波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁的無損檢測(cè)

季漢敏

1.上海市建筑科學(xué)研究院有限公司 上海 200032

2.上海市工程結(jié)構(gòu)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200032

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁是一種新型的橋梁結(jié)構(gòu)形式，它是由三者構(gòu)成：1.由混凝土頂?shù)装濉?.體外預(yù)應(yīng)力筋。3.波形鋼腹板。是對(duì)傳統(tǒng)的混凝土鋼筋橋梁的一種改進(jìn)。

與傳統(tǒng)的混凝土鋼筋腹板箱梁相比，此種橋型將鋼結(jié)構(gòu)和混凝土相結(jié)合，混凝土頂?shù)装寰哂锌箯澬裕ㄐ武摳拱寰哂锌辜粜裕瑑烧呓Y(jié)合能充分發(fā)揮了材料的使用效率。該結(jié)構(gòu)橋型自重較輕，抗震性能良好，施工吊裝簡(jiǎn)便，外觀協(xié)調(diào)，綜合性能突出，而且很好的解決了大跨連續(xù)梁中出現(xiàn)的混凝土腹板裂開問題，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋有施工工期短、成本較低、施工效率提高等優(yōu)點(diǎn)，可以說是中國(guó)橋梁建設(shè)中一種比較好的選擇。

該項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)部分主要是以波形鋼腹板和橋墩箱梁為主，采用鋼板主要材質(zhì)為Q355qD，主要部件鋼板厚度范圍在14～25 mm。焊接方法包括埋弧自動(dòng)焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。焊接接頭形式主要有等厚平板對(duì)接、角型接、T型接。

1 波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁檢測(cè)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)

1.1 主要使用的規(guī)范及其要求

根據(jù)設(shè)計(jì)單位要求，項(xiàng)目使用JTG/T 3650-2020《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》。在公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范第8章8.6焊接檢驗(yàn)中，明確了各個(gè)結(jié)構(gòu)位置焊縫所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量等級(jí)、檢測(cè)方法、檢驗(yàn)等級(jí)、檢測(cè)比例、檢測(cè)方法。具體檢測(cè)位置要求（見表1）[1]。

表1 橋梁具體檢測(cè)要求

1.2 超聲波檢測(cè)使用的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求及驗(yàn)收等級(jí)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，超聲波檢測(cè)采用GB/T 11345-2013《焊縫無損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定》和GB/T 29712-2013《焊縫無損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 驗(yàn)收等級(jí)》兩本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定。檢測(cè)技術(shù)要求及驗(yàn)收等級(jí)(見表2)[2]。

表2 檢測(cè)技術(shù)要求及驗(yàn)收等級(jí)

1.3 磁粉檢測(cè)使用的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求及驗(yàn)收等級(jí)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，磁粉檢測(cè)采用GB/T 26951-2011《焊縫無損檢測(cè) 磁粉檢測(cè)》和GB/T 26952-2011《焊縫無損檢測(cè) 焊縫磁粉檢測(cè) 驗(yàn)收等級(jí)》兩本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定。檢測(cè)技術(shù)要求及驗(yàn)收等級(jí)(見表3)[3]。

表3 檢測(cè)技術(shù)要求及驗(yàn)收等級(jí)

1.4 射線檢測(cè)使用的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求及驗(yàn)收等級(jí)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，射線檢測(cè)采用GB/T 3323.1-2019《焊縫無損檢測(cè) 射線檢測(cè) 第1部分：X和伽瑪射線的膠片技術(shù)》和GB/T 39710.1-2019《焊縫無損檢測(cè) 射線檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí) 第1部分：鋼、鎳、鈦及其合金》兩本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定。檢測(cè)技術(shù)要求及驗(yàn)收等級(jí)(見表4)[4]。

表4 檢測(cè)技術(shù)要求及驗(yàn)收等級(jí)

2 波形鋼腹板無損檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

2.1 波形鋼腹板結(jié)構(gòu)展開

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁鋼腹板主要分為左右中3塊。每一塊的主體結(jié)構(gòu)又分為上翼緣板、波形腹板、下翼緣板。圖1是整座橋梁中局部波形鋼腹板展開圖，圖中把各主要位置結(jié)構(gòu)清晰顯示，其中在波形腹板上有局部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，在圖中不明確標(biāo)明。

圖1 波形鋼腹板結(jié)構(gòu)展開圖

2.2 上翼緣板檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

上翼緣板結(jié)構(gòu)主要為PBL板與翼緣板的焊接，均為T型貼角焊縫（見圖2）。對(duì)于此處T型貼角焊縫不需要進(jìn)行磁粉檢測(cè)5。但其T型貼角焊縫部位在后期使用中受力明顯，屬于重要結(jié)構(gòu)。特向設(shè)計(jì)和施工方追加此處位置的磁粉檢測(cè)。

圖2 上翼緣板檢測(cè)位置

PBL板與翼緣板相連接的T型貼角焊縫檢測(cè)方法為磁粉檢測(cè)。在整個(gè)T型貼角焊縫的磁粉檢測(cè)過程中，有以下幾點(diǎn)技術(shù)要點(diǎn)需要注意：

1）磁軛的全接觸：圖3中給出了錯(cuò)誤和正確的磁化方法。

圖3 磁化的全接觸

2）磁間距：使用固定的磁間距來驗(yàn)證提升力。后期檢測(cè)中所有的磁間距不得超出驗(yàn)證的最大磁間距。T型貼角焊縫的磁間距計(jì)算見圖3右。

3）焊縫兩端包角處：焊縫的兩端包角處在后期使用中應(yīng)力比較集中，必須做到表面零缺陷。

2.3 波形腹板檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

波形腹板結(jié)構(gòu)主要為波形腹板與上下翼緣板焊接、波形腹板搭接焊接、波形腹板拼接焊接，接頭形式主要有T型全熔透焊縫、搭接角焊縫、等厚對(duì)接焊縫（見圖4）。對(duì)于腹板與上翼板全熔透焊縫和波形板之間搭接角焊縫不需要進(jìn)行磁粉檢測(cè)。但后期使用中受力明顯，長(zhǎng)期受到動(dòng)載力，都屬于重要結(jié)構(gòu)。特向設(shè)計(jì)和施工方追加此處位置的磁粉檢測(cè)。

圖4 波形腹板檢測(cè)位置

波形腹板與上下翼緣板連接的焊縫采用磁粉超聲進(jìn)行檢測(cè)，此部位的超聲檢[5]測(cè)屬于常規(guī)檢測(cè)。波形腹板搭接焊縫采用磁粉進(jìn)行檢測(cè)。

在此重點(diǎn)分析波形腹板的拼接焊縫的超聲檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn):

1）接頭形式：根據(jù)圖4/3-3所示所有波形腹板拼接焊縫都是以等厚平板與彎板的對(duì)接焊縫形式出現(xiàn)。

2）取形規(guī)取形：根據(jù)等厚平板與彎板的對(duì)接形式，檢測(cè)前需要對(duì)焊縫及焊縫兩側(cè)至少150 mm區(qū)域進(jìn)行取形。運(yùn)用取形規(guī)截取形狀，并在A4紙上畫出1：1截面圖。

3）傳輸修正：在檢測(cè)前必須對(duì)等厚平板與彎板都進(jìn)行傳輸修正的測(cè)定，并在檢測(cè)時(shí)相對(duì)應(yīng)的增加。

4）彎板側(cè)檢出缺陷定位的依據(jù)：在等厚平板與彎板對(duì)接檢測(cè)中，利用自行測(cè)量出的W距離和聲程數(shù)值在1：1截面圖中繪制計(jì)算出缺陷的水平和深度。

5）1：1截面圖的繪制及記錄數(shù)據(jù)：見圖5。

圖5 1：1截面圖的繪制及記錄數(shù)據(jù)

6）彎板處缺陷定位：根據(jù)圖5所示，彎板處檢測(cè)出信號(hào)波需繪制缺陷圖。

（1）根據(jù)W距離，在彎板處確定探頭入射點(diǎn)。

（2）在入射點(diǎn)處繪制出實(shí)測(cè)探頭角度。

（3）根據(jù)儀器顯示出的實(shí)際聲程距離，繪制出聲程路徑。

（4）判斷缺陷的真實(shí)性，對(duì)缺陷深度和水平的定位并記錄全部信息。

7）通過新技術(shù)對(duì)此類焊縫進(jìn)行檢測(cè)：運(yùn)用相控陣檢測(cè)技術(shù)（PAUT）。相控陣檢測(cè)可以做到檢測(cè)速度快，定位精準(zhǔn)，靈敏度高等許多優(yōu)勢(shì)。可以有效的檢出焊縫中缺陷。

3 結(jié)束語

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁焊縫焊接的形式比較固定，但技術(shù)難點(diǎn)相對(duì)較多。結(jié)合規(guī)范和主體結(jié)構(gòu)確定了橋梁具體的無損檢測(cè)方向。根據(jù)檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，為了保證橋梁的質(zhì)量，及時(shí)完善無損檢測(cè)的工藝方法，通過不同的檢測(cè)方法能有效的對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，保證缺陷的有效檢出。