鋼結構檢測及加固措施

摘 要：隨著冶煉技術的進步，鋼結構被廣泛的應用到現(xiàn)代工業(yè)和建筑行業(yè)中，極大的提高了建筑的質量和安全。但是，由于在鋼材生產過程中的設計、管理以及工程施工的不當，導致一些材料的質量不能達到要求，對鋼結構的使用功能和耐久性也產生了不良的影響，因此，需要加強對鋼結構的檢測，對發(fā)現(xiàn)的問題及時的采取加固措施，確保鋼結構的安全。本文對鋼結構的檢驗技術進行分析，并探討了鋼結構的加固技術和措施。

關鍵詞：鋼結構；檢測技術；加固措施

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

前言

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

1 鋼結構檢測技術

1.1 直接檢測法

在鋼結構的檢測技術日益發(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。從經濟性的角度去看，任何一種現(xiàn)代化的檢測技術都需要大量的資金支持，因此，傳統(tǒng)的直接檢測法具有經濟實用的特點。通過鋼結構直接觀測檢查法，可以對鋼結構表面的氣泡、裂縫以及咬邊、熔合等常規(guī)缺陷進行檢測。當然，這種方法需要工作人員常年的工作經驗積累，需要工作人員的嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和工作技術做支撐，才能對鋼結構進行全面的檢測。同時，結合現(xiàn)代先進的檢測方法，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

磁粉檢測技術是現(xiàn)代鋼結構無損檢測的重要技術之一，其原理是當鋼鐵材料被磁化以后，鋼結構上面將會出現(xiàn)磁力線的分布情況，通過分析磁力線的分布，可以判斷出鋼結構是否存在缺陷。當鋼結構存在裂縫等缺陷時，磁力線將會因為鋼結構破損而發(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，實現(xiàn)鋼結構損傷的檢測。在沒有破損、裂縫的鋼結構上，磁力線應該表現(xiàn)為全部通過這類材料，并且排列整齊，如圖1所示；如果鋼結構存在缺陷，表面粗糙，則磁力線經過鋼結構表面時會發(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、檢測結果直觀顯示、檢測效率高等優(yōu)點。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構進行綜合檢測，基本原理是在鋼結構的一側安裝發(fā)射探頭，通過發(fā)射探頭將電能轉換成為機械能，發(fā)出超聲波可以穿透鋼結構，到結構的另一側。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。因為超聲波所穿透的鋼結構厚度（距離）是已知的，就可以根據(jù)超聲脈沖發(fā)出和到達的時間，算出聲波在鋼結構中的傳播速度，從聲速上就可以對鋼結構的質量進行判斷。一般來講，鋼結構的密度越大，則所測得的聲速也就會越大。相反，如果鋼結構的密度比較小，材質相對稀疏，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構的完整性，保證鋼結構的質量安全。由此可知，超聲波檢測鋼結構質量和完整性的理論基礎是彈性波波速與媒質特性之間的關系。從聲波傳送的速度可以推測出所穿透的鋼結構特性的變化。

1.4 力學檢測技術

1.4.1 高應變動力檢測法

根據(jù)作用在鋼結構的動荷載的能量是否可以使鋼結構發(fā)生塑性位移，可以將動力檢測法分為高應變動力和低應變動力兩種方法，也就是高應反射波法和低應反射波法。高應反射波法是指利用幾十甚至幾百斤重的重錘來敲鋼結構的一側，同時在鋼結構兩側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，應力和應變水平與鋼結構使用環(huán)境下的應力應變水平相接近，分析鋼結構受力時輸出的信號，通過動荷載來檢驗鋼結構的承載能力。

1.4.2 低應變動力檢測法

低應變動力檢測法是采用低能量的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振，通過讓鋼結構在合理的彈性范圍內進行較低幅度的振動，然后再根據(jù)波動理論和振動來判斷鋼結構的缺陷。目前我國低應變動測試法主要有應力波反射法和振動波法，其中反射波的應用最廣泛。然而低應變動測法能否測定承載力在國內還存在一定爭議。因為低應變反射波法把鋼結構看作一維彈性均質桿件，當鋼結構一端受到沖擊時，應力波將會沿著鋼結構向下傳播，當遇到阻礙時發(fā)生反射，由頂端的傳感器進行接收，然后經過動測儀的采集處理后，記錄反射信號，根據(jù)實測時域的信號波形的浮動值和相位特征來判斷鋼結構是否存在缺陷。

2 鋼結構的加固措施

2.1 改變鋼結構的計算圖形

通過改變鋼結構的計算圖形，實現(xiàn)對鋼結構的加固。改變計算圖形的實質就是改變鋼結構的受力傳導體系。電力、冶金以及機械制造、建筑等行業(yè)的鋼結構使用都有著復雜的工藝要求和布局結構，而且一些鋼結構的使用是在保證其不停產的基礎上進行的，鋼結構的體系調整受到了很多因素的制約。因此，應該采取改變計算圖形的方式來實現(xiàn)對鋼結構的加固處理。在鋼結構的擴建工程中，改變鋼結構的計算圖形被廣泛的應用，是一種比較常見的鋼結構加固方法，其具體的技術手段應該結合鋼結構施工的難度、技術要求以及工藝、使用功能等因素綜合考慮，而且，在加固設計中，除了要對鋼結構的受力和極限狀態(tài)下進行計算外，還應該考慮鋼結構構件、不同節(jié)點以及支座等內力影響，對結構以及基礎進行補充驗算，并采取合理可行的加固措施。

2.2 碳纖維增強復合材料鋼結構加固技術

傳統(tǒng)的鋼結構加固技術被廣泛的應用到相關領域，但是其缺點很多，包括耗費時間長、需要大量的人力、物力和財力的支持，而且耐久性能較差，維護費用較高。相比較而言，碳纖維增強復合材料（CFRP）就有更高的實用價值，其物理性能優(yōu)越，具有較高的剛度和強度，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、操作簡單、工期短、不會損傷原結構等。當前，CFRP技術被廣泛的應用到混凝土結構中，而對于在鋼結構加固施工，國內外尚處在起步階段，當前研究僅僅局限在受彎構件的加固、疲勞加固、粘結劑以及鋼結構受力分析。

2.3 增大構建截面的加固

增大鋼構建的截面，實現(xiàn)對結構的加固。主要是采用增補鋼材的方法，此外，也可以對原構件外包的混凝土進行加固。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外的承載能力：對于鋼梁結構的加固，可以在翼緣板上加焊水平板，型鋼或者是斜板進行加固。

2.4 連接的加固與加固件的連接

對鋼結構連接的加固，主要是通過選擇焊縫、普通螺栓、鉚釘和高強度螺栓連接方法實現(xiàn)對鋼結構節(jié)點連接部分的加固，因此，應該根據(jù)所要加固的鋼結構特點，選擇合適的連接方法，實現(xiàn)對鋼結構連接的加固。

3 結語

隨著鋼結構廣泛的應用到工業(yè)和建筑行業(yè)中，對鋼結構的質量安全要求也提出了更高的要求，鋼結構質量的高低直接關系著人們的生命財產安全，因此，必須加強對鋼結構質量的監(jiān)管，采用多種檢測方法，如磁粉檢測、超聲波檢測以及力學檢驗等方法，對鋼結構進行全面的檢測，并采用CFRP技術、改變結構計算圖形、增大構建截面的加固、連接的加固與加固件的連接等措施，對鋼結構進行加固處理，確保鋼結構的質量安全。

參考文獻

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