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>>> 第三节 <<<

公路桥梁检查、试验与评定

面对机遇,如何保证工程的质量显得更加关键和重要,因为在有些地方也曾出现一些足以引起公路部门高度重视的工程事故,如桥梁坍塌、路面破坏、工程缺陷等等。事故发生频繁,工程质量令人担忧。究其原因,应该说是多方面的。但其中有一个重要原因是有些施工单位忽视了工程质量的检测工作。也就是说在施工中没有切切实实建立一套较健全且完善的工程质量保证体系和质量管理制度。据了解,各地从事公路建设的施工队伍中,有相当一部分施工队为非专业队伍,资质低,技术管理水平低下,质量保证体系不完善,质量意识薄弱。有些工地甚至连最基本的质检人员和试验检测设备都没有。所有这些使得工程质量管理失控,从而最终导致了工程质量事故的发生。基于上述原因,为了适应当前形势的需要,必须加强工程质量管理中的实验检测工作,确保公路工程质量。下文将始终围绕工程质量管理这个主题,以公路工程试验检测为切入点,从工程质量检测手段的角度,主要分析探讨一下在当前公路建设形势下,如何切实加强试验检测工作,以提高公路工程质量。

一、加强公路工程试验检测工作的必要性和重要性

试验检测是进行公路工程质量检测的一种有效手段。这项工作的目的是通过对某个产品或工程项目的检测,根据其检测的结果来判断工程质量或产品质量是否符合现行有关技术标准的规定。道路工程试验检测工作也是工程质量管理中的一个重要组成部分,同时也是公路工程质量控制评定验收的一个主要环节。一个产品或一项工程质量的好坏必须依靠试验检测这种手段得以实现。其必要性和重要性主要体现在以下几个方面:通过试验检测,能充分利用当地出产的材料,便于就地取材。譬如建设地点的砂石、填料等,可借助试验检测这种有效手段,以确定上述材料是否满足施工技术规定的要求。便于就地取材,降低工程造价。通过试验检测,有利于推广新技术、新工艺和材料的应用。及时有效地对某一新材料、新技术、新工艺进行试验检测,以鉴别可行性、适用性、有效性、先进性,从而为工程施工积累经验教训。这对于推动施工技术进步,提高工程进度、质量等将起到积极的作用。 通过必要的试验检测,可科学地评定路用各种原材料及其成品、半成品材料的质量好坏。有了这套有效科学的测试手段,对于任何一种材料均可通过对其规定性能的相关检验,从而评定其产品是否合格。这对于合理地应用材料,提高工程质量是非常重要的。通过试验检测能合理地控制并科学地评价施工质量。一项工程质量的好坏,包括施工过程中的质量控制、竣工后的评定验收。试验检测无疑是一种科学有效的方法和手段。综上所述,可见试验检测对于提高工程质量、加快工程进度、降低造价、推动施工技术进步,将起到非常重要的作用。因此,加强试验检测工作势在必行,务必引起高度重视。

二、加强试验检测工作,提高工程质量的措施及途径

试验检测人员素质、技术水平有待提高。目前,我省各地施工单位技术水平不一,参差不齐,特别是试验检测人员匮乏,且素质低,甚至学非所用。缺乏一支业务素质较高的质检人员队伍,提高公路工程质量只能是一句空话。因此,针对我省当前存在的这种情况,有必要充实试验检测队伍,提高其整体素质和业务水平。具体做法可以引进,也可以选派人员到有关院校进行系统专业的培训。这一方面,我省交通主管部门已经重视并开始落实。去年至今,省厅质监站已组织全省公路系统试验检测技术人员分期到省交通职业技术学院进行系统培训,这就是一个良好的开端。健全法制,完善质检机构和工程质量管理制度,是提高我省公路工程质量的一个重要保障。对于法规制度,我国已立法《公路法》及有关行业标准。我省也相继出台了一批管理制度、方法、暂行规定等,这对推动我省公路建设的健康发展将起到积极作用,但随着形势的发展,现有的法规制度已不能适应公路建设的高速发展需要。因此对于上述法规制度还有必要进一步完善发展,以便使公路建设单位做到有章可循,有法可依。另外,对于试验检测机构,虽然在我省已初具规模,但还有待进一步完善,加强管理,严格管理,制订一套可行的管理措施。使质检机构逐渐规范化、专业化。例如,可提供仲裁数据的试验检测机构,必须同时具备质量技术监督局计量认证和交通运输部公路工程试验检测机构资质等条件。对于一般施工企业作为自检的试验检测机构,也要具备一定的资质。这就要求交通主管部门对这些质检机构要严格把关,坚持做到严格考核、严格审批、定期检查、定期考核。对于不合格的质检单位坚决整顿或取缔,决不手软。进一步建立完善公路工程质量保证体系,增强工程质量意识。我省目前实行“政府监督,社会监理,企业自检”三级质量保证体系。各级质量管理部门应各司其责,按质量第一的方针和全面质量管理要求,采取切实有效的措施,不断提高质量管理水平。在实际工作中,应严格实行质量自检,加强质量管理和质量监督,逐步建立完善三级质量保证体系。其次有增强建设各方面的质量意识,分工负责,责任到人,真正落实质量岗位责任制。施工过程中,应借助试验检测手段,严格把好以下四个关键环节:路用材料质量的控制。对于工程所需原材料、半成品、成品材料(如填料、砂、石、水泥、钢筋、预制构件等),均应按有关试验检测规程、技术规定进行检验,经检验合格方可使用,不合格材料严禁使用。另外,对各种原材料除了要进行常规试验以外,有时还要进行一些必要的非常规试验,以确定该材料是否真正满足施工技术要求。在施工前,施工单位应向监理单位完整提供所使用材料的试验报告、出厂证明或质量证明书、合格证等资料。再之,对于新采用的新材料、新工艺、新技术,也要严格按照技术要求先进行试验检测,经试验可行后方可推广使用,禁止盲目施工。施工控制参数的确定。施工控制参数,通常是指一些能够指导施工,控制施工质量的关键数据。譬如填土最佳含水量和最大干密度,这两个参数是路基填土中指导施工、控制压实质量的关键参数。这些参数确定的准确与否,将直接影响路基工程的质量。所以在借助试验检测这种手段进行参数确定时,应认真对待,严格遵照试验检测规程,并力求消除试验误差,提高试验精度,以确保试验数据的准确性、可靠性。现场施工过程质量控制。在施工过程中,工程质量的控制主要包括施工单位自检,监理抽检,政府监督等环节。首先,对于施工方,要建立起一套较为完善的试验检测制度,建立工地实验室,并配备相关试验检测人员,专人负责,专职质检,坚持“自检”制度。对于监理方,要真正落实“事前”“事中”“事后”三层监理,特别是“事前”监理,要防患于未然,发现问题,及时解决。在监理过程中,要充分利用监理中心实验室的有关试验设备,以试验检测作为一种有效手段,严把质量关,从而起到控制施工质量的目的。对于监督方,要真正发挥作为政府监督职能的作用,及时抽检,及时验收评定。发现问题,及时化解。抓典型,树典范,维护政府对公路工程质量监督的严肃性、权威性、公正性。分部分项工程质量验收,加强公路工程试验检测力度,另一个重要方面还体现在分部分项工程质量验收环节上。中间交工验收的结果,直接反映了一个分部(项)工程质量的好坏以及工程质量上存在的问题和缺陷,是一个分部(项)工程施工成果的集中体现。因此,对于公路工程,除了对施工现场质量控制把关以外,还要及时对每一分部(项)工程进行质量验收,并进行阶段性施工总结。经验收不合格项目,坚决给予返工处理。坚持以试验检测数据说话,严把试验检测关,努力提高公路工程质量,沥青面层一般按沥青铺筑层总厚度进行评定,但高速公路和一级公路多分为2~3层铺筑,应进行上面层厚度的检查与评定。沥青混合料面层的压实度是指按规定方法采取的混合料试件毛体积密度与标准密度之比,亦用百分数表示,代号均为K。

环刀法适用于公路工程现场测定细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度。对于无机结合料稳定细粒土,其龄期不宜超过2d,并且最好用于施工过程中的压实度检验。灌砂法适用于现场测定细粒土、砂类土和砂类土压实层和基层、底基层、沥青贯入式面层等的密实度。

钻芯法适用于检验从压实的沥青路面上钻取的沥青混合料芯样试样的密度,以评定面层的施工压实度。核子仪测定压实度仪器,核子密度湿度仪。密度范围1.12~2.73g/cm 3 ,误差绝对值不大于0.3 g/cm 3 。含水率测定范围为0~0.64 g/cm 3 ,测定误差±0.015 g/cm 3 。细砂。粒径0.15~0.30mm。天平或台秤、毛刷等。路基路面压实度评定。对于路基、基层和底基层:K≥K0,且单点压实度Ki全部大于等于规定值减2个百分点时,评定路段的压实度可得规定满分。当K≥K0,且单点压实度Ki全部大于等于规定极值时,对于测定值低于规定值减2个百分点的测点,按其占总检查点数的百分率计算扣分值。K<K0或某一单点压实度Ki小于规定极值时,该路段压实度为不合格。路堤施工段落短时,分层压实度应点点符合要求,且样本数不少于6个。沥青面层:当K≥K0且全部测点大于等于规定值减1个百分点时,评定路段的压实度可得满分。当K≥K0时,对于测定值低于规定值减1个百分点时,按其占总检测点数的百分率计算扣分值。K<K0时,评定路段的压实度为不合格。路面平整度主要表示方法有:单位长度上的最大间隙、单位长度的间隙积累值、单位长度内的间隙超过某定值的个数、路面不平整的斜率、路面的纵断面、振动和加速度(将行车舒适感作为评价指标)。3m直尺是用来测定路面平整度的最简单仪器,测定纵向横向不平整度。测量准备工作,连续测量10尺。以行车道一侧车辆轮迹(距车道线80~100cm)作为连续测定的标准位置。

影响路面抗滑性能的因素:轮胎的磨耗量、表面形状及构造。路面类型、干湿状态温度、车速。面层结婚料及集料。路面积冰积雪及其他状态。路面滑溜给行车带来的三个危害:汽车制动距离变长,车华危险增大,方向控制失灵。手工铺沙法测定路面构造深度实验步骤:用扫帚或毛刷子将测点附近的路面清扫干净,面积不小于30cm×30cm;用小铲装砂沿筒向圆筒中注满砂,手提圆筒上方,在硬质路表面上轻轻地叩打3次,使砂密实,补足砂面,用钢尺一次刮平。注:不可直接用量砂筒装砂,以免影响量砂密度的均匀性。将砂倒在路面上,用底面粘有橡胶片的推平板,由里向外重复做摊铺运动,稍稍用力,将砂细心地、尽可能地向外摊开,使砂填入凹凸不平的路表面的空隙中,尽可能将砂摊成圆形,并不得在表面上留有浮动余砂。注意摊铺时不可用力过大或向外推挤;用钢板尺测量所构成圆的两个垂直方向的直径,取其平均值,准确至5mm。重复以上操作,同一处平行测定不少于3次,3个测点均位于轮迹带上,间隔3~5m。摆式仪测定路面摩擦系数,重复操作5次,并读取每次测定的摆值,即BPN。5次操作中最大最小数值差不大于3BPN,否则应检查并重测。路面横向力系数概念:用标准的摩擦力系数测定车测试,当测定轮与行车方向成一定角度且以一定速度行驶时,轮胎与潮湿路面之间的摩擦阻力与接触面积的比值,代号SFC,无量钢。回弹模量:回弹模量是指路基、路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值,回弹模量值愈大,则土基承受外荷载作用的能力就愈大,因此,路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标。贝克曼梁测定路基回弹模量。本方法适用于在土基、厚度小于1m的粒料整层表面,用弯沉仪测定各测点的回弹弯沉值,通过计算求得该材料的回弹模量值的实验;旧路表面测定路基路面的综合回弹模量。弯沉是指路基或路面表面在规定的标准车作用下,路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形(总弯沉)或垂直回弹变形(回弹弯沉),以0.01mm为单位。标准荷载单位压力是指在标准碎石上,当贯入杆(端面直径50mm的金属柱)达到一定贯入量时的荷载单位压力。贯入量为2.5mm的标准压力为7.0MPa,贯入量为5mm的标准压力为10.5MPa。桥梁结构试验的任务、目的和分类。任务:确定桥梁存在能力及运行条件。分析桥梁病害产生原因,掌握其变化规律。对新建改建桥进行竣工鉴定,检查设计的预期效果。目的:通过荷载试验,了解桥梁在试验荷载作用下的实际工作状况,判断桥梁结构的安全承载能力和使用条件。对某些理论上难以计算的部分,通过实验分析达到直接了解其受力状态、应力分布规律的目的。分类:科学性研究试验。生产性试验。桥梁结构试验的目的:科学研究性试验:验证新的结构分析理论,设计计算方法。微运用和推广新的结构形式,新的建筑工艺积累经验。为制订新的设计规范提供依据。生产性试验:对新建桥梁进行鉴定,对既有桥梁进行鉴定。桥梁结构试验的分类:按试验目的分为科研性试验和生产性试验。原型试验:对象是实际结构或构件,有时也称为实桥试验。缺点:费用大,周期长,现场测试条件差等(一般直接为生产服务,但也有以科研为目的)。模型试验:仿照真实结构。按照一定的比例关系复制成的真实结构的试验代表物,具有实际结构的全部或者部分特征,但尺寸比原型小得多(科学研究性试验,更需要借助模型进行试验)。静力试验:结构试验中最大量最常见的基本试验。动力试验:测量移动车辆荷载作用下桥梁指定断面上的动应变或指定点的动挠度。测量桥梁结构的自振特性(或动力特性)。桥梁支座:设置在梁板式体系中主梁与墩台之间,其主要功能是将上部结构的各种荷载传递给墩台,并能适应上部结构的荷载、温度变化、混凝土收缩等各种因数所产生的变形(水平位移及转角),使上部结构的实际受力情况符合设计计算图式。板式桥梁橡胶支座检验方法:有型式检验,出厂检验和使用前抽检。橡胶支座的极限抗压强度:70MPa(矩形支座)、75MPa(圆形支座)。橡胶支座水平位移量的大小主要取决于橡胶片的净厚度。混凝土立方体试件的取样原则:浇注一般体积的结构物(如基础,墩台)时,每一个单位结构应制取2组;连续浇注大体积结构时,每80m或每一工作班应制取2组。桥梁上部结构主要构件长度在16m以下时,应制取1组;16~30m时,应制取2组;31~50m长时,应制取3组;50m以上者,不少于5组。对小型构件每批或每个工作班至少应制取2组;对于钻孔桩每条至少应制取2组;当桩长在20m以上时,不少于3组;对桩径大,灌桩时间很长时不少于4组。另外,还要根据施工的需要,再制取几组作为拆模、张拉和吊装等施工阶段强度依据。钻芯取样法检验混凝土强度中钻取芯样和检查芯样,测定混凝土的劈裂抗拉强度或抗压强度,作为评定结构的主要品质指标。芯样直径应为混凝土所有集料最大粒径的3倍,一般为150mm或者100mm。任何情况下不小于集料最大粒径的两倍。钻芯数量应满足:按单个构件检验时,每个构件钻芯样数不少于3个,对于小构件至少应取2样。对构件局部区域检验时,应由要求检验的单位确定取芯位置及数量。回弹法检验混凝土强度,基本原理:回弹法是采用回弹仪的弹簧驱动重锤,通过弹击杆弹击混凝土表面,并以重锤被反弹回来的距离(称回弹值,指反弹距离与弹簧初始长度之比)作为强度相关指标来推算混凝土强度的一种方法。回弹值的计算:计算区平均回弹值时,应从该测区的16个回弹值中提出3个最大和3个最小值,然后将余下的10个回弹值按公式计算。

三、荷载试验正式进行前应做好下列准备

(一)试验孔(或墩、塔)的选择

对多孔桥梁中跨径相同的桥孔(或墩、塔)可选具有代表性的桥孔(或墩、塔)进行加载试验。选择时应综合考虑以下因素:该孔(或墩、塔)计算受力最不利;该孔(或墩、塔)施工质量较差、缺陷较多或病害较严重;该孔(或墩、塔)便于搭设脚手架,便于设置测点或便于实施加载。选择试验孔的工作应与制订计划前的调查工作结合进行。搭设脚手架和测试支架。静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排。试验人员组织及分工。其他准备工作:荷载试验的安全设施、供电照明设施、通信联络设施、桥面交通管制等工作应根据荷载试验的需要提前进行准备。加载法案和测点布置——试验荷载工况的确定。简支梁桥:跨中最大正弯矩工况,l/4最大正弯矩工况,支点最大剪力工况,桥墩最大竖向反力工况。连续梁桥:主跨跨中最大正弯矩工况,主跨支点负弯矩工况,主跨桥墩最大竖向反力工况,主跨支点最大剪力工况,边跨最大正弯矩工况。静载试验效率:Ss—静载试验荷载作用下控制界面内力计算值;S—控制荷载作用下控制截面最不利内力计算值;μ—按规范采用的冲击系数,平板挂车、履带车、重型车辆,取μ=0;ηq—该值可采用0.8~1.05,当桥梁的调查、检算工作比较完善而又受加载设备能力所限,ηq值可采用低限;当桥梁的调查、检算工作不充分,尤其是缺乏桥梁计算资料时,ηq值应采用高限。一般情况下ηq值不宜小于0.95。

(二)静载加载分级与控制

分级控制的原则:当加载分级较为方便时,可按最大控制截面内力荷载工况均分为4~5级。当使用载重车加载,车辆称重有困难时,也可分为3级加载。当桥梁的调查和颜色工作不充分或桥况较差,应尽量增多加载分级。在安排加载分级时,应注意加载过程中其他界面内力亦应逐渐增加,且最大内力不应超过控制荷载作用下的最不利内力。车辆荷载加载分级的方法:逐渐增加加载车辆数、先上车轻后上重车、加载车位于内力影响线的不同部位、加载车分次装载重物。加卸载的时间选择:为了减少温度变化对试验造成的影响,加载时间以22点至早晨6点为宜。加载分级的计算:根据各荷载工况的加载分级按弹性阶段计算结构各点在不同荷载等级下计算变位(或应变),以便对加载试验过程进行分析和控制。计算采用的材料弹性模量,如已做材料试验的用实测值,未做材料试验的可按规范规定取值。

残余应变:指材料在施加一定负荷后,其抗压、抗拉强度较高,材料产生的变形很小,材料内部储存有应力而未释放。相对残余应变公式:地基承载力检测方法。桥涵地基的容许承载力可根据地质勘测、原位测试、野外荷载试验以及野外桥涵调查对比,由检验对比分析确定。标准贯入试验三个阶段——压实阶段:相当于P-S曲线上的oa段,接近于直线,土中各点剪应力均小于土的抗剪强度,土处于弹性平衡状态,本阶段荷载板的沉降主要由于土的压密变形,a点荷载称为比例界限Pr。剪切阶段:相当于P-S曲线上的ab段,地基土中局部范围的剪切应力达到抗剪强度,土体发生剪切破坏,这些区域也称塑性区。b点荷载为极限荷载Pu。破坏阶段:相当于bc段,荷载板急剧下沉,即使不增加荷载,沉降也不能稳定,最后在土中形成连续滑动面,土从四周挤出隆起,地基失稳破坏。相对密度。相对密度是指物质的密度与参考物质的密度在各自规定的条件下之比。桩基承载力检测方法:静荷载试验(单桩承载力宜通过现场静载试验确定,在同样条件下试桩数目不少于总数的1%并不少于3根)。各桩的动测方法。基准点的设置:基准点本身不动,没有被接触或遭破坏的危险,附近没有震源,不受直射阳光和风雨干扰,不受试桩下沉影响。基准梁的设置:一般采用型钢优点是有磁性、刚度大、便于加工、形状一致。缺点是温度膨胀系数大。因此测试时应保证基准梁一端固定,另一端自由支承,防止基准梁受日光直接照射,基准梁附近不设照明或取暖炉,必要时用隔热材料包裹消除温度影响。破坏载重:当试桩全部下沉量已大于40mm,同时这一阶段下沉量大于前一阶段下沉量的5倍,或者这一阶段的下沉量大于前一阶段下沉量的2倍但下沉在24h仍不休止时,其荷载即为破坏荷载。极限载重:在破坏载重前一阶段的累积载重即为极限载重。容许载重:极限载重除以安全系数(规范规定为2)为容许载重。如因结构上对桩的下沉量有特殊要求时,则应按下沉量确定容许载重。 1vcxxuHgoFCojFB0nIxWByZEW5nftmHscLHwP/xkqIoAgY01A0GWfGJTaG3FtgD2

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