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判断现场检测仪器能?桥梁结构受力性能的现场检测

vnshog9462 2024-04-28

桥梁结构受力性能的现场检测

桥梁结构受力性能的现场检测是非常重要的,只有检测数据符合标准才能更好的达到预期效果,每个细节都很关键。中达咨询就桥梁结构受力性能的现场检测和大家说明一下。

1.桥梁现场试验的任务

1.1检验桥梁设计与施工质量。对于—些新建的大中型桥梁或者具有特殊设计的桥梁,在设计施工过程中必然会遇到许多新问题,为保证桥梁建设,在设计施工过程中必然会遇到许多新问题,为保证桥梁建设质量,施工过程中往往要求进行监测。在竣工后—般还要求进行现场荷载试验,并把试验结果作为评定桥梁工程质量优劣的主要技术资料和依据。

1.2判断桥梁结构的实际承载能力。国内许多早年建成的桥梁其设计荷载等级都偏低,难以满足现今交通的需要。为了加固、改建,有必要通过试验确定桥梁的实际承载能力。有时为特殊原因(如超重型车过桥或结构遭意外损伤等)也要用试验方法确定桥梁的承载能力。

1.3验证桥梁结构设计理论和设计方法。桥梁工程中的新结构、新材料和新工艺创新不断,对一些理论问题的深入研究,对某种新方法、新材料的应用实践,往往都需要现场试验的实测数据。

1.4桥梁结构自振特性及结构受动力荷载作用产生的动力反应的测试研究。对一些桥梁在动力荷载作用下的动态反应,大跨径轻柔结构的抗风稳定以及地震区桥梁结构的抗震性能等,都要求通过实测了解桥梁结构的自振特性和动力反应。

2.一些主要桥梁结构体系所需观测的部位

2.1梁桥。

(1)简支梁。主要观测跨中挠度和截面应力(或应变)、支点沉降。附加观测跨径四分点的挠度、支点斜截面应力。

(2)连续梁。主要观测跨中挠度、跨中和支点截面应力(或应变)。附加观测跨径l/4处的挠度和截面应力(或应变)、支点截面转角、支点沉降和支点斜截面应力。

(3)悬臂梁(包括T型钢构的悬臂部分)主要观测悬臂端的挠度和转角、固端根部或支点截面的应力和转角、T型刚构墩身控制截面的应力。附加观测悬臂跨中挠度、牛腿局部应力、墩顶的变位(水平与垂直位移、转角)。

2.2拱桥。主要观测跨中、跨径1/4处的挠度和应力、拱脚截面的应力,附加观测跨径墉处的挠度和应力、拱E建筑控制截面的变位和应力、墩台顶的变位和转角。

2.3刚架桥(包括框架、斜腿刚架和刚架一拱式组合体系)主要观测跨中截面的挠度和应力,结点刚近截面的应力、变位和转角。附加观测柱脚截面的应力、变位和转角,墩台顶的变位和转角。

2.4悬索结构(包括斜拉桥和上承式悬吊桥)主要观测主梁的最大挠度、偏载扭转变位和控制截面应力、索塔顶部的水平位移、拉(吊)索拉力。附加观测钢索和梁连接部位的挠度、塔柱底截面的应力、锚索的拉力。

上述各种桥梁体系的主要部位是一般静载试验必须观测的部位。方案上应画出结构简图,注明测点和测站的位置、测点总数和测站数等。

3.试验过程

3.1静载初读数。静载初读数是指实验正式开始时的零荷载读数,不是准备阶段调试仪器的读数。对于新建桥梁,在初读数之前往往要进行顶压(一般以部分重车在桥上缓行几次)。从初读数开始整个测试系统就开始运作,测量、读数和记录人员进入现场各司其职。

3.2加载。按桥上划定的停车线布置荷载,要安排专人指挥车辆停靠。

3.3稳定后读数。加载后结构的变形和内力需要有—个稳定过程。对不同的结构这一过程的长短都不一样,—般是以控制点的应变值或挠度值稳定为准,只要读数波动值在测试仪器的精度范围以内,就认为结构已处于相列稳定状态,可以测量读数。

3.4卸载读零。—个工况结束,荷载退下桥去。各测点要读回零值,同样要有—个稳定过程。

3.5校核数据。静载试验过程中,主要工况至少要重复1次。试验过程中必须时时关心几个控制点数据的情况,一旦发现问题(数据本身规律差或仪器故障等)要重新加载测试。这种现场数据校核的做法,可以避免实测数据出现大的差错。

4.桥梁现场动载试验

动载试验可以和静载试验连在一起做,也可以单独做。

现场动载试验的一般内容是测定桥梁结构在车辆动力作用下的挠度和应变,所用的仪器较静力试验时多而且复杂—些,测试要求也比静力试验要高。特别是动挠度的测试,除了中小桥梁可搭设固定支架用接触式电测位移计外,对大中型桥梁可以采用光电型挠度测量仪。

动载试验较静载试验的不同之处主要有以下几方面。

4.1仪器调试。所有仪器设备在准备阶段应已调试完毕,要考虑好记录的具体方法。如使用动态电阻应变仪,必须根据估计应变的大小确定增益、标定值范围等,调整记录速度和记录幅值等。如果采用计算机动态数据采集系统直接采样、记存,其增益、标定值等条件没置大同小异。

4.2车辆控制。要控制好车辆上下桥的车速、位置和时间。要协助驾驶员准确控制好行车速度,注意每次上桥的行车路线。对—些大跨度桥梁,还要确定车辆行驶到各个断面时的位置信息。

4.3测试记录。

(1)跑车。跑车测试的目的是判别不同车行速度下桥梁结构的动力响应(如位移或应力的动力增量和时程曲线),进而可以分析出动力响应与车速之问的关系。给车辆规定各挡车速,要求车辆在桥上保持匀速行进,记录动力响应的全过程。如果跑车速度相当慢,动测仪器记录的过程曲线就是对应测点位置的内力影响线或挠度影响线。

(2)刹车。车辆以一定速度行进,到现定位置突然紧急刹车,记录刹车时的动态增量。

(3)跳车(跨越障碍物)。一般在桥上特征断面位置设置一障碍物,模拟路面不平整(以弓形木板较为理想)。当车辆以不同的车速碾过障碍时,测定结构的动态增量。

上述三种不同的车行情况,可以是单辆车,也可以是多辆车。

4.4做好记录。动载试验中,影响因素比较多,要注意在各种不同工况中抓住主要内容。如要求记录结构动力响应的完整过程时,重点应该是记录信号的完整性;而确定动力增量时,则要求能记录到响应信号的峰值及其附近的部分信号。

5.单片简支梁的检测试验

桥梁工程中用得最多的梁是钢筋混凝土和预应力混凝土的简支梁。单片简支梁试验一般是做静力加载试验。前面关于实桥静载试验的各项准备工作、测试方法等,对单片梁试验一样适用。这里介绍预应力混凝土单片梁试验的—些基本内容。

5.1预应力混凝土梁张拉应力测试。工程技术人员比较关心预应力混凝土梁预应力钢筋张拉施工前后梁体内的应力大小。因为对预应力混凝土梁来说,设计计算与实际施工之间的差异或一致直接关系到梁的预应力质量。实际测试往往取梁预应力张拉的主动端、被动端和跨中等三个断面,以测量张拉前后的应力值。

5.2加载方法。单片梁静力加载通常用反力架配千斤顶设备,在没有反力架设备的地方,也采用其他加载方式。荷载、破坏荷载以及实际测试要求进行,一般原则是荷载级差不宜太大,尤其是预应力混凝土梁开裂前后更要分得细些。

每次加载或卸载的持续时间取决于结构变位达到稳定标准时所需要的时间。要求在前一荷载阶段内结构变位达到稳定后,才能进入下—个荷载阶段。—般做法是,同一级荷载内,小于所用量测仪器的最小分辨值,则认为结构变位达到相列稳定。

5.3抗裂性测试。确定预应力混凝土梁的开裂荷载很重要,实测时可根据下缘钢筋、混凝土的应变读数变化规律来判断。如在梁的下缘混凝土应变与荷载的关系曲线中,由曲线的拐点可确定开裂荷载;在梁的下缘钢筋应力与荷载的关系曲线中,曲线斜率的显著变化所对应的荷载即为开裂荷载。

5.4极限承鞔力测定。正常配筋的钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁的正截面破坏标准以下述两条控制:(1)下缘钢筋拉应力达到屈服强度;(2)上缘混凝土压应力达到极限抗压强度(实际一般做不到)或压应变达到极限压应变。

对于某些受剪压(拉)破坏控制的梁,其极限承载能力的测定标准到目前为止仍不甚明确,破坏性荷载试验时要注意破坏指标达到时对应的破坏荷载。

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地震救援队用于检测生命的仪器其原理是什麽

光学生命探测仪:把废墟看得清清楚楚

“蛇眼”就是一种搜索仪器,它的学名叫“光学生命探测仪”,是利用光反射进行生命探测的仪器。仪器的主体非常柔韧,像通下水道用的蛇皮管,能在瓦砾堆中自由扭动。仪器前面有细小的探头,可深入极微小的缝隙探测,类似摄像仪器,将信息传送回来,救援队员利用观察器就可以把瓦砾深处的情况看得清清楚楚。

此外,光学生命探测仪上的探头可以360度旋转,只要废墟上有一个手指粗细的眼,光学生命探测仪就可以伸入,探头在下面旋转后将图像传上来,基本确定被埋人所处的位置和被困地形,在实际救援时可以不伤着被埋压人员。

热红外生命探测仪:在黑暗中也能工作

热红外生命探测仪具有夜视功能,它的原理是通过感知温度差异来判断不同的目标,因此在黑暗中也可照常工作。红外线生命探测仪在感觉人是否存活方面很精确,确保不错过任何仅存一线希望的生者。

它可以完美地帮助救援队员在废墟灾区或其周围定位遇难者的位置。它能够探测并且显示出遇难者身体的热量,从而帮助救援队员很快确定被埋在废墟底下或隐藏在尘雾后面的遇难者的位置,且能经受住救援现场的恶劣条件。

热红外生命探测仪还可用于检测煤矿井下隐性火区分布、火源的位置,亦可非接触性检测井下中央与采区变电所各种开关、接头、变压器的事故隐患,水泵、防爆电机及动力设备(动力电缆)的温升,运输机及运输皮带的发热状态。

声波生命探测仪:能探寻微弱声音

声波振动生命探测仪寻找生命靠的是识别被困者发出的声音。人类有两只耳朵,这种仪器却有3—6个耳朵,它的耳朵叫做“拾振器”,也叫振动传感器,它能根据各个耳朵听到声音先后的微小差异来判断幸存者的具体位置。

说话的声音对它来说最容易识别,因为设计者充分研究了人的发声频率。如果幸存者已经不能说话,只要用手指轻轻敲击,发出微小的声响,也能够被它听到。即便被埋人被困在一块相当严实的大面积水泥楼板下,只要心脏还有微弱的颤动,探测仪也能感觉出来,于是救援队员可以确定废墟下是否有人活着。

搜索犬:最“聪明”的搜索能手

以上搜索仪器都是国际上比较先进的,可它们还不是最“聪明”的搜索能手,在此基础上国家救援队和部分省(市)救援队还引进了一批特殊的“队员”———搜索犬。经过专业培训后,它们成了百发百中的搜索行家。

犬对气味的辨别能力比人高出百万倍,听力是人的18倍,不仅视野广阔,还有在光线微弱条件下视物的能力,是国际上普遍认为搜救效果最好的“设备”。用犬搜索是现场搜索最为行之有效的方法之一,经验表明:用人工需要30—60分钟才能完成的搜索,用犬只需5—10分钟。在某一地点,如果连续用两条搜索犬都未发现幸存者,则100%可以认为该地区不会有幸存者。当然,犬搜索也不是“万能”的,在使用犬搜索时,应当注意风向。有时搜索犬只能告诉你有幸存者,而无法告诉你准确位置,此时应结合电子设备进行准确定位。另外,搜索犬对气味的要求较高,现场有化学物质、腐烂尸体、夏天的消毒杀虫剂等都会对搜索犬的工作有干扰。

铁路路基工程的现场试验检测技术

随着我国相关铁路的相关规定,铁路建设又迎来了新一轮的高潮。铁路作为国民经济的大动脉,在中国经济平稳较快发展中肩负着重大责任,作为铁路工程的主体,路基工程的质量尤为重要。本文从路基工程现场试验检测的角度论述了用不同的检测方法对路基工程质量的控制。

一、路基检测前准备工作

1)根据国家及铁道部有关工程检测的法规、标准及项目合同要求,编制试验检测计划和作业指导书。

2)进行检测前仪器、设备的调试,确认设备的标定是否有效,确保仪器设备能够正常使用。

3)检测前应收集齐全相关信息:①检查被检路基填料的土工试验报告、填料名称,确定检测项目;②根据待检路基部位确定检测频率、数量及指标;③明确报检的路基里程及被检施工标段。

二、检测方法

2.1地基系数K30试验

1)试验检测仪器包括:刚性承压板、千斤顶、百分表或位移传感器、基准支架和反力装置。

(1)刚性承压板:钢质,板厚:T≥22mm、直径D=300mm(+1.4~0mm)、不圆度及上下两面的不平行度为0.3%,下底面光洁度不应低于二级。

(2)千斤顶:5吨级,带有精密压力表(精度1%)。

(3)百分表或位移传感器:全量程不应小于10mm,最小刻度为0.01mm。

(4)基准支架:由3m的杆件和支脚组成,杆上固定百分表。

(5)反力装置:如果是集装式专用试验车,可利用试验车自重、采用汽车或压路机作为反力。

2)现场检测

(1)根据测试要求合理选择测点位置。

(2)进行场地测试面平整。

将承载板放置于测试地面上,应使承载板与地面良好接触,必要时可铺设一层2~3mm薄干砂。应注意保持试验主体的原始状态,避免松动大颗粒的碎石或石块,安装时不得对测点表面进行压实,当测试面处于斜坡上时,应将承载板支撑面做成水平面。

(3)安装加载装置和测量装置

先放置承载板,利用承载板上水准泡或水平尺来调整承载板水平,将反力装置承载部位安置于承载板上方,并加以制动,承载板外侧边缘与反力装置支撑点之间的距离不得小于1m;然后将千斤顶放在承载板的中心位置,使千斤顶保持垂直,用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载部位紧贴,组装时应保持千斤顶垂直不出现倾斜;再安置测桥,测桥支撑座应设置在距离荷载板外侧边缘及反力装置支承点1m以外,测表的安放必须相互对称,并且应与荷载板中心保持等距离。

(4)加载试验

预先施加0.01MPa荷载约30s,稳定后卸除荷载,读取百分表读数作为下沉量的初始读数或将百分表调零;再以0.04MPa的增量逐级加载,每增加一级荷载,当1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1%时,读取荷载强度和下沉量读数,然后增加下一级荷载。当总下沉量超过规定的基准值,或荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力,或达到地基的屈服点,试验即可终止。

3)资料处理

(1)绘图及计算工作

根据试验结果绘制荷载强度与下沉量(σ−S)关系曲线,如图1,并按式K30=σs/Ss进行计算地基系数:

式中:K30—地基系数(MPa/m),计算取整数;

σs—荷载强度(MPa);

Ss—下沉量基准值。

2.2变形模量Ev2试验

1、检测仪器:变形模量Ev2测试仪器应包括承载板、反力装置、加载装置、荷载量测装置及沉降量测装置。

(1)荷载量测装置的量测表量程应达到最大试验荷载的1.25倍,最大误差应不大于1%,显示值应能保证承载板上的荷载有效位至少达到0.001MPa。

(2)沉降量测装置应符合以下要求:测桥的测量臂可采用杠杆式或垂直抽拉式,测量臂应有足够的刚度。承载板中心至测桥支撑座的距离应大于1.25m。杠杆式测量臂杠杆比可在1:1至2:1范围内选择,选定后不得改变。沉降量测表最大误差不应大于0.04mm,分辨率应达到0.01mm,量程不应小于10mm。

2、现场检测

(1)场地测试面应进行平整,并使用毛刷扫去表面松土。当测试面处于斜坡上时,应将承载板支撑面做成水平面。

(2)测试仪器安装应符合下列要求:先将承载板放置于测试点上,使承载板与地面完全接触,必要时可铺设一层2~3mm薄干砂,同时利用承载板上水准泡来调整承载板水平;然后将反力装置承载部位安置于承载板上方,并加以制动。承载板外侧边缘与反力装置支撑点之间的距离不得小于0.75m;再将千斤顶放在承载板的中心位置,使千斤顶保持垂直,用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载部位紧贴。

试验过程中测桥和反力装置不得晃动,沉降量测装置应用遮阳挡风设施。预加载时,应预先加0.01MPa荷载约30s,待稳定后卸除荷载,将沉降量测表读数调零。加载与卸载应符合以下要求:变形模量Ev2试验第一次加载应至少分6级,并以大致相等的。卸载后,按照第一次加载的操作步骤,并保持与第一次加载时各级相同的荷载进行第二次加载,直至第一次所加最大荷载的倒数第二级。每级加载或卸载过程必须在1min内完成。加载或卸载时,每级荷载的保持时间为2min,在该过程中荷载应保持恒定。

3、资料处理

根据试验结果绘制应力-沉降量曲线,应力-沉降量曲线上应用箭头标明受力方向。第一次加载和第二次加载所得到的应力-沉降量曲线,可用下式表达:

式中:

σ—承载板下应力(MPa);

S—承载板中心沉降量(mm);

a0—常数项(mm);

a1—次项系数(mm/MPa);

a2—次项系数(mm/MPa)

应力-沉降量曲线方程的系数是将测试值按最小二乘法计算得到的。

2.3压实系数和孔隙率

1、现场检测

先将选定试坑位置处的地面铲平,其面积略大于试坑直径150mm,按试坑直径划出坑口轮廓线,在轮廓线内下挖至要求深度200mm处,边挖边将挖出的土放入盛土容器内,称土的质量,然后取代表性土样测定含水率。再向容砂瓶内灌满标准砂,关阀门,称灌满标准砂的密度测定器的总质量。最后将密度测定器倒置于挖好的坑口上,打开阀门,使密度测定器内的标准砂流入坑内,当密度测定器内标准砂停止流动时关闭阀门,称密度测定器和剩余标准砂的质量,并计算灌满试坑所用标准砂的质量。

2、资料处理

根据下列公式计算:

湿密度:ρ=mp/Vp(b)

干密度:ρd=ρ/1+0.01w(c)

压实系数:K=ρd/ρdmax(d)

孔隙率:n=1−ρd/G(f)

在我国K30、Ev2是考虑路基承受静荷载的现场试验检测方法,而Evd则是考虑到路基承受动荷载作用下的检测方法。

结语

路基的施工质量关系到整个工程的质量、进度和列车运行安全,而运用科学的试验检测方法是保证路基工程施工质量的重要措施之一。在路基工程施工中,土体压实是一个最基本的问题,通过对以上试验检测方法的分析,可以看出仅用密实度指标来检测和判断路基的质量有其局限性。所以铁路路基施工质量的检测不仅要考虑静荷载作用下的检测,同时也应当考虑到动荷载的作用下的检测。

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