一種橋梁線狀鋼構件檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及橋梁檢測技術，尤其涉及一種橋梁線狀鋼構件檢測方法，適用于長徑 比較大的構件，如普通鋼筋、預應力鋼絞線、鋼絞線斜拉索、平行鋼絲斜拉索等，屬于橋梁等 固定構筑物的無損檢測領域。
【背景技術】
[0002] 線狀鋼材是橋梁的關鍵構件，如鋼筋混凝土梁中的普通鋼筋主要承受拉力，與混 凝土受壓相匹配，抵抗外荷載彎矩，普通鋼筋截面削弱導致結構承載力下降，影響結構安 全。預應力混凝土中的鋼絞線用于調整截面應力，使混凝土儲備壓應力，抵抗外荷載產生的 拉應力，預應力損失導致混凝土開裂、梁體下撓，此類病害在大跨度連續梁、連續剛構橋梁 中較為常見，嚴重影響結構安全。斜拉橋的斜拉索承擔主梁的恒載與活載，通過主塔傳遞至 基礎結構，由于腐蝕、斷絲等造成的斜拉索截面削弱直接影響斜拉索的自身安全，從而威脅 整座斜拉橋結構體系的安全。
[0003] 目前針對線狀鋼材狀態的檢測方法均具有一定的局限性。
[0004] 對于鋼筋混凝土結構，《公路橋梁承載能力檢測評定規程》中評估思想是基于鋼筋 銹蝕程度檢測，均采用間接檢測方法，如鋼筋銹蝕電位檢測、氯離子含量檢測、電阻率檢測、 碳化狀況檢測，這些檢測方法的缺點是檢測數據離散性大，評估結論容易受人為干擾。
[0005] 對于預應力鋼絞線、斜拉索等構件，目前通常采用索力檢測（監測）的方法（如頻 譜法、錨索計、壓力環、磁通量傳感器），通過索力變化進行結構評估。這些方法的最大缺陷 在于僅根據索力結果不能發現索體內部鋼絲（或鋼絞線）的銹蝕、斷絲造成的截面削弱，不 能評估索體的承載能力與剩余壽命，對橋梁管理養護的決策支持有限。錨索計、壓力環、磁 通量傳感器等還存在設備耐久性問題，該設備需要在索體張拉時同步安裝，且壽命有限，而 橋梁發生病害則往往發生在通車運營多年以后，此時設備數據可信度大為降低，且不容易 更換；例如對于一開始沒有安裝錨索計的鋼絞線預應力束目前沒有可實用檢測評估方法。
【發明內容】
[0006] 有鑒于此，本發明提供一種操作簡單的橋梁線狀鋼構件檢測方法。
[0007] -種橋梁線狀鋼構件檢測方法，其用于對被測線狀鋼構件的預應力進行檢測，所 述橋梁線狀鋼構件檢測方法包括以下步驟：
[0008] 根據被測線狀鋼構件的參數計算出被測線狀鋼構件的電阻值范圍；
[0009] 根據所計算的被測線狀鋼構件的電阻值范圍確定需連接的導線；
[0010] 確定被測線狀鋼構件的兩端位置并將分別將兩個連接件、兩根導線分別對應將被 測線狀鋼構件與一個精密電阻測試儀進行連接；
[0011] 選定所述精密電阻測試儀的測試檔位開始測量。
[0012] 進一步地，所述被測線狀鋼構件為普通鋼筋、預應力鋼絞線或斜拉索。
[0013] 與現有技術相比，本發明提供的橋梁線狀鋼構件檢測方法中，被測線狀鋼構件本 身即為傳感器，通過先計算被測構件的電阻值，再利用精密電阻測試儀通過連接件及導線 測試構件的實際電阻值，分析測試結果得出被測構件的狀態變化，為結構承載力評估提供 依據，該方法所采用的測試設備易于更換、測試過程簡單、實現定期檢測及連續監測。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明的橋梁線狀鋼構件檢測方法的流程圖。
[0015] 圖2是圖1的檢測方法在檢測時所連接的回路示意圖。
[0016] 主要元件符號說明
[0017] 連接件 IlOaUlOb
[0018] 導線 120a、120b
[0019] 精密電阻測試儀 140
[0020] 被測線狀鋼構件 10
[0021] 如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0022] 請參閱圖1，其為本發明提供的一種橋梁線狀鋼構件檢測方法，其用于對圖2中被 測線狀鋼構件10的預應力進行檢測，所述被測線狀鋼構件10為普通鋼筋、預應力鋼絞線或 斜拉索，可以理解的是，電阻是導體的一種基本性質，電阻值大小一般與溫度、材料、長度、 橫截面積有關。橋梁線狀鋼構件10材質一般為合金鋼材，橋梁一旦建成，各構件的材料、長 度、橫截面積都已確定，溫度變化也可通過測試得知，則橋梁線狀鋼構件10的電阻是相對 穩定的值，可通過電阻值的測量反應構件的狀態。
[0023] 橋梁鋼構件的一般特點是截面積和長度均較大，電阻值較小，電阻變化值更小，為 達到狀態檢測的目的，則需要精密電阻測量技術，精密電阻測量技術為橋梁鋼構件的狀態 檢測提供了技術支撐。精密電阻測試儀是一種高精度寬量程、采用高性能微處理器控制的 精密電阻測試儀，可以量測〇. 1μ Ω~IlOMΩ的電阻，基本準確度達0.01%，可手動采集， 也可自動采集，采樣頻率可達150Hz，適合做定期檢測和自動化監測。
[0024] 基于精密電阻測量技術，所述檢測方法對被測線狀鋼構件10的預應力進行檢測 時包括以下步驟：
[0025] Sl :根據被測線狀鋼構件的參數計算出被測線狀鋼構件的電阻值范圍；
[0026] S2 :根據所計算的被測線狀鋼構件的電阻值范圍確定需連接的導線；
[0027] S3:確定被測線狀鋼構件的兩端位置并將分別將兩個連接件、兩根導線分別對應 將被測線狀鋼構件與精密電阻測試儀進行連接；
[0028] S4 :選定精密電阻測試儀的測試檔位開始測量。
[0029] 在步驟Sl中，檢測人員根據橋梁結構的設計圖紙確定被測線狀鋼構件的材質、長 度、理論截面積、張拉控制應力等初始參數，預估應力損失范圍，計算出被測構件的電阻值 范圍，例如，在圖2中，橋梁結構中的一段被測線狀鋼構件10的長度為1，截面積為A，電阻 率為P的構件，電阻計算公式如下：
[0030]
(1)
[0031] 求得上述電阻相對變化的公式為：
[0032]
(2)
[0033] 式⑵中第一項可以反應構件的應力損失，第二項可以反應構件的截面損失（包 括斷絲），通過溫度系數修正扣除溫度影響。
[0034] 以預應力混凝土梁橋常用的預應力鋼絞線為例，型號為7根直徑5mm的鋼絲絞合 而成，取鋼絞線電阻率P =0.2X10 6 Ωπι，IOOm長鋼絞線中心鋼絲的電阻值在標準溫度下 約1 Ω。體內預應力鋼絞線的張拉控制應力為1395MPa，由此電阻值增量約0. 023 Ω。考慮 預應力損失1%，電阻值增量約0.00023 Ω、即230 μ Ω，這一電阻增量可由圖2中設置的精 密電阻測試儀140準確測得。
[0035] 在步驟S2中，依據公式（1)所計算的被測線狀鋼構件10的電阻值范圍來確定導 線的參數，如長度、截面積、電阻率等參數，從而根據相應的參數來測定導線的精確電阻。
[0036] 在步驟S3中，如圖2所示，將連接件IlOa的一端連接至被測線狀鋼構件10的一 端，連接件IlOb的一端連接至被測線狀鋼構件10的另一端，兩個連接件IlOaUlOb的另一 端分別對應經兩根導線120a、120b連接至精密電阻測試儀140進行測量。
[0037] 在步驟S4中，檢測人員根據計算的被測線狀鋼構件10的電阻值范圍及確定的導 線來選定精密電阻測試儀140的測試檔位開始測量，同時還需測量被測線狀鋼構件10的溫 度。通過精密電阻測試儀140定期測量橋梁線狀鋼構件10的實際電阻值（作溫度回歸處 理），根據電阻值的變化得出鋼構件10的狀態變化，可反映的狀態變化包括應力損失、截面 削弱、斷絲等。
[0038] 被測線狀鋼構件10包含在圖2所示的連接回路中，若回路中的連接件IlOaUlOb 及導線120a、120b均由銅線纜組成，銅線纜電阻率低，例如取截面積20mm2,長度IOOm的銅 線纜，其電阻值約〇. 085 Ω，上述預應力損失1 %的電阻值變化占回路總電阻值的〇. 02 %。 截面削弱造成的電阻值變化較為明顯，如截面損失1%，由式（2)可知，電阻值變化為1% ; 斷絲造成的截面損失更大，更易于測量發現。
[0039] 本發明提供的橋梁線狀鋼構件檢測方法中，被測線狀鋼構件10本身即為傳感器， 先計算被測線狀鋼構件的電阻值，再利用精密電阻測試儀140通過連接件IlOaUlOb及導 線120a、120b測試被測線狀鋼構件10的實際電阻值以反映橋梁鋼構件10的狀態變化，包 括應力損失、截面削弱、斷絲等，準確評估構件的狀態，進而對整體結構進行有效評估，為橋 梁養護管理決策提供直接依據，同時該檢測方法所采用的測試設備易于更換、成本低、測試 過程簡單、測試結果直觀、可實現全生命周期的定期檢測及連續監測。
[0040] 可以理解的是，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做 出其他各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬于本發明權利要求的保護范 圍。
【主權項】
1. 一種橋梁線狀鋼構件檢測方法，其用于對被測線狀鋼構件的預應力進行檢測，所述 橋梁線狀鋼構件檢測方法包括以下步驟： 根據被測線狀鋼構件的參數計算出被測線狀鋼構件的電阻值范圍； 根據所計算的被測線狀鋼構件的電阻值范圍確定需連接的導線； 確定所述被測線狀鋼構件的兩端位置并將分別將兩個連接件、兩根導線分別對應將被 測線狀鋼構件與一個精密電阻測試儀進行連接； 選定所述精密電阻測試儀的測試檔位開始測量。2. 如權利要求1所述的橋梁線狀鋼構件檢測方法，其特征在于，所述被測線狀鋼構件 為普通鋼筋、預應力鋼絞線或斜拉索。
【專利摘要】本發明提供一種橋梁線狀鋼構件檢測方法，其用于對被測線狀鋼構件的預應力進行檢測，所述橋梁線狀鋼構件檢測方法包括以下步驟：根據被測線狀鋼構件的參數計算出被測線狀鋼構件的電阻值范圍；根據所計算的被測線狀鋼構件的電阻值范圍確定需連接的導線；確定被測線狀鋼構件的兩端位置并將分別將兩個連接件、兩根導線對應將被測線狀鋼構件與精密電阻測試儀連接；選定精密電阻測試儀的測試檔位開始測量。在該檢測方法中先預估被測構件的電阻值，再利用精密電阻測試儀通過連接件及導線測試構件的實際電阻值，分析測試結果得出被測構件的狀態變化，為結構承載力評估提供依據，該方法所采用的測試設備易于更換、測試過程簡單、實現定期檢測及連續監測。
【IPC分類】G01N27/04
【公開號】CN105158300
【申請號】CN201510593850
【發明人】梅秀道, 侍剛, 袁建新, 姜輝, 汪正興, 鐘繼衛, 胡俊亮, 王鳴輝, 史雪峰
【申請人】中鐵大橋科學研究院有限公司, 中鐵大橋局集團有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月17日