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钢管混凝土系杆拱桥的结构检测与评估简介钢管混凝土系杆拱桥是一种新型桥梁结构，它具有较小的施工量、较小的建筑档期、较小的自重、较小的工序数、较小的支座尺寸、减小了建筑物在背景下的视觉干扰等优点。
由于其结构特殊，因此对其进行定期的检测与评估是非常重要的。
检测方法外观检测钢管混凝土系杆拱桥在受力的情况下，容易产生各种裂缝，外观检测能反映出裂缝的数量、分布和大小情况。
此外，应对表面锈蚀、变形、严重震动等进行观察。
结构检测结构检测是对支座、拱墩和桥面进行检测，包括测量梁和拱墩的变形、裂缝、温度和湿度。
可以使用非接触性竖向振动加速度计来监测结构共振特性，以识别结构的频率和模态。
无损检测无损检测是检测桥梁结构缺陷和单元质量重要手段之一。
常见技术包括：超声波探伤超声波探伤能够检测桥梁的深度和长度，以识别混凝土的裂缝、空位和钢管内直流端的异常以及混凝土厚度。
电磁动力学检测电磁动力学检测通过捕获线圈感应信号来监测和分析杆内的潜在损坏。
可以确定杆心位置和检测长度，并检测杆内存在的隐蔽损伤。
核磁共振检测核磁共振检测通过射频感应并测量样品内的自由成分的弛豫时间来识别材料的振动状态和破坏程度。
短期加载试验短期加载试验是一种有效的评估桥梁结构损伤程度的方法。
短期加载试验可以测定桥梁结构的刚度或弯曲变形和沉降变形等性能参数。
其结果可以用于确定加固方案和评估桥梁的抗震能力。
评估方法极限状态评估极限状态评估是一种基于一次灾后，评估结构经受惯性荷载、静态荷载和其它负荷的情况下，结构是否继续正常使用或满足要求。
极限状态评估可以根据评估的期限和灾害信息等，确定结构在灾害前和灾害后的可靠性区间。
损伤评估损伤评估是基于结构的损伤程度，评估结构在经受荷载下能否满足服务性能的方法。
可以通过比较存在的裂缝、位移、振动等来评估结构的损伤程度。
残余强度评估残余强度评估是一种评估结构在经受损伤后，还能够承受的荷载能力的方法。
可以通过对桥梁截面的破坏模式进行分析，估计桥梁的损伤程度，以及评估结构未来承载能力的可靠性。
******桥钢管混凝土缺陷检测方案编写：校审：批准：检测单位：******公司编制日期：年月日******桥钢管混凝土缺陷检测方案一、工程概况本桥梁工程位于上，桥梁结构总长150米，为三跨预应力混凝土连续梁拱组合体系，跨径组成为（35+80+35）米，主梁采用现浇预应力变截面连续箱梁；主拱拱肋采用钢管混凝土结构，主拱跨径80米，矢高16.0米；提篮拱拱肋纵向竖偏角为4°。
拱肋采用哑铃式断面，高1.5米，肋板宽0.3米，钢管直径为0.5米，钢板厚均为14mm，采用Q345c钢材卷制而成。
钢管内填充C50微膨胀自密实混凝土。
拱肋间横梁采用矩形钢箱梁截面，宽0.5米，高0.8米，采用20mm厚钢板焊接。
吊杆间距为5米，一边拱肋共计15根吊杆。
采用OVM.GJ15-19型钢绞线整束挤压吊杆成品索，吊杆索体采用1860MPa级19根φs15.2环氧喷涂无粘结钢绞线，缠包后外挤HDPE，索体外径为φ102mm,破断索力为4948KN, 索体单位重量为25.81kg/m。
标准横断面图二、钢管混凝土施工工艺简述：本工程为C50自密实混凝土，采用泵送顶升法施工。
在钢管拱脚部接近拱脚适当位置处注孔，并焊上设有闸阀的钢管进料口与泵管相连，在拱顶分隔板两侧设置高2000mm，直径φ125mm的排气孔，使混凝土在泵压力作用下，由下而上顶升，靠自重挤压密实充填管腔，与钢管共同工作。
施工时先下弦管，后上弦管，先边孔后中孔，上下游拱肋依次从拱脚采用两岸对称顶升灌注。
该施工方法受混凝土材料自身特性和泵送施工工艺等影响,容易出现钢管管壁与混凝土脱粘和孔洞等缺陷,直接影响结构的质量,存在安全隐患。
三、检测目的评价主拱钢管混凝土浇筑质量。
四、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）《超声波检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）五、检测人员超声波检测由具有相应检测资质的检测机构进行，所有检测人员必须持证上岗。
钢管混凝土缺陷检测方案一、工程概况二、检测目的通过对XX项目钢管混凝土浇筑质量进行检测，根据检测结果对混凝土浇筑质量进行评估。
三、检测依据1、《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-20192、《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CECS 21：20003、设计文件四、检测仪器及设备五、检测方法根据《超声法检测混凝士缺陷技术规程》(CECS 21:2000)超声波在钢管柱混凝土中的传播时的声速、声时以及频率变化，可以判定混凝土内部的不密实区、空洞等缺陷情况。
采用超声波检测钢管混凝土质量的主要检测方法有首波声时法、波形识别法和首波频率法。
试验时应选择径向对测法放置换能器；先用钢卷尺测量出钢管的实际周长，再将圆周等分，在钢管测试部位画出若干根母线和等间距(200mm)的环向线，然后对画线交点依次进行编号确定对应的测点位置，布点方式如下图所示：检测部位混凝土表面应保持清洁、平整，必要时可用砂轮磨平或用高强度的快凝砂浆抹平。
检测时在钢管混凝土每一环线上保持T、R换能器连线通过圆心，沿环向测试，逐点读取声时、波幅和主频，并记录数据。
六、数据处理及缺陷判断将一测区各测点的波幅、频率或由声时计算的声速值由大至小按顺序排列，将排在后面明显小的数据视为可疑，再将这些可疑数据中最大的一个连同其前面的数据计算出平均值mx 及标准差sx，并代入下式计算出异常情况的判断值,X=mx-ƛ1sx将判断值X与可疑数据的最大值Xn相比较，如Xn小于或等于X，则Xn及排列于其后的各数据均为异常值；当Xn 大于X，应再将Xn1放进去重新进行统计计算和判别。
当测区中某些测点的声速值、波幅值(或频率值)被判为异常值时，可结合异常测点的分布及波形状况确定混凝土内部存在不密实区或空洞的范围。
七、保障措施（含人员、设备及工作制度保障等）1、检测工作质量与服务保证措施为了高质量、高效率的完成本项目检测任务，检测中将始终以“全面贯彻质量保证体系”为基础；确保检测质量符合委托方的要求。
钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施（一）钢管焊接缺陷钢管焊接缺陷有：对接焊冷裂纹、贴角焊冷裂纹、对接焊变形冷裂纹、对接焊缝热裂纹及对接焊缝的重热裂对接焊冷裂纹1.现象发生在热影响区和焊缝金属处的根部裂纹，纵向裂纹、横向裂纹、焊道下方的裂纹。
危害影响焊缝的强度。
2.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶约束应力和应力集中引起。
3.治理方法⑴进行预热或热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
贴角焊冷裂纹1.现象在热影响区产生的焊缝边缘裂纹，贴角焊缝根部裂纹。
2.危害影响贴脚焊缝的强度。
3.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶因为咬边，造成形状不连续，而引起的应力集中，或因热变形，使基材出现错动，引起的应力。
4.治理方法⑴进行预热及热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
⑶修整焊缝端部或选择适当的焊接条件防止基材错动。
对接焊变形冷裂纹1.现象发生于热影响区的变形冷裂纹。
2.危害产生焊接变形及损伤焊缝强度。
3.原因分析⑴由于咬边等造成形状不连续引起应力集中。
⑵由于随后进行焊接所引起的角变形。
4.治理方法⑴修整焊缝边缘。
⑵采用合理的焊接顺序。
对接焊缝热裂缝1.现象在焊缝金属中出现弧坑裂纹和梨状变形焊道裂纹。
2.危害焊缝的质量达不到要求。
3.原因分析⑴前者是由于焊接热，钢中的S、P等杂质，在弧坑中心处析出，引起或由于收缩产生的空孔引起。
⑵后者是低熔点杂质的析出。
4.治理方法⑴前者处理弧坑。
⑵后者选择适当的焊接条件以高速焊缝的截面形状。
⑶约束应力和应力集中引起。
对接焊缝的重热裂纹1.现象在热影响区消除应力的裂纹。
2.危害影响对接焊缝的强度。
3.原因分析进行消除应力处理时，在开关不连续处的塑性变形集中引起。
4.治理方法⑴选择消除应力的条件。
⑵防止应变的集中。
⑶控制残余应力的数值。
（二）拱脚钢管与混凝土相交处，混凝土表面产生纵向裂缝1.现象在拱脚钢管与混凝土相交处，沿拱轴线方向产生纵向裂缝。
钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施（一）钢管焊接缺陷钢管焊接缺陷有：对接焊冷裂纹、贴角焊冷裂纹、对接焊变形冷裂纹、对接焊缝热裂纹及对接焊缝的重热裂对接焊冷裂纹1.现象发生在热影响区和焊缝金属处的根部裂纹，纵向裂纹、横向裂纹、焊道下方的裂纹。
危害影响焊缝的强度。
2.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶约束应力和应力集中引起。
3.治理方法⑴进行预热或热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
贴角焊冷裂纹1.现象在热影响区产生的焊缝边缘裂纹，贴角焊缝根部裂纹。
2.危害影响贴脚焊缝的强度。
3.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶因为咬边，造成形状不连续，而引起的应力集中，或因热变形，使基材出现错动，引起的应力4.治理方法⑴进行预热及热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
⑶修整焊缝端部或选择适当的焊接条件防止基材错动。
对接焊变形冷裂纹1.现象发生于热影响区的变形冷裂纹。
2.危害产生焊接变形及损伤焊缝强度。
3.原因分析⑴由于咬边等造成形状不连续引起应力集中。
⑵由于随后进行焊接所引起的角变形。
4.治理方法⑴修整焊缝边缘。
⑵采用合理的焊接顺序。
对接焊缝热裂缝1.现象在焊缝金属中出现弧坑裂纹和梨状变形焊道裂纹。
2.危害焊缝的质量达不到要求。
3.原因分析⑴前者是由于焊接热，钢中的S、P等杂质，在弧坑中心处析出，引起或由于收缩产生的空孔引起⑵后者是低熔点杂质的析出。
4.治理方法⑴前者处理弧坑。
⑵后者选择适当的焊接条件以高速焊缝的截面形状。
⑶约束应力和应力集中引起。
对接焊缝的重热裂纹1.现象在热影响区消除应力的裂纹。
2.危害影响对接焊缝的强度。
3.原因分析进行消除应力处理时，在开关不连续处的塑性变形集中引起。
4.治理方法⑴选择消除应力的条件。
⑵防止应变的集中。
⑶控制残余应力的数值。
（二）拱脚钢管与混凝土相交处，混凝土表面产生纵向裂缝1.现象在拱脚钢管与混凝土相交处，沿拱轴线方向产生纵向裂缝。
钢管混凝土内部浇筑质量检测方法1概述钢管混凝土具有自重小、承载能力高、制作和施工方便等众多特点，现广泛的应用于高层（超高层）、桥梁和大跨度空间等建筑物的受力体系中。
但在施工过程中[1],由于工序控制得不严，难免会出现混凝土与钢管壁脱空或钢管内的混凝土不密实，出现蜂窝、离析等质量问题的风险。
因此，对加强钢管混凝土完整性的检验尤为重要。
（参考《建筑中文网》）2钢管混凝土缺陷情况1）局部混凝土密实度差。
由于施工时混凝土是在无振捣，无外压力情况下靠自落填满钢管,造成钢管底端混凝土中粗骨料集中，而钢管顶端往往砂浆较多,骨料较少，形成钢管上下两端的混凝土骨料不均匀, 造成局部密度差,抗压强度低。
2）蜂窝离析。
由于施工时混凝土的配比不合适，使水泥浆与粗骨料分离或靠混凝土自重使得填充不够密实，容易产生蜂窝离析现象。
有时钢管中的空气不能畅顺排出孔外，使得空气混充于混凝土中则产生很多小的孔洞，小孔洞集中时则易产生蜂窝。
3）孔洞。
施工中选料不细致，混凝土中出现大的砾石，在无振捣的情况下，大砾石附近容易出现孔洞;有时钢管壁内有障碍物使得混凝土塌落不畅或受阻则更易出现孔洞现象。
4）钢管壁与混凝土之间的收缩间隙。
此类问题普遍发生在钢管混凝土结构中，其严重程度取决于施工方法以及混凝土配比。
以坍落度大及收缩性大的混凝土尤甚。
但即便是和易性再好的混凝土，随着灌注后时间的推移也会或轻或重地产生此类缺陷，目前，这种钢管壁与混凝土之间的收缩间隙给予钢管混凝土结构本身的影响程度仍在深入的研究中。
3现有检测方法目前我国《钢管混凝土结构设计与施工规程》和《建筑结构检测技术标准》及《超声波检测混凝土缺陷技术规程》等现行的标准已经对钢管混凝土的内部质量如何进行检测给出了一些具体的做法。
目前国内外应用较为广泛的检测钢管混凝土内部质量方法主要有敲击法, 超声波检测法，射线检测法等。
3.1敲击法工地上最常用的混凝土质量检验方法就是敲击法，通过声音来分辨管内混凝土是否密实。
钢管混凝土系杆拱桥质量问题和处治措施摘要：钢管混凝土系杆拱桥是一种美观、经济的桥型，近年来得到了广泛的应用。
但国内尚无此桥型的设计、养护规范，其结构设计、计算理论也不成熟，更无成熟的养护经验可借鉴。
探索该桥型的常见质量问题和处治方法，对延长桥梁的使用寿命，保障桥梁安全是必要的、紧迫的。
关键词：钢管混凝土系杆拱桥；质量；处治方法Abstract: CFST tied arch bridge is a beautiful bridge type of economy in recent years has been widely used. However, there is no bridge design, conservation norms, its structural design, and computing theory is not mature, more mature conservation experience to draw on. Explore the bridge common quality problems and Treatment Methods for the right to extend the life of the bridge to ensure bridge safety is necessary and urgent.Keywords: CFST tied arch bridge; quality; Treatment Methods1 前言随着公路建设的发展，养护的桥梁不再局限于传统的简支梁桥、连续梁桥，越来越多的新型结构的桥梁被移交养护。
特别是钢管混凝土系杆拱桥，国内尚无此桥型的设计、养护规范，其结构设计、计算理论也不成熟，更无成熟的养护经验可借鉴。
此类桥梁由于系梁均支撑在横梁上，而每根横梁是靠两根吊杆吊着，一旦一根吊杆断裂或锚具松脱那么横梁和支撑在其上的系梁以及桥面就会在瞬间一同掉落。
钢管混凝土缺陷检测方案(总7页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March******桥钢管混凝土缺陷检测方案编写：校审：批准：检测单位：******公司编制日期：年月日******桥钢管混凝土缺陷检测方案一、工程概况本桥梁工程位于上，桥梁结构总长150米，为三跨预应力混凝土连续梁拱组合体系，跨径组成为（35+80+35）米，主梁采用现浇预应力变截面连续箱梁；主拱拱肋采用钢管混凝土结构，主拱跨径80米，矢高米；提篮拱拱肋纵向竖偏角为4°。
拱肋采用哑铃式断面，高米，肋板宽米，钢管直径为米，钢板厚均为14mm，采用Q345c钢材卷制而成。
钢管内填充C50微膨胀自密实混凝土。
拱肋间横梁采用矩形钢箱梁截面，宽米，高米，采用20mm厚钢板焊接。
吊杆间距为5米，一边拱肋共计15根吊杆。
采用型钢绞线整束挤压吊杆成品索，吊杆索体采用1860MPa级19根φ环氧喷涂无粘结钢绞线，缠包后外挤HDPE，索体外径为φ102mm,破断索力为4948KN, 索体单位重量为m。
标准横断面图二、钢管混凝土施工工艺简述：本工程为C50自密实混凝土，采用泵送顶升法施工。
在钢管拱脚部接近拱脚适当位置处注孔，并焊上设有闸阀的钢管进料口与泵管相连，在拱顶分隔板两侧设置高2000mm，直径φ125mm的排气孔，使混凝土在泵压力作用下，由下而上顶升，靠自重挤压密实充填管腔，与钢管共同工作。
施工时先下弦管，后上弦管，先边孔后中孔，上下游拱肋依次从拱脚采用两岸对称顶升灌注。
该施工方法受混凝土材料自身特性和泵送施工工艺等影响,容易出现钢管管壁与混凝土脱粘和孔洞等缺陷,直接影响结构的质量,存在安全隐患。
三、检测目的评价主拱钢管混凝土浇筑质量。
四、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）《超声波检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）五、检测人员超声波检测由具有相应检测资质的检测机构进行，所有检测人员必须持证上岗。
钢管混凝土系杆拱桥质量通病及防治措施（一）钢管焊接缺陷钢管焊接缺陷有：对接焊冷裂纹、贴角焊冷裂纹、对接焊变形冷裂纹、对接焊缝热裂纹及对接焊缝的重热裂对接焊冷裂纹1.现象发生在热影响区和焊缝金属处的根部裂纹，纵向裂纹、横向裂纹、焊道下方的裂纹。
危害影响焊缝的强度。
2.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶约束应力和应力集中引起。
3.治理方法⑴进行预热或热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
贴角焊冷裂纹1.现象在热影响区产生的焊缝边缘裂纹，贴角焊缝根部裂纹。
2.危害影响贴脚焊缝的强度。
3.原因分析⑴焊缝钢中扩散性氢产生内压引起。
⑵钢材由于热影响使延伸性下降引起。
⑶因为咬边，造成形状不连续，而引起的应力集中，或因热变形，使基材出现错动，引起的应力。
4.治理方法⑴进行预热及热处理施工。
⑵使用烘干的低氢焊条。
⑶修整焊缝端部或选择适当的焊接条件防止基材错动。
对接焊变形冷裂纹1.现象发生于热影响区的变形冷裂纹。
2.危害产生焊接变形及损伤焊缝强度。
3.原因分析⑴由于咬边等造成形状不连续引起应力集中。
⑵由于随后进行焊接所引起的角变形。
4.治理方法⑴修整焊缝边缘。
⑵采用合理的焊接顺序。
对接焊缝热裂缝1.现象在焊缝金属中出现弧坑裂纹和梨状变形焊道裂纹。
2.危害焊缝的质量达不到要求。
3.原因分析⑴前者是由于焊接热，钢中的S、P等杂质，在弧坑中心处析出，引起或由于收缩产生的空孔引起。
⑵后者是低熔点杂质的析出。
4.治理方法⑴前者处理弧坑。
⑵后者选择适当的焊接条件以高速焊缝的截面形状。
⑶约束应力和应力集中引起。
对接焊缝的重热裂纹1.现象在热影响区消除应力的裂纹。
2.危害影响对接焊缝的强度。
3.原因分析进行消除应力处理时，在开关不连续处的塑性变形集中引起。
4.治理方法⑴选择消除应力的条件。
⑵防止应变的集中。
⑶控制残余应力的数值。
（二）拱脚钢管与混凝土相交处，混凝土表面产生纵向裂缝1.现象在拱脚钢管与混凝土相交处，沿拱轴线方向产生纵向裂缝。
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）显著减小，可根据波幅变化的程度判断缺陷的性质和大小；（3）超声脉冲波通过缺陷时，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，通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。
目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 式中 R —钢管的半径；v 混—超声波在钢管内混凝土中传播的速度；v 管—超声波在钢管中传播的速度。
钢管混凝土拱桥拱肋混凝土缺陷及检测方法简介廖渭扬,黄福伟,周海龙(重庆交通学院,重庆 400000)摘 要:本文介绍了钢管混凝土拱桥拱肋混凝土缺陷产生机理和检测方法,并对检测方法的优点和缺点进行了比较与分析。
关键词:钢管混凝土拱桥;拱肋混凝土;缺陷;检测中图分类号:U448.22 钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁建筑发展的新技术,具有自重轻、强度大、抗变形能力强、承载能力大等优点,并且用料省、安装重量轻、施工方便、工期短、养护工作量小,是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式。
据统计,近年来我国相继建成的钢管混凝土拱桥达200多座,在钢管混凝土拱桥设计与施工方面有许多成功的经验,但是由于钢管混凝土的施工工艺,是向钢管拱肋内浇筑混凝土,浇筑后的管内混凝土是隐蔽的,肉眼无法直接观察。
混凝土的强度、密实性及是否存在蜂窝、麻面、夹渣、结合不良等缺陷都不能直观的反映出来,因此对浇注后的拱肋混凝土进行检测是非常必要的。
2 拱肋混凝土缺陷及其产生机理钢管混凝土拱肋混凝土缺陷产生的原因较多,在实际工程中很难避免。
一般而言,缺陷主要有以下几种情况:在泵送过程中排气不畅将引起气孔缺陷。
对于钢管混凝土拱圈内的混凝土浇筑一般采用泵送顶升法,即用混凝土输送泵将混凝土从低处往高处顶升。
当加载程序是从拱脚往拱顶一次浇筑时,从两端拱脚向拱顶泵送,当泵送顶升高度较高时,采用分级泵送,随着混凝土在管内上升,管内空气密度不断增加,若排气孔设计不当或其他原因导致空气来不及从排气孔排尽,在管内极有可能形成气孔缺陷。
混凝土本身的质量也是引起缺陷的主要原因。
混凝土在浇筑时要求有一定的流动性,用坍落度来表示,管内混凝土必须要有一定的坍落度,但坍落度不能太大,否则混凝土在运送、灌注过程中易分层离析,破坏混凝土的均匀性,影响灌注质量。
另外,为了补偿钢管内部混凝土的收缩,减小混凝土收缩系数和孔隙率,需掺入膨胀剂,膨胀剂量必须适当,若加入的量过大,会使混凝土膨胀过量,导致钢结构的破坏,强度下降,若加入的量过小,由于混凝土收缩,会使混凝土干缩和水化热冷缩,导致缺陷,使混凝土与钢管壁的胶结脱离,因此,正确使用膨胀剂是非常重要的,一般掺量为10%一15%,有时还掺入粉煤灰,以改善混凝土组份的颗粒分配,增加致密性。
外界温度以及钢管混凝土材料间的温差将对拱肋的质量有很大影响。
钢管与混凝土的吸热、散热速度相差很大,而拱肋又是直接暴露在大气中直接承受阳光作用,夏天钢管表面温度高达80℃,内部核心混凝土50℃,受其影响白天钢管吸热迅速膨胀时,管内的混凝土吸热慢,且需要吸收的热量大,管内混凝土不可能跟钢管一起膨胀;到了夜晚,钢管遇冷收缩时,管内的混凝土才慢慢吸热膨胀而阻止钢管的收缩,同时钢管又对混凝土产生了一个紧箍力,加速混凝土的收缩和徐变。
在昼夜温差大、气温变化大的季节,这类作用就更加突出了。
这样日积月累地反复作用,钢管受残余变形的影响将相对地变大,而管内混凝土因徐变、收缩的影响将相对地变小,钢管与混凝土产生一定的脱离是很难避免的。
若混凝土配合比设计不当,混凝土收缩严重或在浇注过程中混凝土并不是很严实,钢管与混凝土的脱空现象将相当明显。
比如,在重庆武隆县峡门口乌江二桥的检查中就发现管内顶部填充混凝土与管壁有空隙,空隙区间为跨中25m 范围,空隙深度为0.3～2.0c m 。
对于拱肋混凝土的质量,虽然施工中的控制很重要,但建成后的检测同样也很重要的,它是工程验收的重要依据,也是事后补强处理的重要依据。
第21卷 第10期2005年10月 甘肃科技Gansu Science and Technol ogyV ol .21 N o .10O ct . 20053 现有检测方法及评价目前在管内混凝土完整性检测中使用的方法比较多,如人工敲击法、钻芯取样法、超声波法、表面波法以及光纤监测系统等,其中超声波法、人工敲击法、钻芯取样法用得更为普遍。
3.1 人工敲击法人工敲击法是靠技术人员通过对钢管混凝土拱肋的敲击而后根据经验判断出缺陷位置以及种类的方法。
但是敲击法完全凭技术人员的技术及经验,缺乏理论依据和可供存档的资料,是一种比较粗略的检测方法。
无论是对于判断缺陷的种类还是判断的精度都是不能得到保证的,因此,人工敲击法的应用既不便于施工技术管理也不适合质量检测技术管理,它只能作为一种辅助检测手段。
3.2 直接钻芯取样法在众多钢管混凝土拱肋的检测方法中,钻芯法无疑是最为直观最为可靠的方法。
它不仅能直观的反映出钢管混凝土的完整性,而且能比较精确的验证混凝土强度是否满足要求。
但是钻芯法仍然有其不足之处,该法取样部位有局限性,只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量,存在较大的盲区,容易以点代面造成误判或漏判。
另外钻芯法对检查大面积的混凝土疏松、离析、夹泥、孔洞等比较有效,而对局部缺陷和水平裂缝等判断就不一定十分准确。
当然钻芯法还存在设备庞大、费工费时、价格昂贵的缺点。
因此,钻芯法不宜用于大批量检测,而只能用于抽样检查,或作为对无损检测结果的验证手段,实际工程检测表明,采用钻芯法与超声波联合检测、综合判定的办法评定钢管混凝土拱肋的质量,是十分有效的。
在万县长江公路大桥应用超声波检测钢管混凝土的缺陷实例中,通过对特殊的测点进行钻孔检查不仅利于验证超声波检测的准确性而且还能对这些特殊点的缺陷进行定量检测。
3.3 超声波检测法钢管内部混凝土的密实程度和均匀性以及钢管壁与混凝土之间的胶结脱离的检测,可以运用超声波技术来检测。
超声波检测钢管混凝土的基本原理是在钢管外径的一端利用发射换能器辐射高频振动,经钢管圆心传向钢管外径另一端的接收换能器。
超声波在传播过程中遇到由各种缺陷形成的界面时就会改变传播方向和路径,其能量就会在缺陷处被衰减,造成超声波到达接收换能器时的声时、声幅、频率的相对变化。
超声波检测钢管混凝土就是根据超声波在传播过程中声时、声幅、频率的相对变化,对钢管混凝土的质量进行分析判断。
超声波检测管内混凝土缺陷主要有首波声时法(波速)、波形识别法和首波频率法,根据声学参数声时、波幅、相位、频率等参数相应的变化,来判断其内部间隙的位置和大小。
判别的前提条件是:超声波通过混凝土传播的声时值必须小于直接通过钢管壁绕射的声时值,否则,超声波首波将不穿过混凝土而直接沿钢管壁到达接收探头,就无法判断其内部缺陷。
实践证明,超声波检测技术对钢管混凝土拱桥的钢管混凝土构件进行检测是行之有效的。
它可以根据合理布设的检测点,对钢管混凝土的密实程度和均匀性进行全面而细致的检测,它可以检测出钢管混凝土是否存在缺陷,找出缺陷位置,圈出缺陷范围,特别是对钢管内壁与内部混凝土之间的胶结脱离或完全脱空可以定量地进行检测,对钢管内混凝土缺陷采用首波声时、波形、首波频率的综合判较为理想。
在万县长江公路大桥应用超声波检测钢管混凝土的缺陷实例中,从超声波检测的总体结果分析,除北岸上弦3号管在泵送混凝土中出现爆管回流混凝土,导致局部明显空管,另有少量管道出现混凝土上部与钢管脱粘现象外,整个大桥钢管混凝土质量较好,对于部分超声探测点进行了钻孔检查,其钻孔检查结果与超声检测结果基本一致。
从实例中可以看出超声波法能够较好地分析判断管内各种部位混凝土是否存在缺陷,缺陷较多的部位在什么地方。
超声波法也有一定的限制,因其采用逐点径向检测,不仅检测进度慢,而且由于不能连续检测易造成漏检,此外,要具体分清缺陷类型,需要结合敲击和钻芯等手段进行,而定量检测的精确性也有待于进一步提高。
3.4 表面波法当在介质表面施加一冲击荷载时,会产生4种波:膨胀波、剪切波、表面波和Von Schm idt波。
其中表面波的峰值最大,衰减最慢。
在钢管混凝土中混凝土和钢管壁之间脱离的情况下,表面波恰恰是在钢管壁和混凝土之间的分界面附近传播的,缝隙对表面波的干涉显著,从而提高了检测的灵敏度。
表面波能量较大,且衰减慢,这样可以增大检测的范围,提高检测速度。
另外,由表面波理论可知,表面波传播速度仅与介质常数相关,因此在传播过程中,如未遇到缺陷,表面波是不会发生弥散的,这为使用451 甘 肃 科 技 第21卷表面波检测成为可能。
对于钢管内混凝土的表面波检测,根据透射波的频谱变化与反射波不同,低频简谐成分容易绕射过去,而高频成分容易反射回去,因此反射波的高频丰富,而透射波的高频较少。
利用缺陷处透射脉冲的频谱变化,可以反演缺陷的损伤程度。
根据文献的实验模型研究,显示表面波检测结合小波分析的钢管混凝土检测方法是可行、有效和快捷的,并且所给出的特征指标CJ 能够较精确地识别缺陷的大小,对缺陷长度的分辨能力可以达到5c m 以下。
但是,该方法仅在实验室里采用模型进行研究,而在实际的钢管混凝土拱肋的检测中很少采用。
3.5 光纤传感监测系统最近研究成功的适用于大跨钢管混凝土拱桥的光纤传感监测系统--分布式光纤传感网络系统,成功地用于三峡库区的巫山县巫峡长江大桥,有效的检测钢管内混凝土的脱空、缝隙损伤,以评估其整体性和工程质量。
所研制的混凝土结构安全监测的光纤传感(基于瑞利散射原理)技术与系统,具有大范围、连续监测能力,可用以检测混凝土-钢管结合面处有无脱空,脱空的部位及发生发展的时间过程;混凝土内部有无裂缝,裂缝的条数、缝宽、部位、开裂时间过程。
该系统在混凝土浇筑中沿拱圈埋入混凝土中,定期和不定期地对拱圈进行巡检,包括施工期、竣工期和运营期,以长期地、及时地采集大桥钢管混凝土结构脱空和裂缝发生发展的第一手真实信息,初步建立钢管混凝土结构在脱空、裂缝方面的安全评估准则,以及时做出安全评价,防患未然。
进而研究、掌握钢管混凝土这一复合材料的受力行为,并更好地发展钢管混凝土技术,提高我国钢管混凝土拱桥的科技水平。
在巫山县巫峡长江大桥的实际检测中,该系统首次成功地实现了对脱空进行定量、定位置、定范围,并确定了拱顶区域脱空开度为2～3mm ,脱空范围为整个监测区域,检测结果均得到超声波检测和钻孔检查验证。
由于该系统通常是在混凝土浇注前预埋在特殊区域(拱顶、1/4拱、拱脚)的钢管里,因此要想了解成桥后整个拱肋的混凝土状况,还需要对非预埋光纤区域利用其它检测手段进行测试,此外,对于已经建成的钢管混凝土拱桥该系统还不能作出评价。
4 结语钢管混凝土拱桥拱肋混凝土由于其特殊的结构组成和施工工艺,在实际工程中很难完全避免缺陷的产生。
因此,拱肋混凝土缺陷的检测就是成桥后必不可少的质量检验工作。
在众多的检测方法中,无损检测方法不仅对于结构本身的完整性还是从经济适用角度看都是发展趋势。
而现有的对于钢管混凝土拱肋的无损检测方法(人工敲击法、超声波法、表面波法)还存在精度不够高的问题,在实际工程中需要多种检测方法结合应用,才能得到较为准确的结果。
比如用超声波法检测就常结合钻芯法和人工敲击法一起使用。
