摘 要：隨著冶煉技術(shù)的進(jìn)步，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)和建筑行業(yè)中，極大的提高了建筑的質(zhì)量和安全。但是，由于在鋼材生產(chǎn)過程中的設(shè)計(jì)、管理以及工程施工的不當(dāng)，導(dǎo)致一些材料的質(zhì)量不能達(dá)到要求，對鋼結(jié)構(gòu)的使用功能和耐久性也產(chǎn)生了不良的影響，因此，需要加強(qiáng)對鋼結(jié)構(gòu)的檢測，對發(fā)現(xiàn)的問題及時的采取加固措施，確保鋼結(jié)構(gòu)的安全。本文對鋼結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行分析，并探討了鋼結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)和措施。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；檢測技術(shù)；加固措施

中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0018-02

前言

鋼結(jié)構(gòu)主要是指各種鋼板、鋼管以及鋼材料組合成的主體結(jié)構(gòu)，其通過焊接的方式連接在一起，組成鋼建筑結(jié)構(gòu)。因此，在鋼結(jié)構(gòu)加工中，焊接過程就至關(guān)重要。但是受到自然環(huán)境、焊接技術(shù)以及操作人員工藝水平的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊接往往存在很多缺陷，這嚴(yán)重的影響了鋼結(jié)構(gòu)的使用安全。其中群布式的氣孔以及焊接未融合屬于嚴(yán)重的缺陷，對鋼結(jié)構(gòu)的安全使用有重大的威脅，分布式夾渣等屬于一般的缺陷，對鋼結(jié)構(gòu)的影響不大。鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工、機(jī)械零件加工、管道架設(shè)以及鐵路運(yùn)輸?shù)确矫嬗兄匾膽?yīng)用，因此，其質(zhì)量對保證工程安全至關(guān)重要。但是，由于鋼結(jié)構(gòu)在工作中，經(jīng)常會受到變應(yīng)力以及自然風(fēng)化、腐蝕等破損，經(jīng)常會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)局部失穩(wěn)，甚至整體崩潰。因此，需要對鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量進(jìn)行全面的檢測，保證鋼結(jié)構(gòu)能夠正常安全的被應(yīng)用到各行各業(yè)，尤其是近幾年我國科技水平的不斷提高，鋼結(jié)構(gòu)的檢測和加固技術(shù)不斷完善，使得鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量水平越來越高，切實(shí)提高了鋼結(jié)構(gòu)的使用安全，保證了國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，本文對鋼結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行分析，并探討了鋼結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)和措施。

1 鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)

1.1 直接檢測法

在鋼結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)日益發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的直接觀測檢查仍然起到了很大的作用。從經(jīng)濟(jì)性的角度去看，任何一種現(xiàn)代化的檢測技術(shù)都需要大量的資金支持，因此，傳統(tǒng)的直接檢測法具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。通過鋼結(jié)構(gòu)直接觀測檢查法，可以對鋼結(jié)構(gòu)表面的氣泡、裂縫以及咬邊、熔合等常規(guī)缺陷進(jìn)行檢測。當(dāng)然，這種方法需要工作人員常年的工作經(jīng)驗(yàn)積累，需要工作人員的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和工作技術(shù)做支撐，才能對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的檢測。同時，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的檢測方法，使傳統(tǒng)的檢測方法發(fā)揮更大的作用。

1.2 磁粉檢測技術(shù)

磁粉檢測技術(shù)是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)無損檢測的重要技術(shù)之一，其原理是當(dāng)鋼鐵材料被磁化以后，鋼結(jié)構(gòu)上面將會出現(xiàn)磁力線的分布情況，通過分析磁力線的分布，可以判斷出鋼結(jié)構(gòu)是否存在缺陷。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)存在裂縫等缺陷時，磁力線將會因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)破損而發(fā)生扭曲或變形，通過一些合適的光照就可以直觀的觀測到這些缺陷，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)損傷的檢測。在沒有破損、裂縫的鋼結(jié)構(gòu)上，磁力線應(yīng)該表現(xiàn)為全部通過這類材料，并且排列整齊，如圖1所示；如果鋼結(jié)構(gòu)存在缺陷，表面粗糙，則磁力線經(jīng)過鋼結(jié)構(gòu)表面時會發(fā)生扭曲，而且缺陷越大，磁力線的扭曲程度就越大，如圖2所示。這種檢測方法一般用于鐵磁性的材料，例如鋼管、鋼板以及鑄鋼零件等，而且具有成本較低、使用方便、檢測結(jié)果直觀顯示、檢測效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是，它也存在一定的缺陷，這種檢測只能用于鐵磁性材料，而且對檢測員的視力要求較高。

1.3 超聲波法

利用超聲波法對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合檢測，基本原理是在鋼結(jié)構(gòu)的一側(cè)安裝發(fā)射探頭，通過發(fā)射探頭將電能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能，發(fā)出超聲波可以穿透鋼結(jié)構(gòu)，到結(jié)構(gòu)的另一側(cè)。然后通過接收探頭將接收到的超聲波接收后再還原成電信號，隨后將這個信號放大，就可以在示波器上顯示出來。聲波傳送的時間則是通過數(shù)碼顯示器得到，并可以打印出具體的數(shù)值。因?yàn)槌暡ㄋ┩傅匿摻Y(jié)構(gòu)厚度（距離）是已知的，就可以根據(jù)超聲脈沖發(fā)出和到達(dá)的時間，算出聲波在鋼結(jié)構(gòu)中的傳播速度，從聲速上就可以對鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量進(jìn)行判斷。一般來講，鋼結(jié)構(gòu)的密度越大，則所測得的聲速也就會越大。相反，如果鋼結(jié)構(gòu)的密度比較小，材質(zhì)相對稀疏，則測得聲速也會變的較小。通過超聲波檢測，可以有效的檢測出鋼結(jié)構(gòu)的完整性，保證鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全。由此可知，超聲波檢測鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量和完整性的理論基礎(chǔ)是彈性波波速與媒質(zhì)特性之間的關(guān)系。從聲波傳送的速度可以推測出所穿透的鋼結(jié)構(gòu)特性的變化。

1.4 力學(xué)檢測技術(shù)

1.4.1 高應(yīng)變動力檢測法

根據(jù)作用在鋼結(jié)構(gòu)的動荷載的能量是否可以使鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性位移，可以將動力檢測法分為高應(yīng)變動力和低應(yīng)變動力兩種方法，也就是高應(yīng)反射波法和低應(yīng)反射波法。高應(yīng)反射波法是指利用幾十甚至幾百斤重的重錘來敲鋼結(jié)構(gòu)的一側(cè)，同時在鋼結(jié)構(gòu)兩側(cè)距受力端一段距離處對稱安裝力和速度傳感器，測定重錘沖擊下的作用力和速度信號。這種方法作用在受力處的能量較大，應(yīng)力和應(yīng)變水平與鋼結(jié)構(gòu)使用環(huán)境下的應(yīng)力應(yīng)變水平相接近，分析鋼結(jié)構(gòu)受力時輸出的信號，通過動荷載來檢驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)的承載能力。

1.4.2 低應(yīng)變動力檢測法

低應(yīng)變動力檢測法是采用低能量的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振，通過讓鋼結(jié)構(gòu)在合理的彈性范圍內(nèi)進(jìn)行較低幅度的振動，然后再根據(jù)波動理論和振動來判斷鋼結(jié)構(gòu)的缺陷。目前我國低應(yīng)變動測試法主要有應(yīng)力波反射法和振動波法，其中反射波的應(yīng)用最廣泛。然而低應(yīng)變動測法能否測定承載力在國內(nèi)還存在一定爭議。因?yàn)榈蛻?yīng)變反射波法把鋼結(jié)構(gòu)看作一維彈性均質(zhì)桿件，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)一端受到?jīng)_擊時，應(yīng)力波將會沿著鋼結(jié)構(gòu)向下傳播，當(dāng)遇到阻礙時發(fā)生反射，由頂端的傳感器進(jìn)行接收，然后經(jīng)過動測儀的采集處理后，記錄反射信號，根據(jù)實(shí)測時域的信號波形的浮動值和相位特征來判斷鋼結(jié)構(gòu)是否存在缺陷。

2 鋼結(jié)構(gòu)的加固措施

2.1 改變鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算圖形

通過改變鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算圖形，實(shí)現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)的加固。改變計(jì)算圖形的實(shí)質(zhì)就是改變鋼結(jié)構(gòu)的受力傳導(dǎo)體系。電力、冶金以及機(jī)械制造、建筑等行業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)使用都有著復(fù)雜的工藝要求和布局結(jié)構(gòu)，而且一些鋼結(jié)構(gòu)的使用是在保證其不停產(chǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，鋼結(jié)構(gòu)的體系調(diào)整受到了很多因素的制約。因此，應(yīng)該采取改變計(jì)算圖形的方式來實(shí)現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)的加固處理。在鋼結(jié)構(gòu)的擴(kuò)建工程中，改變鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算圖形被廣泛的應(yīng)用，是一種比較常見的鋼結(jié)構(gòu)加固方法，其具體的技術(shù)手段應(yīng)該結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)施工的難度、技術(shù)要求以及工藝、使用功能等因素綜合考慮，而且，在加固設(shè)計(jì)中，除了要對鋼結(jié)構(gòu)的受力和極限狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)算外，還應(yīng)該考慮鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不同節(jié)點(diǎn)以及支座等內(nèi)力影響，對結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)算，并采取合理可行的加固措施。

2.2 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域，但是其缺點(diǎn)很多，包括耗費(fèi)時間長、需要大量的人力、物力和財(cái)力的支持，而且耐久性能較差，維護(hù)費(fèi)用較高。相比較而言，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）就有更高的實(shí)用價值，其物理性能優(yōu)越，具有較高的剛度和強(qiáng)度，抗疲勞性能和抗腐蝕性能優(yōu)越、現(xiàn)場的可操作性比較強(qiáng)、操作簡單、工期短、不會損傷原結(jié)構(gòu)等。當(dāng)前，CFRP技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到混凝土結(jié)構(gòu)中，而對于在鋼結(jié)構(gòu)加固施工，國內(nèi)外尚處在起步階段，當(dāng)前研究僅僅局限在受彎構(gòu)件的加固、疲勞加固、粘結(jié)劑以及鋼結(jié)構(gòu)受力分析。

2.3 增大構(gòu)建截面的加固

增大鋼構(gòu)建的截面，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的加固。主要是采用增補(bǔ)鋼材的方法，此外，也可以對原構(gòu)件外包的混凝土進(jìn)行加固。對鋼柱的加固可以采用改變截面形式方式，以此來提高彎矩作用平面內(nèi)外的承載能力：對于鋼梁結(jié)構(gòu)的加固，可以在翼緣板上加焊水平板，型鋼或者是斜板進(jìn)行加固。

2.4 連接的加固與加固件的連接

對鋼結(jié)構(gòu)連接的加固，主要是通過選擇焊縫、普通螺栓、鉚釘和高強(qiáng)度螺栓連接方法實(shí)現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接部分的加固，因此，應(yīng)該根據(jù)所要加固的鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合適的連接方法，實(shí)現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)連接的加固。

3 結(jié)語

隨著鋼結(jié)構(gòu)廣泛的應(yīng)用到工業(yè)和建筑行業(yè)中，對鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全要求也提出了更高的要求，鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的高低直接關(guān)系著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，必須加強(qiáng)對鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的監(jiān)管，采用多種檢測方法，如磁粉檢測、超聲波檢測以及力學(xué)檢驗(yàn)等方法，對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的檢測，并采用CFRP技術(shù)、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形、增大構(gòu)建截面的加固、連接的加固與加固件的連接等措施，對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，確保鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全。

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作者簡介：黃立（1982-），男，漢族，湖南平江人，任職于湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局402隊(duì)。研究方向：建筑工程技術(shù)。