多,钢管内混凝土的密实度已逐渐成为工程质量控制的重要指标.由于受施工工艺的限制,即使采用特种膨胀混凝土,也会出现塌落、脱粘等现象,形成不易直接观测的缺陷,并将直接影响桥梁的工作性能.非金属超声波探测技术是近年来发展非常快的一项实用技术,通过人工发射的弹性波以不同的频率在结构内
部传播并通过仪器接收,分析其信号的变化即可了解结构的缺陷分布情况.超声波探测对被测结构没有损伤,且简便易行,从而成为钢管混凝土无损探伤的主要方法之一.
1 主要测试方法及原理
近年来,我国相继制订了有关超声波检测混凝土缺陷的技术规程[1,2],但并不能直接应用于钢管混凝土拱桥的检测,主要是由于外部钢管及内部混凝土不同介质的影响限制了超声波的传播方式,通
收稿日期:2004201206
作者简介:刘永前(1969—
),男,山西原平市人,副教授,博士生.em ail :lyqwnlzy @https://www.doczj.com/doc/217444375.html, 邹振祝(1937—
),男,山东威海人,教授,博士生导师.第28卷第4期2004年8月 北 方 交 通 大 学 学 报JOURNAL OF NORTHERN J IAO TON G UN IV ERSIT Y
Vol.28No.4
Aug.2004
常认为可能的声波传播途径如图1所示
.
(a )密实状态下的透射和绕射 (b )脱离状态下的折射 (c )空洞状态下的绕射 (d )复杂状态形式
图1 可能的声波传播途径
Fig.1 The possible propagation path of acoustic wave
采用超声法进行钢管混凝土的缺陷检测主要有以下几种方法.
(1)首波声时法
当探头的接受端接受首波是最短途径声时,通过检测超声波声时大小,即可判断声波途径.超声波既可以沿径向穿过钢管壁、核心混凝土、钢管壁达到另一端的接受探头(假设这一声时为t 1),也可以沿着钢管壁的半周方向传至另一端的接受探头(假设这一声时为t 2),见图1(a ).显而易见,利用首波声时法进行检测的前提条件是t 1 (2)首波频率法 超声波探伤仪的发射端产生固定频率的脉冲波,在其传播过程中,由于介质的非均匀性以及内部缺陷的存在,频率越高,衰减越大,反之,衰减越小.均匀性越差的混凝土或存在缺陷的混凝土将使高频率波衰减,到达接收探头的波大多数为较低频率的波,而密实的无缺陷的混凝土则首波频率相对较高.针对这一特点,可以确定存在缺陷的混凝土将使高 频率声波衰减为较低频的波,故可根据首波频率判断混凝土的密实性及缺陷. (3)波形识别法 通过判断脉冲波波形畸变程度,来判断钢管混凝土内部是否存在缺陷.超声波仪发射的脉冲正弦或余弦波在传播过程中若遇到界面,特别是固—气界面会发生反射、绕射现象,反射或绕射后的波与原脉冲波叠加后即产生波干扰,使波形发生畸变. 2 钢管混凝土拱桥超声波定量检测 2.1 常见的钢管混凝土缺陷形式 目前流行的钢管混凝土拱桥的施工多采用由拱脚向拱顶反向泵注混凝土的方法,采用“大流动度” (塌落度大于18)的微膨胀混凝土.随着施工工艺的日趋成熟,混凝土内部的缺陷情况得到了有效的控制,常见的钢管混凝土缺陷的主要存在形式如图1(b )、(c )、(d )所示.最主要的缺陷为图(b )所示的混 凝土粘脱现象[3]. 2.2 利用首波声时法进行定量检测的原理 如前所述,钢管混凝土拱桥灌注过程中最常出现的缺陷情况是由于混凝土自重产生的上部混凝土与钢管壁垂直方向脱离现象.而通过试验证明一般沿钢管水平方向或拱脚处的混凝土是密实的.根据一般工程中钢管混凝土的设计强度要求,混凝土的声速取值范围大致为3600～4900m/s ,钢材的声速取5700m/s ,则t 1/t 2=0.7409～0.9947.由此可见,只要混凝土与钢管粘结密实,声波沿钢管壁传播的时间总是落后于声波穿透钢管混凝土的时间,这样才有可能使穿透钢管混凝土的超声波首波不受沿钢管壁到达的超声波的影响[4]. 假设钢管壁厚为d 、内径为D ,混凝土缺陷部分的厚度为X ,超声波在通过钢管时的传播速度为 V g ,通过混凝土的传播速度为V h ,通过空气时的传 播速度为V k ,超声波穿过无缺陷钢管混凝土的时间为t ,声波穿过有缺陷钢管混凝土的时间为t ′,则有 t =2d V g + D V h ,t ′= 2d V g + D -X V h +X V k ,从而推出 X = (t ′-t )V h V k V h -V k (1) 2.3 现场测量参数的标定方法 现场检测过程中,最重要的环节是测量参数的标定工作,只有取得准确的t 、t ′、V h 、V g 、V k 值,式 (1)的计算结果才能准确有效.笔者结合三峡莲沱 桥、济南顺河桥、深圳北站桥以及深圳芙蓉桥的测试工作,进行了以下试验: (1)通过制作不同类型缺陷的足尺钢管混凝土 试件,进行缺陷类型的标定,以确定首波声时法的通用性. (2)针对混凝土脱粘这一典型的缺陷形式,制作 5 5第4期 刘永前等:超声波检测钢管混凝土拱桥密实度的试验研究 密实和有脱粘现象两种对比性足尺试件,同时制作 同强度的混凝土标准试件,采用固定测试仪器进行标定以确定t 、t ′、V h 、V g 、V k ,同时确定测试方法的误差范围. (3)针对实体钢管混凝土拱桥,以拱脚以及拱顶的横向水平截面作为主要试验控制截面,并假定该截面混凝土密实,确定V h 、V g 的参数值,同时确定测试方法的误差范围. 通过大量的试验结果表明,现行钢管混凝土的泵送工艺,钢管混凝土出现较大空洞的可能性非常小,以拱脚以及拱顶的横向水平截面作为密实截面测定的t 、V h 值最为简捷真实.实践证明,在现场测试工作中,这种以实体参照物进行的标定及测试其结果完全满足一般工程测试精度的要求,而以试件或足尺模型进行标定的方法不仅工作繁琐,而且由于受力状态以及材料性能(强度、弹性模量、收缩和徐变随时间的变化规律等)以及测试工作状态等方面与实体测试对象存在不同程度的差异,故其测试结果并不理想. 同时通过实际测试比较,在条件有限的情况下,如不易测取较为准确的V h 值,考虑到V h 远大于 V k ,也可将式(1)简化,进行近似结果分析. X =(t ′-t )V k (2) 3 检测实例 深圳市北站大桥位于市区八卦三路至田贝四路 路段,主桥跨径L =150m ,矢跨比1/4.5,拱轴线采用悬链线,拱轴系数1.167,为门构式下承系杆拱桥,双拱肋采用目前流行的钢管混凝土,两肋间为双向双车道,大桥结构如图2所示. (1)检测目的 ①钢管内核心混凝土是否存在空管、空洞;②定量测试钢管内混凝土脱粘的缝值厚度X. (2)测点布置 分别取拱脚及2/8L ～5/8L 截 面作为测试截面,以各截面的水平方向作为参考基准.每个断面取4个测试方向,具体布置如图3所示.试件标定结果V h =4353m/s 、V k =323m/s. (3)检测结果 2/8L 、4/8L 及5/8L 跨断面存 在混凝土上部脱粘现象,整个大桥混凝土灌注质量良好,通过对部分超声探测点进行钻孔对比,与测试结果基本一致,部分测试结果如表1所示,测试过程中的典型波形图如图4所示 . 图2 深圳市北站大桥结构示意图 Fig.2 Schematic plan of north-station-bridge of Shenzhen City 图3 探头布置位置 Fig.3 Layout position of probe 图4 典型测试波形图 Fig.4 Typical test oscillogram (4)现场检测的几点建议 测试前最好进行测 量参数的标定试验,以尽可能准确地确定相关计量参数,同时选定最佳的测试仪器及测试方法.测点布置时尽量包含拱脚截面,各测试截面应设有水平测点,以此二者作为密实度参考值,同时选取测试断面时应避开钢管内部复杂结构断面,如横隔板处,以便于波形的测读和分析.尽量选取测试频率较高的测试仪器,以提高的声波的测读精度,同时测试半径及 6 5北 方 交 通 大 学 学 报 第28卷 表1 实测数据表 Tab.1 Measured value 测 点平均声时/μs X/mm钻孔检查/mm密实情况 2/8L 截面1-1 截面3-3 203.3 204.7 0.00 0.48 0.00 0.51 脱粘 3/8L 截面1-1 截面2-2 203.8 203.6 0.00 -0.07 0.00 0.00 密实 4/8L 截面1-1 截面2-2 195.7 197.3 0.00 0.54 0.00 0.47 脱粘 5/8L 截面1-1 截面3-3 201.1 201.9 0.00 0.27 0.00 0.26 基本密实 测点的定位要尽可能精确.测试时应尽可能避开噪声及其它电磁干扰;测试导线要尽量短,测点应去漆并清洗干净,同时耦合剂应涂抹均匀密实. 4 结语 实践证明,采用超声波技术对钢管混凝土拱桥的缺陷进行检测,用声速、典型波形等声学参数评价钢管混凝土的密实度是有效可行的,但目前国内桥梁界尚无规范的技术标准.本文作者提出了一种有效的钢管混凝土拱桥现场超声波定量检测的方法,其主要特点是以实体参照物进行测量参数的标定及测试,相对于传统的针对试件进行参数标定的检测手段,该方法运用简捷且具有较高的准确性.由于超声法测试的特点所致,其现场测试易受多种因素的干扰,这里提供一些实践经验,有利于进一步提高测试精度. 参考文献: [1]中国工程建设标准化协会.超声法检测混凝土缺陷技术 规程[M].北京:中国计划出版社,1992. Standard of China Association for Engineering Construction Standardization.Technical Regulation of Ultrasonic Detec2 tion on Concrete Defect[M].Beijing:China Planing Press, 1992.(in Chinese) [2]国家建筑工程质量监督检验中心.混凝土无损检测技术 [M].北京:中国建材工业出版社,1994. National Center for Quality Supervision and Test of Build2 ing Engineering.Concrete Nondestructive Examination Technique[M].Beijing:Chinese Building Material Indus2 try Press,1994.(in Chinese) [3]于天来,肖生智,李亚平,等.钢管混凝土超声波检测试 验[J].东北林业大学学报,1997,25(3),56-59. Y U Tian-lai,XIAO Shen-zhi,L I Y an-ping et al.Ultras onic Examination of Steel T ube C oncrete[J].Journal of Northeast Forestry University,1997,25(3),56-59.(in Chinese) [4]文国华,张腊春,陈强,等.钢管混凝土拱肋超声波检测 及混凝土密度质量评判[J].湖南城建高等专科学校学报,2001,10(3):1-3. WEN Guo-hua,ZHAN G La-chun,CHEN Qiang,et al. J udgement on Supersonic S ounding of Concrete-Filled Steel Tubular Arch Rib and Quality of Density of Concrete[J]. Journal of Hunan Urban Construction College,2001,10 (3),1-3.(in Chinese) 75 第4期 刘永前等:超声波检测钢管混凝土拱桥密实度的试验研究 大连中心·裕景（公建）ST2塔楼大支撑钢管混凝土施工方案 编制： 审核： 批准： 大支撑钢管混凝土施工方案 一、工程概况 大连中心?裕景ST2塔楼为巨型框架核心筒结构，核心筒为钢筋混凝土剪力墙结构，核心筒外框架竖向结构由5根钢-混巨型柱、10根普通型钢柱及与其斜向联系的矩形钢管大支撑组成。其中大支撑截面尺寸（H*B*t1*t2）最大为2300*700*100*35，最小为900*700*35*35。 钢结构深化设计在大支撑上开设灌浆圆孔，如下图共两种形式，其中A位于矩形大支撑上翼缘板靠近筒外钢柱处，直径230mm；B位于K形节点大支撑内侧腹板靠近组合巨柱处，直径250mm。 由于大支撑内有隔板结构形状复杂，且相邻孔之间间距一般跨越2-3层、砼振捣困难，拟采用具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性好的自密实混凝土进行此大支撑钢管混凝土施工，混凝土强度等级C40。 二、编制依据 1、《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159:2004 2、《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS 28:90 3、《自密实混凝土应用技术规程》CECS203:2006等 4、东北院施工蓝图、中建钢构施工深化设计图 三、基本技术特性 自密实混凝土是具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土。 应用于本工程的自密实砼基本技术性能指标及注意事项如下： 1)自密实性能等级三级，Tso(s)控制在3~20s之间，V漏斗通过时间在4~25s之间； 2)粗骨料最大粒径不大于20mm； 3)砂子采用中偏粗砂，含泥量≤1.5%，细度模度2.7~2.9； 4)外加剂采用大连市建科院聚羧酸DK-PC。 5)采用大连水泥厂水泥。 6)掺少量矿粉，水粉比控制在规范要求范围内。 7)到场的砼扩展度＞600mm，在650mm左右为佳，具体测坍落度时，将砼坍开后，垂直方向量砼直径，两方向平均值即为扩展度，两方向平均值不允许超过2cm。 8)到场砼测坍落度时，高度差（中心与边缘）不允许大于2cm。 四、施工部署及施工顺序 由于大支撑钢管混凝土工程量较小，且现场浇筑需要在灌浆孔部位提供施工工作面，故将此部分混凝土浇筑安排于灌浆孔下部相邻楼板层结构施工完毕之后，利用已施工完成楼板面、及布设在楼板面上的泵管，进行大支撑钢管砼泵送施工。 1、基本施工顺序如下： 2、施工顺序原则： 1)大支撑砼具体浇筑时间随塔楼整体结构进度、穿插施工，不占用总工期时间。 2)大支撑砼施工前，相关钢结构构件安装、焊接完毕，焊缝探伤及相关验收合格。 五、施工措施及注意事项 1、施工前，应将泵管接好，保证气密性，不允许漏水（只允许少量掺水），然后用砂浆润滑泵管。 2、大支撑钢管混凝土浇筑之前，应将管内异物、积水清除干净。 3、自密实砼的运输：应保持混凝土拌合物的均匀性，不应产生离析、分层和前后不均匀现象。运输时间符合规定要求，在90min内卸料完毕，当最高气温低于25℃时，运送时间可延长30min。 《钢管混凝土拱桥》-----钢管混凝土拱桥的施工方法 福州大学土木工程学院 2014年06月16日 钢管混凝土拱桥的施工方法 摘要： 钢管混凝土拱桥以其强度高、跨越能力大、施工便捷、经济效果好、桥型美观等优点在我国桥梁中得到了广泛应用。钢管混凝土结构，是桥梁建筑业发展的一项新技术。在桥梁方面，已以各种拱桥发展到桁架梁等结构形式，并发展到钢管混凝土作劲性骨架拱桥。其施工方法发展很快，已经应用的有无支架吊装法，支架吊装法，转体施工法等。 1、引言 钢管混凝土拱桥的发展与应用在我国仅有十余年的历史，但发展很快，已遍及全国广大地区，目前已经建成的就达80余座，在建的也有30余座。这主要是因为钢管混凝土组合材料的优越性决定的。关于钢管拱肋的加工、拼装、成拱、吊装工艺，对此类结构的施工技术、施工规范、质检和监理程序与指标、施工定额及管理等方面的研究和经验虽然有所积累，但仍不多见。广泛交流施工经验，研究制定和完善该类桥梁统一可行的规范规程，探讨其施工经济技术指标，是目前建造此类桥梁急待解决的课题之一。 从目前国内的钢管混凝土拱桥的施工实践来看，其施工方案主要有：无支架缆索吊装；少支架缆索吊装；整片拱肋或少支架吊装；吊桥式缆索吊装；转体施工；支架上组装；千斤顶斜拉扣索悬拼。以上除千斤顶斜拉扣索悬拼施工外其余施工安案都与普通混凝土拱桥安装类似，本文主要介绍钢管混凝土拱大桥的施工方法及其注意事项。 2、钢管混凝土拱桥的施工方法及其注意事项 钢管混凝土拱桥施工的主要环节包括：钢管拱肋的加工制作、钢管拱肋的架设、钢管混凝土的灌注、安装桥面系等。 2.1 钢管拱肋的加工制作 为了保证加工质量，拱肋通常在工厂制作。首先由定尺的钢板卷制成长(分段长度视运输条件而定)的单节直管，再根据设计拱轴线、预留拱度等进行放样、煨弯、焊接组成拱肋。出厂前在刚性平台上进行大样拼组，验收合格后进行初级防腐，然后分段出厂。应钢管焊接采用坡口焊，焊管对接的纵缝及上下钢管的环节均需错开。焊接时及时对焊缝收缩及日照温差引起的误差进行修正，以防误差积累。对每条焊缝要进行严格的探伤检查，发现问题及时处理，确保拱肋加工质量。 2.2 钢管拱肋的架设 钢管混凝土拱桥通常是先架设空钢管形成裸拱，再在其中灌注混凝土形成钢管混凝土拱；或再将其作为劲性骨架，在外部包上钢筋混凝土形成复合拱肋。钢管拱肋的架设可以根据不同的施工条件采用不同的施工方法，主要有搭支架施工法、无支架缆索吊装法、平转法、竖转法、以及多种方法的综合运用的施工方法。 2.2.1 搭支架施工法 搭支架施工法就是在桥位处按照钢管拱肋的设计线型加预拱度，拼装好支架，在支架上就位拼装、焊接成拱的施工方法。支架可采用满堂式、或者分离式、或者两种方式的结合。如：三峡莲沱大桥的两边跨、天津彩虹大桥等。 支架的设置按拱肋的轴线和段接头位置及高程，在精确定位后，就每个段接头的高度设计相应的支架高度（该高度考虑了支架、支承结构的变形和施工预拱度），经计算确定支架的形式和材料，满足强度、稳定及刚度要求，支承处圆弧和坡度应和该处的拱肋设计完全吻合，以保证较大的支承面积和钢管拱肋的稳定。吊装时用索道吊运到位初步控制合格后，拱肋的一端采用焊搭板螺栓联接，另一端用两道临时缆风护设稳定，合拢段在准确测量出实际的长度和待合拢段拱肋的长度根据实际将多余的长度割掉后按吊装顺序吊装，到位后两端精确对位连接。吊装顺序如图1所示。 钢管混凝土拱桥的施工方法 钢管砼结构，由于能通过互补使钢管和混凝土单独受力的弱点得以削弱甚至消除，管内混凝土可增强管壁的稳定性，钢管对混凝土的套箍作用，使砼处于三向受力状态，既提高了混凝土的承载力，又增大了其极限压缩应变，所以自钢管砼结构问世以来，是桥梁建筑业发展的一项新技术，具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点，因而得到突飞猛进的发展。在桥梁方面，已以各种拱桥发展到桁架梁等结构形式，并发展到钢管混凝土作劲性骨架拱桥。其施工方法发展很快，已经应用的有无支架吊装法，支架吊装法，转体施工法等。 1 拱肋钢管的加工制作 拱肋加工前，应依理论设计拱轴座标和预留拱度值，经计算分析后放样，钢管拱肋骨架的弧线采用直缝焊接管时，通常焊成1.2-2.0m的基本直线管节；当采用螺旋焊接管时，一般焊成12.0~20m弧形管节。对于桁式拱肋的钢管骨架，再放样试拼，焊成10m左右的桁式拱肋单元，经厂内试拼合格后即可出厂。具体工艺流程为：选材料进场材料分类材质确认和检验划线与标记移植编号码下料坡口加工钢管卷制组圆、调圆焊接非坡口检验附件装配、焊接单节终检组成10m左右的大节桁式拱肋焊接无损检验大节桁式拱肋终检 1：1大样拼装检验 防腐处理出厂。 当拱肋截面为组合型时，应在胎模支架上组焊骨架一次成型，经尺寸检验和校正合格后，先焊上、下两面，再焊两侧面（由两端向中间施焊）。 焊接采用坡口对焊，纵焊缝设在腔内，上、下管环缝相互错开。在平台上按1：1放样时，应将焊缝的收缩变形考虑在内。为保证各节钢管或其组合骨架拼组后符合设计线型，可在各节端部预留1cm左右的富余量，待拼装时根据实际情况将富余部分切除。钢管焊接施工以“GBJD05—83、钢结构施工和施工及验收规范”的规定为标准。焊缝均按设计要求全部做超声波探伤检查和X射线抽样检查（抽样率大于5%）。焊缝质量应达到二级质量标准的要求。 2 钢管混凝土拱桥的架设 2.1无支架吊装法 2.1.1缆索吊机斜拉扣挂悬拼法 具体做法与其他拱肋的架设相似，只是钢管混凝土拱肋无支架架设方案用于较大跨度，它可根据吊机能力把钢管拱肋合成几大段进行分段对称吊装，并随时用扣索和缆风绳锚固，稳定在桥位上，最后合拢。如净跨度150m 四川宜宾马鸣溪金沙江大桥，为钢筋混凝土箱拱，分五段吊装，吊重700KN。广西邕宁邕江大桥，主跨312m的钢管混凝土劲性骨架箱肋拱，每根拱肋的钢管骨架分9段吊装，吊重590KN。四川万县长江大桥，跨径420m的钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥，分36段吊装，吊重612.5KN。 缆索吊机斜拉扣挂悬拼法施工是我国修建大跨度拱桥的主要方法之一。施工理论成熟，施工体系结构简单，施工调整与控制较方便。但这种方法起吊端要有一定的施工场地，缆索跨度较桥跨要大，用缆索较多，主塔架与扣索塔架相互分开，存在受压杆稳定要求塔高不能过高，并且要设置各种缆风索而占地面积较大。 广州白云机场扩建工程二号航站楼及配套设施 钢管混凝土柱工程 首节钢管混凝土柱砼超声波检测专项方案 目录 一、工程概况 (1) 二、编制依据 (1) 三、声波透射法检测原理 (2) 四、检测设备仪器 (2) 五、声测管埋设 (3) 5.1声测管的埋设 (3) 5.2声测管埋设常见问题、预防措施及解决方法 (4) 六、现场检测 (5) 6.1检测前准备工作 (5) 6.2检测对象及数量 (5) 6.3现场检测步骤 (7) 七、人员配置 (8) 八、检测成果整理 (8) 九、质量保证措施 (9) 十、安全及文明措施 (9) 一、工程概况 该工程主楼钢管混凝土柱主要有三种型号：T-GGZ-1400、T-GGZ-1800及T-GGZ-1400～1800，共60根(其中一标45根，二标15根)。单根高度为24.3m~46.5m。其中，T-GGZ-1400～1800为锥形柱，T表示主楼，GGZ表示钢管混凝土柱，1400、1800、1400～1800表示外直径。钢管混凝土柱钢材采用Q345B，混凝土强度等级为C50，钢管柱壁厚30mm。 图1-1 钢管柱平面布置图 二、编制依据 1.《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS02-2005）； 2.《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21-2000）； 3.《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）； 4.《钢管混凝土工程施工质量验收规范》（GB 50628-2010）； 5.《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90）； 6.《广州白云国际机场扩建工程二号航站楼钢管混凝土柱工程服务招标文件》； 7.《广州白云国际机场扩建工程二号航站楼及配套设施施工图》。 混凝土裂缝深度超声波检测方法 林维正 1 原来裂缝深度检测方法 对混凝土浅裂缝深度（50cm以下）超声法检测主要有以下几种方法，如图1所示的t c－t0法，图2所示的英国标准BS－4408法等，“测缺规程”推荐使用t c－t0法[2，3]。 上述方法中，声通路测距BS－4408法以二换能器的边到边计算，而t c－t0法则以二换能器的中到中计算，实际上声通路既不是二换能器的边到边距离，也不是中到中距离，“测缺规程”中介绍了以平测“时距”坐标图中L轴的截矩，即直线议程回归系数的常数项作为修正值，修正后的测距提高了t c－t0法测试精度，但增加了检测工作量，实际操作较麻烦，且复测时，往往由于二换能器的耦合状态程度及其间距的变化，使检测结果重复性不良。 应用BS－4408法时，当二换能器跨缝间距为60cm，发射换能器声能在裂缝处产生很大衰减，绕过裂缝传播到接收换能器的超声信号已很微弱，因此日本国提出了“修改BS－4408法”方案，此方案将换能器到裂缝的距离改为a1＜10cm，这样就使二换能器跨缝最大间距缩短在40cm以内。 “测缺规程”的条文说明部分（表4.2.1）中，当边－边平测距离为20.25cm时，按t c－t0法计算的误差较大，表4.2.1中检测精度较高的数据处理判定值为舍弃了该两组数据后的平均值。条文说明第4.3.1条仅作了关于舍弃Lˊ＜d c数据的提示，实际上当二换能器测距小于裂缝深度时，超声波接收波形产生了严重畸变，导致声时测读困难，这就是造成较大误差的直接原因。表4.2.1中未知数t c－t0法在现场检测中对错误测读数值的取舍是一个不易处理的问题。 “测缺规程”的条文说明第4.1.3条指出：当钢管穿过裂缝而又靠近换能器时，钢管将使声信号“短路”，读取的声时不反映裂缝深度，因此换能器的连线应避开主钢管一定距离a，a 应使绕裂缝而过的信号先于经钢管“短路”的信号到达接收换能器，按一般的钢管混凝土及探测距离L计算，a应大于等于1.5倍的裂缝深度。 根据a≥1.5d c这一要求，如国科3表示，表1给出了相邻钢管的间距S值。 表1 检测不受钢筋影响的相邻钢筋最小间距S值 壹百二十米跨现浇钢筋砼箱形拱桥主拱圈 施工工法 1．前言 余姚双溪口水库大桥为净跨径120m上承式悬链线箱形拱桥，该桥为集团公司同类桥的最大跨径，其支架部分及主拱圈施工不仅难度大，而且存于着很大的施工安全风险。 我公司结合以往施工经验，针对大跨上承式钢筋混凝土箱形拱桥技术进行了科技攻关，充分利用该型拱桥结构特点制定科学合理的施工工艺，解决了施工技术难题，经总结形成本工法。 以本工法为核心的“120m跨现浇钢筋砼箱形拱桥主拱圈施工技术”获得集团公司优 秀论文壹等奖。 2．工法特点 本桥主拱圈采用支架现浇施工法，其中支架部分为于俩拱脚段根据原有的地形情况采用于硬化的地面上直接拼装碗扣式脚手架，中间段采用梁柱式复合体系：其结构构成为：明挖现浇混凝土基础;钢支架分三层，底层为置于混凝土基础上钢管立柱支墩;中层用万能杆件搭成框架结构形成纵梁;上层为满布式碗扣式脚手架。拱部利用碗扣式支架调整成拱型，拱架卸落利用碗扣式支架顶的可调托撑完成。而主拱圈混凝土则采用分环、分段的方法进行施工，即：整个拱圈根据支架的结构体系分为3个浇筑环；即底板环、腹板环及顶板环，每环浇筑时再分5段对应水平长度分别均为24m，先对称浇筑拱脚段，再从跨中段向俩拱脚方向浇筑，拱顶段浇筑完后，再浇筑1/4段。段和段之间预设间隔槽(顶板不设间隔槽)，间隔槽宽1.5m，根据监控单位的施工加载计算，腹板和底板环俩环同时合拢，使拱圈形成壹个开口箱形结构，然后再进行顶板环的分段浇筑及合拢。 3．适用范围 本桥施工方法可适用于大跨径现浇钢筋砼拱桥的施工。 4．工艺原理 4.1主拱圈施工技术 4.1.1主拱圈底模标高的确定 主拱圈的支架现浇过程中，立模标高的合理确定，是关系到主拱圈的线形是否平顺、是否符合设计的壹个重要问题。如果于确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终主拱圈和桥面系线形较为良好；否则最终主拱圈线形会和设计线形有较大的偏差。 立模标高且 不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设壹定的预抛高，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。其计算公式如下： 模板定位标高＝设计标高＋运营预抛高＋施工预抛高＋支架变形 其中支架变形值是根据支架加载试验，综合各项测试结果，最后绘出支架荷载—挠度曲线，进行内插而得。 根据以往上承式拱桥施工及监控经验，且 结合本桥的具体情况，估计于施工过程中影响本桥结构内力和线形的因素主要有以下几方面： (1)施工临时荷载。 (2)支架变形。 (3)日照影响。 (4)主拱圈混凝土浇筑顺序和主梁的安装顺序。 钢管混凝土密实度检测方案 1．超声法检测混凝土缺陷的基本原理 利用超声脉冲法检测混凝土缺陷依据以下原理: ( 1) 超声脉冲波在混凝土中遇到缺陷时产生绕射, 可根据声时和声程的变化, 判别和计算缺陷的大小; ( 2) 超声脉冲波在缺陷界面产生散射和反射, 到达接受换能器的声波能量( 波幅) 显着减小, 可根据波幅变化的程度判断缺陷的性质和大小; ( 3) 超声脉冲波经过缺陷时, 部分声波会产生路径和相位的变化, 不同路径或不用相位的声波叠加后, 造成接收信号波形畸变, 可参考畸变波形分析判断缺陷; ( 4) 超声脉冲波中各频率成分在缺陷界面衰减程度不同, 接收信号的频率明显降低, 可根据接收信号主频或频率谱的变化分析判别缺陷情况。 当混凝土的组成材料、工艺条件、内部质量及测试距离一定时, 各个测点超声传播速度、首波幅度和接收信号主频率等声学参数一般无明显差异。如果某部分混凝土存在空洞、不密实或裂缝等缺陷, 破坏了混凝土的整体性, 经过该处的超声波与无缺陷混凝土相比较, 声时明显偏长, 波幅和频率明显降低。超声法检测混凝土缺陷, 正是根据这一基本原理, 对同条件下的混凝土进行声速、波幅和主频测量值的相对比较, 从而判断混凝土的缺陷情况。 2.超声法检测钢管混凝土缺陷 2.1检测原理 采用超声波检测是钢管混凝土密实度和均匀性无损检测的首选方案。当前该技术已经在钢管混凝土结构中得到了较为广泛的应用。采用超声波检测钢管混凝土的质量, 是由于超声波在混凝土中传播时它的声学参数发生变化, 而超声波的声学参数与核心混凝土的密实度、均匀性及其与钢管壁的粘结情况等有关。根据超声仪接收信号的超声声时或声速、初至波幅度、接收信号的波形和频率的变化情况, 作相对比较分析判定钢管混凝土各类质量问题。 钢管混凝土超声检测方法如图1所示。 图1超声波检测系统方块图 检测钢管混凝土缺陷采用对穿检测法。超声波沿钢管混凝土径向传播的时间t混和沿钢管壁半周长传播的时间t管的关系为: = v R t π 管 管 2 = v R t 混 混 v = 2v t t π 混 混 管 管 钢管柱混凝土施工方案 一、工程概况 本工程钢管混凝土柱有D600、700、800、900、1000mm五种截面，共计474根。钢管柱埋件位于桩顶标高处，固定难度大。钢管柱安装受预应力筋安装等交叉作业的影响较大。单节钢管柱约8t，塔吊选型和布置需同时考虑混凝土结构和钢管柱吊装施工；钢管混凝土柱自密实混凝土施工方案的选择和质量保障直接影响结构使用安全。 二、钢管混凝土施工方法选择 本工程钢管柱管径均大于350mm以下，分节吊装和分段浇筑，每节长度大于4m以上，根据本工程的平面布置和施工现场条件的限制，为了不影响主体结构和钢结构施工，部分钢管柱汽车泵无法辐射到部分，只能利于夜间塔吊空闲时间，采用塔吊将混凝土送入钢管柱内；另本工程设计有变截面钢管柱、钢管斜柱、V形钢管柱，且节点处有水平加劲肋，给施工带了一定的难度，须混凝土自钢管柱上口灌入，一次浇灌高度不大于2m，采用人工和振捣器械对混凝土实施振捣，已达到密室效果，所以选用高抛自密实法+人工浇捣的方法浇筑本工程钢管柱内的混凝土。 三、钢管柱自密实混凝土施工 1 钢管混凝土柱竖向分节及施工机械选择 本工程钢管混凝土泵送高度为-12.03m~35.432m，根据工程设计特点和施工部署，采取分节进行浇筑，其分节见表3.1-1。 2 混凝土配合比设计与配制 本工程钢管柱混凝土设计强度等级为C40，根据本工程特点和选用泵送顶升浇筑法施工，须采用自密实微膨胀混凝土。依据中国土木工程学会标准《自密实混凝土设计与施工指南》CCES 02-2004，对自密实混凝土的组成材料要求，工作性能评价指标及试验方法，配合比设计与配制，按如下要求配制：1）自密实混凝土的组成材料要求 (1)水泥：采用42.5普通硅酸盐水泥，其质量符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的要求。 钢管混凝土系杆拱桥的养护 摘要：近年来，我国陆续修建了数十座钢管混凝土拱桥、系杆拱桥。这些桥梁建成后如何进行规范化管理、及时进行检查与养护维修工作，最大限度地延长桥梁的使用寿命已成为我们必须面临的新课题。针对钢管混凝土系杆拱桥的自身结构特点，探讨了钢管混凝土系杆拱桥各关键部位的检查与养护方法，提出了易损件的更换办法，可为该类桥梁的日常管理与养护工作提供参考。 关键词：钢管混凝土拱桥；系杆拱桥；桥梁养护 1 引言 系杆拱桥为一种梁拱组合体系桥，以其造型美观、造价低廉备受人们喜爱，继1990年我国建成第一座钢管混凝土系杆拱桥---四川旺苍东河桥以来，国内已陆续建成了数十座这类桥梁。如：主跨360 m的丫髻沙大桥、主跨288 m的奉节梅溪河桥、主跨280 m的武汉晴川桥、主跨240 m的武汉江汉五桥等。据不完全统计，我国目前已建或在建的主跨200 m以上的大型钢管混凝土系杆拱桥已将近20座。 但这种体系桥最致命的弱点是其横梁直接吊挂在吊杆上。而吊杆多又采用预应力钢绞线，依靠钢绞线的预应力来抵抗荷载作用。一座桥中哪怕只有少数几根钢绞线断裂，甚至一根钢绞线断裂都会造成灾难性的后果。这类不少，重庆小南门桥即为典型事例。1990年建成的重庆小南门桥（已倒塌），主跨240米，建成时为当时亚洲最大跨度的混凝土拱桥，在中承式拱桥中居世界第一位。其吊杆采用21根Φ15mm钢绞线，每根钢绞线由7Φ5高强钢丝组成，外套钢套管。为考虑换索方便，梁地面至人行道顶面灌硫磺粘结材料，中间灌水泥沙浆。两端采用XM锚具。由于当地为酸雨地区，大气PH值约在4.6-5.6之间，环境腐蚀使外套管锈穿，进而锈蚀到内部钢丝。腐蚀加剧了钢丝的应力集中，应力集中使钢丝应力超过设计值，导致钢丝断裂、桥梁倒塌。 大型桥梁工程投资大，社会经济影响大，确保它们的安全运营是关系到国计民生的大事。桥梁建成后必须加强日常管理，经常进行检查及养护维修方能实现其设计寿命。如不注意检查、养护或养护方法不当将会大大缩短桥梁的使用寿命，甚至造成桥毁人亡的严重后果。在国外，特别是英美等西方发达国家，桥梁的养护、健康检测和修补加固在桥梁领域占主导地位，他们投入了大量的人力物力对桥梁的养护和健康检测进行研究，业已形成较完善的桥梁养护制度。特别是大型桥梁，由于其重要地位和复杂的结构受力形式，根据环境条件和结构特点，对每座桥梁都建立了专门的技术档案，养护制度和健康检测体系，以科学的方法准确把握桥梁的工作状态，对可能出现的隐患及时的预报和评估，及早采取适当的措施避免桥梁的严重损害，延长桥梁的使用寿命，以确保桥梁的安全运营。目前，国内桥梁的养护十分薄弱，大部分中、小型桥梁基本上没有进行养护，即使对大型桥梁，其养护也存在着很大的盲目性，缺少采用定期检查和养护的制度，更没有对桥梁的工作状态的连续监控，一般仅当外观发现严重的问题时才修修补补。对于大型桥梁，缺乏系统科学的保养制度将会显著缩短桥梁的使用寿命，甚至导致重大安全事故的发生。随着时间的推移，由于养护不当，又加上气候的原因，目前我国一些正在使用的桥梁已经出现病害，给桥梁的安全运营带来隐患。 钢管混凝土系杆拱桥，作为一种新型桥梁，国内目前尚未出台关于该类桥梁完整 吊杆长度复核计算 1.1主拱预拱度 1.1.1成桥状态拱顶位移 图1.1.1成桥状态下全桥竖向变形（图中单位：m） 成桥状态下，拱顶截面在恒载以及计入十年收缩徐变期的作用下的最大挠度为29cm. 1.1.2活载作用下拱顶位移 图1.1.2活载作用下全桥竖向变形（图中单位：m） 成桥状态下，拱顶截面在汽车荷载和人群作用下的最大挠度为2.8cm。 1.1.3预拱度分配计算 根据现行设计规范规定，某某大桥拱顶预拱度为29+2.8/2=31.8cm，实际设计单位拱顶截面取40cm，两者相差不大，设计单位已将预拱度考虑到钢管的制作中，所以在施工中按设计单位提供的预拱度（图09）进行线性控制。 1.2吊杆理论长度与实际下料长度 吊杆长度与拱肋高度、吊杆横梁高度、吊杆锚点位置、主拱预拱度等因素。 对某某大桥，主拱还设置了双向0.5%纵坡，桥面纵坡通过吊杆长度来实现，此外，因双向纵坡，还设置了R=20000m，T=100m，E=0.25m 的竖曲线。这些因素都必需在计算吊杆长度时予以考虑。 吊杆理论计算长度示意图 下弦主管上弦主管吊杆横梁 钢垫块 钢垫块 1.2.1理论吊杆长度 1、竖曲线对吊杆长度的影响 图1.2.1某某大桥竖曲线要素计算图式 根据《公路勘测设计》，各几何要素计算公式如下： 12i i W -=(1.2.1) Rw L = (1.2.2) 2 L T = (1.2.3) R T E 22= (1.2.4) R x y 22= (1.2.5) 式中：R ——竖曲线半径，m ； T ——切线长，m ； L ——竖曲线长度，m ； E ——竖曲线外距，m ； x ——竖曲线上任意一点P 距离竖曲线起点或终点的水平距离，m ； y ——竖曲线上任意一点P 距切线（即坡度线）的纵距，m 。 对某某大桥，i 2=-i 1=0.005，w=0.01,E=0.25,L=200,T=L/2=100, R=L/w=20000 1#~12#吊杆因竖曲线引起的吊杆长度变化量如表1.2.1 所示。 表1.2.1 1#~12#吊杆因竖曲线引起的吊杆长度变化量 钢管混凝土检测方案 一、工程概况 本工程外框筒由30根巨型钢管混凝土柱斜交组成，共分成17个区域。其中构件1～7区混凝土强度等级为C70，8～17区为C60；节点JA ～JG 区混凝土强度等级为C90，JH ～JP 区为C80，JQ 区为C60。各区域钢管柱倾斜角度为8.06°～17.07°（钢管柱中心线与大地垂线的夹角）。 构件区单根混凝土浇筑量为7～43m 3，单个节点混凝土浇筑量为2～47m 3。 α/2α/2 α/2α/2 椭圆拉板加劲板 加强环板 非节点区 节点区 非节点区 非节点区 节点区 非节点区 钢管分节示意图(正面)钢管分节示意图(侧面) （构件区） （构件区） （构件区） （构件区） 二、检测目的 评价钢管混凝土浇筑质量。 三、检测依据 《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28：90）； 《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2004）； 《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）。 四、钢管混凝土的检测 为确保钢管混凝土的浇筑质量，拟从以下方面进行控制和检查： 1、在钢管混凝土施工之前，进行钢管混凝土1：1现场模拟试验，以验证浇筑工艺及混凝土浇筑质量； 2、根据广州市质检站有关规定，对构件区抽取10%进行现场超声波检测，共分8次进行（共17个构件区，每个构件区30根钢管柱，17*30*10%=51根，现场实际需抽取51根）。 3、由于声管法超声波检测要求3根声管平行布置伸到同一高度，考虑到塔吊的吊运能力，本工程节点部位直段较短，只有50cm左右，不能满足上述要求，且混凝土浇筑工艺已从试验中得到认证，所以只针对直管段进行声管法超声波检测。 （一）、超声波检测 构件1区现场已抽取6个直段钢管（角部、中部和边部各2根，具体为Z4a、Z5a、Z6a、Z7a、Z8a、Z8b，具体位置详后附图）进行埋设声管超声波检测，(已由广东省建筑科学研究院检测完成，混凝土质量检测为合格)。 构件区2已抽取3根钢管柱。 根据广州市质检站的有关规定进行检测的10%（51根，由广州市穗监来完成）现场的布置如下：构件4区抽取30根钢管柱、构件9区抽取10根钢管柱、构件14区抽取7根钢管柱。 各区段具体布置如后附图所示。 （二）、检测方法如下： 根据广州市有关规定，质监站将对本工程钢管混凝土进行10%抽检，检测方法如下：（1）声管埋设： 三根钢管成等边三角形布置， 沿长度方向每隔2米设置焊接 点与钢管柱焊接牢固。 检测管上口应低于钢管柱上口 或连接隔板下口200mm左右, 检测管之间的连接应严密,防 止混凝土进入钢管引起堵塞。 标高最低点 钢管柱 钢管柱内声管埋设示意图 中心·裕景（公建）ST2塔楼大支撑钢管混凝土施工方案 编制： 审核： 批准： 大支撑钢管混凝土施工方案 一、工程概况 中心?裕景ST2塔楼为巨型框架核心筒结构，核心筒为钢筋混凝土剪力墙结构，核心筒外框架竖向结构由5根钢-混巨型柱、10根普通型钢柱及与其斜向联系的矩形钢管大支撑组成。其支撑截面尺寸（H*B*t1*t2）最大为2300*700*100*35，最小为900*700*35*35。 钢结构深化设计在大支撑上开设灌浆圆孔，如下图共两种形式，其中A位于矩形大支撑上翼缘板靠近筒外钢柱处，直径230mm；B位于K形节点大支撑侧腹板靠近组合巨柱处，直径250mm。 由于大支撑有隔板结构形状复杂，且相邻孔之间间距一般跨越2-3层、砼振捣困难，拟采用具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性好的自密实混凝土进行此大支撑钢管混凝土施工，混凝土强度等级C40。 二、编制依据 1、《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159:2004 2、《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS 28:90 3、《自密实混凝土应用技术规程》CECS203:2006等 4、东北院施工蓝图、中建钢构施工深化设计图 三、基本技术特性 自密实混凝土是具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土。 应用于本工程的自密实砼基本技术性能指标及注意事项如下： 1)自密实性能等级三级，Tso(s)控制在3~20s之间，V漏斗通过时间在4~25s 之间； 2)粗骨料最大粒径不大于20mm； 3)砂子采用中偏粗砂，含泥量≤1.5%，细度模度2.7~2.9； 4)外加剂采用市建科院聚羧酸DK-PC。 5)采用水泥厂水泥。 6)掺少量矿粉，水粉比控制在规要求围。 7)到场的砼扩展度＞600mm，在650mm左右为佳，具体测坍落度时，将砼坍开后，垂直方向量砼直径，两方向平均值即为扩展度，两方向平均值不允许超过2cm。 8)到场砼测坍落度时，高度差（中心与边缘）不允许大于2cm。 四、施工部署及施工顺序 由于大支撑钢管混凝土工程量较小，且现场浇筑需要在灌浆孔部位提供施工工作面，故将此部分混凝土浇筑安排于灌浆孔下部相邻楼板层结构施工完毕之 混凝土超声检测知识 第一章声学概念 一、波形及其参数 波是物质运动的一种运动型式。波动可分为两大类：一类是机械波，它是由机械振动在弹性介质中引起的波动过程，如水波、声波等；另一类是电磁波，它是由电磁振荡所产生的变化电场和变化磁场在空间的传播过程，如无线电波、红外线、可见光等。 声波是物体机械振动时迫使周围介质也发生振动并使振动向外传播而形成的一种波动。人们通常听到的声波频率范围是20～20000Hz，叫可闻声波。但声波频率超过20000Hz 时，人耳就听不见了，这种声波叫超声波。频率低于20Hz的叫次声波，人耳也听不到。各种声波的频率范围见表1-1。 表1-1 各种声波的频率范围（Hz） 在弹性介质中，任何一个质点作机械振动时，因为这个质点与其邻近的质点间有相互作用的弹性力联系着，所以它的振动将传递给与之相邻的质点，使邻近的质点也同样发生振动然后振动又传递给下一个质点，依次类推。这样振动就由近至远向各个方向以一定速度传播出去，从而形成机械波。从上述可知，机械波的产生必须要有产生机械振动的振源和传播振动的介质。 将接收换能器置于某点接收由声源传过来的声波，实际上就是接收该点在声波作用下的振动过程。振动大小和方向随时间而变化的过程曲线就称为波形。超声仪屏幕上的图形就是传播到接收换能器所在位置质点振动位移随时间变化的曲线。 由于谐振运动是最简单的振动，所以它产生的余弦波是最简单、最基本的波。先讨论 余弦振动在均匀介质中传播的波动方程。图1-1表示离振源一定距离处的质点位移随时间的变化曲线，振源为一余弦振动。其振动方程如下： t A y ωcos （1-1） 式中 A ——振幅 ω——角频率 t ——时间 y ——质点在t 时刻离开平衡位置的位 移 波形参数： 周期T ——相位相同的相邻的波之间所经历的时间称为周期。 频率f ——周期的倒数称为频率，单位赫兹或 千赫兹（Hz ，kHz ）。混凝土超声检测使用频率一般在20~200kHz 之间，f 与圆频率的关系为ω＝2πf 。 振幅A ——波动的幅度，表征波的强弱，通常以分贝（db ）或直接以屏幕上波高度的电压表示。 波长λ——声波波动一次所传播的距离。 波速v ——单位时间波传播的距离，以m/s 或km/s 表示。 波长、频率、波速间有如下关系： λ=f v （1-1） 例如超声波通过混凝土后被接收到，测得其频率为50 kHz ，超声波在混凝土中的传播速度为4500 m/s ，则由（1）式可计算出混凝土中超声波的波长： 间 图1-1 波形图 钢管砼拱桥施工质量控制浅见 【摘要】文章对施工实践中的钢管混凝土拱桥的施工步骤与方法等方面进行了总结，剖析施工中可能存在的问题，并针对性地提出了相应处理方法，详细阐述了实践施工中的有效防治对策和质量控制措施。 【关键词】钢管混凝土系杆拱桥施工技术质量控制 最近几年来，钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、省建材等优点，被广泛应用于公路桥梁工程。但该桥型技术复杂，施工技术难度大，已经暴露和潜在的问题还很多。通过施工实践南通通州区金余大桥、南水北调泰州卤汀河港口大桥两座跨径85米以上的大跨度钢管系杆拱桥，总结了一些施工质量控制浅见，以供同行参考。 1施工方案的选择 一般在施工设计图纸上都有大致的施工要求，钢管混凝土拱桥的整个施工过程大致可划分为六个阶段：第一阶段是钢管拱桥墩及砼系杆、拱脚施工；第二阶段是钢管拱肋厂内制作；第三阶段是架设空钢管拱段形成裸拱(即拱肋骨架)；第四阶段是往空钢管拱内压注混凝土形成钢管混凝土拱；第五阶段是桥面系道板的安装施工；第六阶段系杆拱预应力施工，其中第六阶段预应力施工贯穿整个系杆施工的全过程是个逐步完善的关键施工步骤。一般钢管拱肋的架设可以根据不同的施工条件采用不同的施工方法，主要有满堂或少支架施工法、缆索吊装法、平转法、竖转法，或几种方法综合应用(如少支架施工、平转与竖转结合等)如图1所示。 图1 钢管混凝土拱桥主要施工方法简图 目前公司均采用先梁后拱支架法施工，金余大桥砼系杆现浇是采用满堂支架，拱肋安装采用少支架综合法，优点是系杆轴线控制好，吊索位置精确，桥梁的整体性好，缺点是支架费用高，施工技术难度大。港口大桥系杆采用预制吊装结构，拱脚端横梁支架现浇，拱肋安 潜江河大桥计算书 1．基本信息 1.1.工程概况 祥和路位于安庆市新城中心区，是安庆市城市规划中一条重要的东西走等主要城市道路交叉。顺安路至潜江路之间路基按38米设计，本桥——潜江河大桥位于顺安路和潜江路之间。 本桥位于规划河流潜江沟上，潜江沟规划河底宽度45m，上口宽度80~100m，设计采用1×60m下承式钢管混凝土系杆拱跨越。 1.2.技术标准 （1）设计荷载：公路－Ⅰ级，人群荷载集度3.5kN/m2。 （2）桥面横坡：双向1.5％。 （3）桥梁横断面：2×[4.5m(人行道)+4.5 m(非)+2.5m(隔离带)]+15m(车)=38m(全宽)。 （4）地震动峰值加速度0.1 g（基本烈度7度），按8度抗震设防。 （5）环境类别：I （6）年平均相对湿度：70% （7）竖向梯度温度效应：按现行规范规定取值。 （8）年均温差：按升温20℃。 （9）结构重要性系数：1 1.3.主要规范 《城市桥梁设计准则》（CJJ 11－93） 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2004) 《桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01－2008) 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JT GD62-2004) 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JT GD63-2007) 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011） 《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008） 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86） 《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28：90） 《钢管混凝土结构技术规范》（DBJ 13-51-2003）福建省地方标准 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003） 其他相关的国家标准、规范 1.4.结构概述 桥梁横向布置：4.5m（人行道）+4.5m（非机动车道）+2.5m（隔离带）+15m（机动车道）+2.5m（隔离带）+4.5m（非机动车道）+4.5m（人行道），桥梁总宽38m。采用1×60m下承式钢管拱结构，计算跨径60m，矢跨比1/4。拱肋采用D=150cm，t=2cm单圆形钢管，内灌微膨胀混凝土；系梁采用150cm×180cm预应力混凝土结构，系梁在拱脚位置加宽到200cm，加高到240cm宽；端横梁采用360cm×190cm双室箱梁，腹板厚度50cm；中横梁采用底宽65cmT梁，梁高135cm；桥面板厚25cm。系梁、横梁及桥面板采用整体支架现浇，结构整体性好；吊杆间距4m，采用新型低应力防腐拉索PESFD7-109；横向设五道风撑，风撑D=80cm，t=16mm钢管。 1.5.主要材料及材料性能 （1）混凝土：C50，重力密度γ=26.0kN/m3，弹性模量为Ec=3.45×104MPa； （2）钢管混凝土：Q345C钢管，内部填充C50微膨胀混凝土，计算内力时，刚度直接叠加；计算挠度与一类稳定时，考虑混凝土折减，折减系数0.8。 （3）预应力钢筋：弹性模量E p=1.95×105MPa，松驰率ρ＝0.035，松驰系数ζ＝0.3； （4）锚具：锚具变形、钢筋回缩取6mm（一端）； （5）金属波纹管：摩擦系数：ｕ＝0.25；偏差系数：κ＝0.0015； 大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土无隔舱泵送工法 1．前言 岭南高速蒲山大桥主跨结构形式为下承式系杆钢拱桥,其主跨横向设置三片拱肋，标准桥梁横断面宽３8．8m,其跨度为225米。由于拱顶距离地面达到了70余米，距离桥面也达到了4６米，中铁七局集团郑州工程有限公司在施工中参照了国内外相同或相近结构拱桥拱肋混凝土有隔舱泵送施工技术及相关排浆的方法，对现场实际情况进行了分析:若采用有隔舱泵送施工方法,需在拱肋间加焊隔舱板若加焊拱肋内隔舱板，需要将拱肋开孔后施工人员进入拱肋内部焊接，焊接隔板产生的高温会对拱肋钢管造成影响，不但会影响拱肋的线性变化,也违背了设计院关于尽量少在拱肋开孔的设计意图；同时增加了高空作业量,增加了人员机械的投入，延长了泵送施工周期。而采用无隔舱泵送施工技术,在拱顶进行排浆,从而取消焊接拱肋间隔舱板，直接在拱顶处设置排浆孔排浆辅助混凝土泵送的方法进行泵送，可以避免因加焊隔舱而增加的施工投入，同时也能保证在工期内完成泵送施工任务。最后采用无隔舱泵送施工技术进行了施工，采用该技术应用于蒲山大桥拱肋混凝土泵送施工中，在安全、进度、质量上赢得了业主的高度赞扬及奖励，现将该技术及其管理过程进行总结形成成本工法。 2．工法特点 2.1取消横隔舱，采用拱顶排浆孔排浆辅助泵送施工，相对于传统的有隔舱辅助泵送混凝土排浆相比可省去焊接隔舱板而增加的施工投入,节省了成本，同时避免高空焊接作业，安全上有保障。 2．２能实现较快的施工进度,以岭南高速蒲山大桥为例,全桥１４根弦管计2310m3混凝土在5天之内全部完成，减小了施工周边环境的干扰。 2.３拱顶设置排浆孔排浆,其排浆效果与隔舱两侧设置排浆孔排浆的效果一致，浮浆同样能顺利排出,且省去了焊接拱肋间隔舱板的工序,施工更简便，投入少,效果明显,混凝土的质量同样达到了规范要求。 3．适用范围 3.１适用于跨河流、公路、铁路和房屋密集区等钢管混凝土拱桥拱肋混凝土施工。 4.工艺原理 4.１排浆孔设置 图4.1 如图4.1所示，顶升时拱肋内混凝土顶面为水平面,在距离拱顶还有17.4m时,灌注较快一侧混凝土就会越过拱顶流向另一侧,两侧混凝土接头处夹杂浮浆,该处混凝土质量难以保证。本桥设计无隔舱板,考虑在拱顶设置一个出浆孔，直径为20cm。只要保证两侧混凝土同时顶升至拱顶后，浮浆可以同时由拱顶设置的出浆口排出,相对于 钢管混凝土拱桥施工 1钢管混凝土拱桥所用钢管直径超过600mm的应采用卷制焊接管，卷制钢管宜在工厂进行。在有条件的情况下，优先选用符合国家标准系列的成品焊接管。 2成品管及制管用的钢材和焊接材料等应符合设计要求和国家现行标准的规定，具备完整的产品合格证明。 3钢管拱肋（桁架）加工的分段长度应根据材料、工艺、运输、吊装等因素确定。在加工制作前，应根据设计图的要求绘制施工详图，包括零件图、单元构件图、节段单元图及组焊、拼装工艺流程图等。加工前应按半跨拱肋进行1：1精确放样，注意考虑温度和焊接变形的影响，并精确确定合龙节段的尺寸，直接取样下料和加工。 4工地弯管宜采用加热顶压方式，加热温度不得超过800℃。钢管对接端头应校圆，除成品管按相应国家标准外，失圆度不宜大于钢管外径的0.003倍。钢管的对接环焊缝可采用有衬管的单面坡口焊和无衬管的双面熔透焊。两条对接环焊缝的间距应符合设计要求，设计无规定时，直缝焊接管不小于管的直径，螺旋焊接管不小于3m。对接径向偏差不得超过壁厚的0.2倍。为减少运输及安装过程中对口处的失圆变形，应适当在该处加设内支撑。 5拱肋（桁架）节段焊接宜要求与母材等强度焊接。所有焊缝均应按规定进行强度和外观检查，宜要求主拱的焊缝达到二级焊缝标准。对接焊缝应100％进行超声波探伤，其质量检查标准可按照本规范第17章的有 关规定执行。 桁架式钢管拱主管与腹管采用相贯焊接时，宜采用自动或半自动的加工方式来保证相贯线和坡口的制作精度，对焊接材料和工艺的选择在满足焊接接头强度的原则下，应尽量提高接头的韧性指标。要力求避免和减少焊缝多次相交的不良结构细节。 6在钢管拱肋（桁架）加工过程中，应注意设置混凝土压注孔、防倒流截止阀、排气孔及扣点、吊点节点板。如拱肋（桁架）节段采用法兰盘连接，为保证螺栓连接的精度，宜采用3段啮合制孔工艺。对压注混凝土过程中易产生局部变形的结构部（如腹箱）应设置内拉杆。 7钢管拱肋（桁架）节段形成后，钢管外面应按设计要求做长效防护处理，宜采用热喷涂防护，其喷涂方式、工艺及厚度应符合设计要求。可参照有关规定执行。 二、钢管拱肋（桁架）安装 1钢管拱肋（桁架）的安装采用少支架或无支架缆索吊装、转体施工或斜拉扣索悬拼法施工的，可参照本章有关规定执行。 2钢管拱肋成拱过程中，应同时安装横向联接系，安装联接系的不得多于一个节段，否则应采取临时横向稳定措施。 3节段间环焊缝的施焊应对称进行，施焊前需保证节段间有可靠的临时连接并用定板控制焊缝间隙，不得采用堆焊。合龙口的焊接或栓接作业应选择在结构温度相对稳定的时间内尽快完成。 4采用斜拉扣索悬拼法施工时，扣索与钢管拱肋的连接件应进行设计计算。扣索根据扣力计算采用多根钢绞线或高强钢丝束，安全系数应大于 钢管混凝土缺陷处理方案 该工程经超声波检测后发现局部存在缺陷：包括混凝土与钢管胶结质量较差，或混凝土部存在不密实或空洞问题，由于工期紧并受施工操作难易因素的影响，拟采用从钢管混凝土缺陷部位侧面开孔，往钢管灌注CGM高强无收缩灌浆料的办法，用以修补缺陷，使钢管混凝土柱施工质量达到设计要求。 如果采用以上方法在开孔施钻或灌浆过程中，发现缺陷的贯通性不好致使灌浆效果受到严重影响时，建议改为从钢管混凝土柱顶部向下钻凿竖向取芯孔，穿过和贯通缺陷，从而能够以高压旋喷切割清洗并注浆的方法处理，以确保对缺陷的处理效果。 一、侧向钻孔压力灌浆： 本次处理依据的技术标准： 《混凝土结构加固设计规》GB50367-2006 《混凝土结构加固技术规》CECS25：90 《混凝土用水标准》JGJ63-2006 施工方法、工艺： ①开孔、钻孔 根据声测结论数据放线，配合榔头敲击，在缺陷区（声测建议值围）的底端以上0.1米部位、顶端部位，分别开孔，底端开孔口径20～30MM（与灌浆管口径一致），顶端开孔10～20MM（以冲击电钻 可进入为准），开孔方法待定，宜采用对钢管和混凝土无损方法，在未经设计方、总包方同意的情况下，不宜采用氧割、电焊切割方式。 规规定裂缝宽度大于0.5MM时，钻孔间距可为2-3米，由于缺陷性质并不十分明确，且其连通性并不直观，只能采取探索性钻孔法。 开孔后，如底端孔未揭露缺陷，可以手持冲击电钻（口径20MM 以）方式水平向混凝土中钻孔，如仍未贯通缺陷，应选取同一水平、另一角度重新开孔，宜考虑提高位置重新开孔。如顶端孔开孔后未揭露缺陷，可以手持冲击电钻（口径20MM以）方式取斜向下角度向混凝土中钻孔，如仍未贯通缺陷，宜考虑降低位置重新开孔。 如顶端孔、底端孔均已贯通缺陷部位，应向孔吹气检查两孔的互通性，如连通性不佳可用空压机吹渣清理通道，如基本不具连通性应在两孔之间重新开孔、钻孔，必要时应配合声测手段进一步探查缺陷位置。 ②焊接灌浆管、排气管 底端孔口焊接灌浆钢管，口径20-25，外接转芯阀门和压力灌浆专用钢丝缠绕管，；顶端孔口焊接排气钢管，口径10-15，外接转芯阀门和透明PVC增强水管。 ③制备浆料 CGM高强无收缩灌浆料具有流动性好（在水灰比很低的情况下可获得很大流动性，确保无漏空灌浆）、无收缩（具有微膨胀性能，保证界面紧密接触，灌浆后无收缩）、界面粘接强度高、早强、高强（1—3 天抗压强度可达 30-50MPa 以上）、耐久性强（属无机胶结材料，经自密实混凝土施工方案
钢管混凝土拱桥报告
钢管混凝土拱桥的施工方法和结构设计..
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混凝土裂缝深度超声波检测方法
组织设计钢筋混凝土拱桥实例组织设计
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