張 旭 楊召剛,2

(1.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021； 2.中國(guó)建筑第六工程局土木工程有限公司，天津 300457)

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混凝土結(jié)構(gòu)震后檢測(cè)研究綜述★

張 旭1楊召剛1,2

(1.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021； 2.中國(guó)建筑第六工程局土木工程有限公司，天津 300457)

介紹了混凝土結(jié)構(gòu)震后檢測(cè)的主要部位，闡述了混凝土結(jié)構(gòu)、非承重構(gòu)件、梁、柱等構(gòu)件的檢測(cè)方法，并對(duì)比了各檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)方法的局限性，給出了震后檢測(cè)方法的發(fā)展趨勢(shì)。

混凝土結(jié)構(gòu)，震后檢測(cè)方法，破壞程度，局限性

中國(guó)是個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，每年都有很多大小不同強(qiáng)度的地震發(fā)生，一方面地震所帶來(lái)的生命財(cái)產(chǎn)損失是巨大的，另一方面地震會(huì)引發(fā)一些次生災(zāi)害。造成損失的很大一部分來(lái)自建筑結(jié)構(gòu)的破壞及倒塌。因此為了減少地震對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)造成的損失，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震方面的試驗(yàn)和研究很有必要。在結(jié)構(gòu)抗震方面的研究中，往往主要是對(duì)已有的地震實(shí)例進(jìn)行研究，采取震后檢測(cè)和加固的措施，達(dá)到對(duì)受損建筑或構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)使其恢復(fù)正常使用的目的。對(duì)此就目前已有的震后檢測(cè)方法進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)比每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件，同時(shí)提出一些觀點(diǎn)，為混凝土結(jié)構(gòu)震后檢測(cè)提供一些參考。

1 震后檢測(cè)概述

建筑物震后檢測(cè)部位。進(jìn)行建筑物震后檢測(cè)時(shí)，一般需要對(duì)建筑物基礎(chǔ)和地基，建筑構(gòu)件，建筑物整體，非承重構(gòu)件，附屬構(gòu)件等進(jìn)行震后檢測(cè)。

1.1 建筑物基礎(chǔ)和地基的受損程度

首先觀察基礎(chǔ)是否產(chǎn)生形變以及裂縫。其次對(duì)地基的受損情況進(jìn)行檢查，可以直接觀察，對(duì)于不方便直接觀察的情況可采用部分開(kāi)挖或者測(cè)定地基土層的分布狀態(tài)，然后和地震前地基土層的分布狀態(tài)作對(duì)比，從而檢測(cè)出地基的損壞程度。

1.2 建筑物結(jié)構(gòu)的受損程度

對(duì)震后混凝土結(jié)構(gòu)及建筑物整體外觀進(jìn)行觀察、檢測(cè)、分析，確定其受損情況。主要運(yùn)用到的方法有：實(shí)地勘測(cè)法、紅外熱成像探測(cè)法等。

1.3 建筑物構(gòu)件的受損程度

對(duì)建筑物構(gòu)件如梁、柱等的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，得到梁、柱等構(gòu)件的抗破壞能力,從而能夠判斷出這些受力構(gòu)件在地震中的破壞程度和破壞先后順序。主要運(yùn)用的方法有：試件抗壓強(qiáng)度法[1]、回彈法[2]、鉆芯法[3]等。

1.4 混凝土非承重構(gòu)件的受損程度

通過(guò)測(cè)定混凝土非承重構(gòu)件的破壞程度，就可以推斷出在地震過(guò)程中這些部位在破壞后可能對(duì)其他受力構(gòu)件和附屬構(gòu)件產(chǎn)生的影響。主要運(yùn)用方法有：實(shí)地勘測(cè)法、紅外熱成像探測(cè)法等。

2 檢測(cè)方法概述

2.1 混凝土整體結(jié)構(gòu)、混凝土非承重構(gòu)件的破壞程度檢測(cè)方法的介紹及其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

1)最為原始基本的方法是實(shí)地勘測(cè)法，直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，即用卷尺、水準(zhǔn)儀、全站儀等工具來(lái)測(cè)量墻、柱、梁的受損破壞狀況，其中包括裂縫數(shù)目、大小、分布位置，墻或柱的傾斜方向、角度。梁的斷裂部位、斷截面形狀以及梁的彎曲程度、彎曲部位等。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)施起來(lái)比較便捷,缺點(diǎn)也比較明顯，由于人工測(cè)量，因此工作量較大，一方面測(cè)量精確度不是很高。另一方面耗時(shí)較長(zhǎng)。

2)由于紅外熱成像具有一定的穿透能力，不受光照影響。因此在大氣，雪等環(huán)境影響比較大的情況下應(yīng)采用紅外熱成像探測(cè)法。紅外熱成像探測(cè)法是利用紅外熱成像儀直接對(duì)震后的建筑物進(jìn)行全方位的掃描，可以看到建筑物震后的形態(tài)，從而發(fā)現(xiàn)震后建筑物破壞的部位和程度[4]。這種方法快速、安全、便捷、可大面積掃描檢測(cè)、全場(chǎng)測(cè)量、測(cè)量結(jié)果直觀形象、成本較低、操作簡(jiǎn)單、易于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。但是由于技術(shù)及儀器精度限制,對(duì)于較細(xì)的裂縫,紅外圖像不明顯[5]。檢測(cè)要求不破壞混凝土構(gòu)件時(shí)，可以采用紅外熱成像探測(cè)法。

2.2 混凝土澆筑的梁、柱等構(gòu)件破壞程度測(cè)定方法的介紹及其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

1)試件立方體抗壓強(qiáng)度法是對(duì)混凝土立方體試塊的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，從而得到混凝土構(gòu)件的抗破壞性能。這是一種非常簡(jiǎn)便，花費(fèi)較少的檢測(cè)方法，同時(shí)這種方法在震后檢測(cè)中使用的很多。這種方法存在一些不足，由于檢測(cè)的對(duì)象是試塊并非混凝土結(jié)構(gòu)，因此檢測(cè)得到的結(jié)果會(huì)存在偏差。另外檢測(cè)時(shí)沒(méi)有在結(jié)構(gòu)整體的環(huán)境下進(jìn)行，屬于易位試驗(yàn)。當(dāng)選取的立方體試塊的強(qiáng)度與所需檢驗(yàn)部位的強(qiáng)度相差較大時(shí)，易造成試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況不符[6]。

2)與試件法不同，回彈法是在混凝土構(gòu)件表面進(jìn)行檢測(cè)。回彈法是用擊錘彈擊所檢測(cè)的混凝土表面，記錄回彈的距離，從而可以根據(jù)回彈距離和擊錘的沖擊距離來(lái)確定混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。這種方法操作簡(jiǎn)單，儀器使用便捷，使用環(huán)境局限性小，能夠在多種環(huán)境下使用。同時(shí)檢測(cè)費(fèi)用經(jīng)濟(jì)，檢測(cè)速度快?；貜椃ǖ牟蛔阍谟诨貜椀木嚯x和擊錘的彈擊距離都是檢測(cè)得到的，混凝土強(qiáng)度是根據(jù)這些值推算的，因此測(cè)量結(jié)果會(huì)不夠準(zhǔn)確[7]。另外，由于操作，彈擊角度等原因，需要對(duì)回彈值進(jìn)行修正，對(duì)于不能確定混凝土內(nèi)部質(zhì)量的構(gòu)件，需要用其他方法對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)[8]。

3)由于回彈法存在測(cè)試精度較差的缺點(diǎn)，在回彈法的基礎(chǔ)上提出了超聲回彈法。這種方法是用低頻超聲波檢測(cè)儀和標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)能的回彈儀在混凝土構(gòu)件表面同一部位檢測(cè)，得到超聲波檢測(cè)的檢測(cè)時(shí)間以及回彈儀檢測(cè)的回彈距離，然后推算出混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度[9]。利用超聲波檢測(cè)儀檢測(cè)和回彈儀檢測(cè)兩項(xiàng)指標(biāo)綜合，能夠較完整反映各因素對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，混凝土構(gòu)件的抗破壞性能，從而減小某些因素的影響程度[10]。用這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于減少混凝土檢測(cè)構(gòu)件使用時(shí)間和其中含水量的影響，提高了測(cè)試精度和可靠性，較大改善了單一指標(biāo)評(píng)定混凝土強(qiáng)度的不足。超聲回彈法存在的局限性表現(xiàn)在檢測(cè)結(jié)果要根據(jù)測(cè)強(qiáng)曲線，進(jìn)行物理量與抗壓強(qiáng)度之間的換算。同時(shí)檢測(cè)時(shí)儀器的電壓要符合要求，混凝土構(gòu)件中粗骨料的種類(lèi)和用量也對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響。

4)上述幾種方法都無(wú)法檢測(cè)極端環(huán)境下受損的混凝土，而鉆芯法就可以實(shí)現(xiàn)在極端環(huán)境下對(duì)受損的混凝土進(jìn)行檢測(cè)。鉆芯法是用鉆芯機(jī)在被檢測(cè)的混凝土構(gòu)件部位鉆取混凝土試樣，通過(guò)檢測(cè)試樣的強(qiáng)度來(lái)確定混凝土構(gòu)件的抗破壞能力。這是一種試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，結(jié)果明顯的方法，可以根據(jù)柱型試樣來(lái)了解被測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的強(qiáng)度。但是這種方法由于在原結(jié)構(gòu)上提取試樣，這樣會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件造成損傷。因此在選取試樣時(shí)要注意選取的位置，這樣會(huì)使試驗(yàn)存在一定局限性，從而影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。另外在鉆芯時(shí)有可能會(huì)將內(nèi)部鋼筋截?cái)?，這樣在修補(bǔ)時(shí)會(huì)增加修補(bǔ)難度。同時(shí)，鉆芯機(jī)械十分笨重，檢測(cè)成本高，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)[11]。

3 存在的不足和研究趨勢(shì)

雖然目前對(duì)建筑物震后檢測(cè)的方法很多，并且獲得很多的研究成果，但是由于地震的不確定性、建筑物所處環(huán)境的地區(qū)差異以及混凝土結(jié)構(gòu)自身性能的不同，檢測(cè)方法大都存在局限性。

3.1 檢測(cè)方法存在的局限性

1)根據(jù)前文所述，在對(duì)建筑物整體結(jié)構(gòu)的損壞情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，實(shí)地勘測(cè)法最為直接，也較準(zhǔn)確，但是震后雖然大震平息，但受災(zāi)地區(qū)經(jīng)常還會(huì)有余震，這就對(duì)實(shí)地勘測(cè)人員的生命安全造成了威脅，在無(wú)法保證安全的同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重影響勘測(cè)的進(jìn)度，這種方法耗時(shí)耗力，故在剛剛發(fā)生地震的災(zāi)區(qū)不宜廣泛使用。

2)紅外熱成像儀檢測(cè)方便，且適用于大面積掃描勘測(cè)，對(duì)災(zāi)區(qū)的人員搜救和建筑物發(fā)生二次破壞的預(yù)防都可迅速給出基本準(zhǔn)確的參照標(biāo)準(zhǔn)。因此可推廣使用紅外熱成像法對(duì)震后受損的建筑物進(jìn)行勘測(cè)和鑒定。

3)在對(duì)混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，試塊法已無(wú)法滿足對(duì)已建成的老建筑及受災(zāi)損害的建筑物的檢測(cè)要求，同時(shí)需要注意采用回彈法時(shí)，對(duì)檢測(cè)的混凝土結(jié)構(gòu)有要求，被檢測(cè)的混凝土表面應(yīng)可以代表該混凝土結(jié)構(gòu)，且混凝土結(jié)構(gòu)的使用時(shí)間應(yīng)滿足規(guī)定和要求。被檢測(cè)混凝土的表面和內(nèi)部強(qiáng)度相差不大，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在技術(shù)規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，可采用超聲回彈法。鉆芯法是半破損檢驗(yàn)方法，對(duì)于受損害較嚴(yán)重的混凝土構(gòu)筑物要謹(jǐn)慎使用。

3.2 建議及研究趨勢(shì)

1)目前很多檢測(cè)方法結(jié)果準(zhǔn)確性不高，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性直接影響了混凝土結(jié)構(gòu)的性能的判斷，因此檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)震后檢測(cè)有重要意義。

2)由于對(duì)建筑物檢測(cè)后需要進(jìn)行加固處理，因此在檢測(cè)時(shí)對(duì)建筑物造成破壞的方法不應(yīng)該提倡使用，應(yīng)該向無(wú)損檢測(cè)方法方向研究。

3)檢測(cè)方法應(yīng)盡量方便可行。震后檢測(cè)一般在原場(chǎng)地進(jìn)行，檢測(cè)時(shí)操作復(fù)雜會(huì)給檢測(cè)帶來(lái)麻煩，有時(shí)還會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，使檢測(cè)方法便于操作也是未來(lái)發(fā)展的方向。

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The post earthquake detection research review of concrete structures★

Zhang Xu1Yang Zhaogang1，2

(1.CivilandHydraulicEngineeringSchool,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China;2.ChinaConstructionSixthEngineeringBureauCivilEngineeringLimitedCompany,Tianjin300457,China)

This paper introduced the main parts of concrete structure post earthquake detection, elaborated the detection methods of concrete structure, non bearing elements, beam, column and other components, and compared the advantages and disadvantages of various detection methods, according to the limitation of existing detection methods, gave the development trend of post earthquake detection method.

concrete structure, post earthquake detection method, damage degree, limitation

1009-6825(2017)15-0031-02

2017-03-14★：2016年校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(X2016388)

張 旭(1995- )，男，在讀本科生; 楊召剛(1993- )，男，在讀本科生

TU317

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