《检测基础知识》PPT课件.ppt
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1、1.1 道桥工程检测的目的与意义,截至2010年底全国公路网总里程达到398.4万公里,比新中国成立初期的8万公里增长了近50倍。高速公路通车里程达到7.4万公里。农村公路通车里程达到345万公里。我国的桥梁工程无论在建设规模上,还是在科技水平上,尤其在大跨径悬索桥、斜拉桥、拱桥和连续刚构桥建设方面均已跻身世界先进行列。尽管我们在道路与桥梁建设方面已取得了很大成就,但建设质量还不尽如人意。由于种种原因,道路与桥梁工程中出现了很多质量事故。,第1章 道桥工程检测基础知识,1.1 道桥工程检测的目的与意义,1.2 我国道桥工程检测概况,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,1.4 道桥工程质量检测
2、的评定方法,1.1 道桥工程检测的目的与意义,重庆綦江彩虹桥建成不到三年倒塌,40人死于非命,经济损失达1亿元。,2011年4月12日,位于新疆库尔勒市的314国道孔雀河大桥部分垮塌,桥面塌落宽度约25米,断裂长度约15米。桥跨150米,宽24.5米,1998年建成通车,是西北地区最大跨径钢筋混凝土拱桥。,2011年4月9日晚,郑州市中州大道跨京广铁路大桥南端两个承重梁被两辆超载货车轧断,危及京广铁路上下行安全。,九江长江大桥是我国铁路南北通道京九线和公路干线105国道上的重要桥梁,是九江市连接湖北、安徽的重要通道。近年来,通过九江长江大桥的超限超载车辆明显增多,对大桥造成严重危害,公路桥横梁
3、腹板竖向加劲肋端部出现了48条裂缝等“病害”。公路桥已发生了3次大面积脱落,最多的一次混凝土破碎脱落物达1吨。超载严重的货车通过大桥时,尽管大桥总体承重能力没有问题,但超载严重的货车车轮对大桥桥面各个支点的挤压强度大大增加,严重损坏了大桥的桥面。如果继续让超载严重的大货车在大桥上通行,可能会引发大桥桥面部分塌陷。管理上只对超载货车进行罚款,而不要求超载货车卸货,超载货车仍超载行驶。实行计重收费,只是增加了超载货车的运输成本,但无法杜绝货车严重超载。,1.1 道桥工程检测的目的与意义,豆腐渣公路,道路排水设施差雨水导致城市内涝 谁之过某城市道路排水例子:挖坑后直接放井箅子,下面无任何排水措施!,
4、市长“亲自”通道路排水堵塞,引来网民质疑声,赞扬声此起彼伏!2011年7月28日下午郑州一个普通的网友拍到的并上传到网上的一张图片,说自己随手拍了一张照片,到论坛求证拍到的是不是某领导。后经证实,正在抛树叶的是吴天君市长,旁边弓着腰的中年人是副市长赵瑞东。昨天下午,郑州突降暴雨,本来排水系统就不好,加上有树叶堵住排水管道,市区内排水更出现问题。根据楼主所述来判断,应该是吴市长视察积水点的时候,发现了大量枯叶堵塞阴井排水孔,心着急,于是亲自上阵,手捞杂物。捞树叶不能从根本上治理积水,但可以把树叶堵塞的阴井清理出来,加快排水,让道路早一分钟还给市民,早一分钟通行,早一分钟恢复交通秩序。,网曝铜陵长
5、江公路大桥通行15年之后出现种种病害:1、箱梁第1跨端部腹板与底板发生横向裂缝,裂缝最宽处1.5毫米,原因是部分钢索没有张拉;2、B2齿块锚孔用黄油填充,B9齿块预应力束已经穿入,但没有张拉;3、局部箱梁底板发生混凝土脱落等等。这种掩耳盗铃的事情施工单位都敢干,可想可知,施工单位是一点职业道德底线都没有了!让我们做桥梁的人深感痛心!”,工程检测工作不仅是道路和桥梁施工技术管理中一个重要的组成部分,也是施工质量控制和竣工验收评定工作中不可缺少的一个主要环节。通过检测能充分利用当地原材料,迅速推广应用新材料、新技术和新工艺;能用定量的方法科学地评定各种材料和构件的质量;能合理地控制并科学地评定工程
6、质量。因此,道路与桥梁工程检测工作对于提高工程质量、加快工程进度、降低工程造价、推动施工技术进步等起着极为重要的作用。,1.1 道桥工程检测的目的与意义,1.2 我国道桥工程检测概况,1.1.1 国内外道桥工程检测技术现状目前,在美国、欧洲、日本等交通运输较发达的国家和地区,道桥工程检测技术发展很快,达到了较高的水平。在路基路面压实度、承载力、平整度、弯沉以及路面病害综合检测等方面均研制了相应的自动化检测设备,有的检测设备还具有较为完善的数据处理功能。,1.2 我国道桥工程检测概况,1.1.1 国内外道桥工程检测技术现状相比之下,我国道桥工程检测技术的研究起步较晚,近年来发展较快。我国现行规范
7、中已经引入了一些较为先进且成熟的检测技术,但在实际工程中,由于受到各种条件限制,这些新技术的推广和应用并未普及。,1.2 我国道桥工程检测概况,1.1.2 道桥工程检测技术的发展趋势1.道桥工程检测技术发展的总体趋势由人工检测向自动化检测发展、由破损检测向无损检测发展、由一般技术向高新技术发展。2.道桥工程检测设备的发展趋势高精度;实时化;标准化;智能化;多功能。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,1.3.1 检测数据的分析1.真值真值即真实值,是指在一定条件下,被测量的、客观存在的实际值。真值通常是一个未知量,一般所说的真值是指理论真值、规定真值和相对真值。理论真值:也称绝对真值;规定真
8、值:国际上公认的某些基准量值;相对真值:计量器具按精度不同分为若干等级,上一等级的指示值即为下一等级的真值,此真值称为相对真值。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,2.误差(1)误差表示方法误差的表示方法有绝对误差和相对误差两大类。1)绝对误差 L=LL0(1-1)式中 L绝对误差;L实测值;L0被测量的真值。注:但是,大多数情况下,真值是无法得知的,因而绝对误差也无法得到。一般只能应用一种更精密的量具或仪器进行测量,所得数值称为实际值。实际值更接近真值,可用来代替真值计算误差。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,2)相对误差相对误差是指绝对误差与被测真值(或实际值)的比值(1-2)式
9、中 相对误差。相对误差不仅能反映测量的绝对误差,而且能反映出测量时所达到的精度。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,【例1-1】用毫米钢尺测量某路面结构层的厚度为50mm,且已知钢尺最大绝对误差为0.5mm,问此结构层的真正厚度是多少?相对误差是多少?解:L=50mm,L=0.5mm。真正厚度:Lo=LL=(500.5)mm。相对误差:=L/L=0.5/50=1%。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,(2)误差的来源装置误差环境误差人员误差方法误差(3)误差的分类系统误差 随机误差 过失误差注:在进行误差分析时,只考虑系统误差与随机误差。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,1.3.
10、2 数据的统计方法1.数据统计的特征量用来表示统计数据分布及其某些特性的特征量分为两类:一类表示数据的集中位置,例如算术平均值、中位数等;一类表示数据的离散程度,主要有极差、标准离差、变异系数等。(1)算术平均值算术平均值是一组数据集中位置最有用的统计特征量,通常用样本的算术平均值来代表总体的平均水平。样本的算术平均值用来表示,样本用x来表示。如果n个样本数据为x1、x2、x3、xn,那么,样本的算术平均值为:(1-3),1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,【例1-2】某路段沥青混凝土面层抗滑性能检测,摩擦系数的检测值共有10个测点,分别为:58、56、60、53、48、54、50、61、5
11、7、55(摆值)。求摩擦系数的平均值。解:摩擦系数的平均值为:,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,2.中位数在一组数据x1,x2,x3,xn中,按其大小顺序排列,以排在正中间的一个数表示总体的平均水平,称为中位数,或中值,用表示。n为奇数时,正中间的数只有一个;n为偶数时,正中间的数有两个,则取两个数的平均值为中位数,即:(n为奇数)(1-4)(n为偶数)(1-5),1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,【例1-3】检测值为58,56,60,53,48,54,50,61,57,55(摆值),求中位数。解:检测值按大小次序排列为:61,60,58,57,56,55,54,53,50,48(摆
12、值),则中位数为:,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,3.极差与标准偏差在一组数据中最大值与最小值之差,称为极差,记作R【例1-4】例1-3中检测数据的极差为:,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,标准偏差有时也称标准离差、标准差或称均方差,它是衡量样本数据波动性(离散程度)的指标。样本的标准偏差S按下式计算:【例1-5】求例1-3中的标准差S。,(1-6),1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,4.变异系数变异系数用Cv表示,是标准偏差和算术平均值的比值,即:(1-7),1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,【例1-6】若甲路段沥青混凝土路面面层的摩擦系数算术平均值为55.2(摆值),
13、标准偏差为4.13(摆值);乙路段的摩擦系数算术平均值为60.8(摆值),标准偏差为4.27(摆值),则两段路的变异系数为:甲路段 Cv4.1355.27.48乙路段 Cv4.2760.87.02甲路段的标准差乙路段的标准差,但甲路段的变异系数乙路段的变异系数,说明甲路段的摩擦系数相对波动比乙路段的大,面层抗滑稳定性较差。,课堂练习题,某新建高速公路竣工后,在不利季节测得某路段路面的弯沉值(mm)如下:3.0,2.9,3.1,2.8,2.7,2.6,3.3,3.2,3.0,3.0,3.1。试计算该组数据的算术平均值,中位数,极差,标偏差,变异系数。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,2.数
14、据的统计方法(1)直方图直方图即质量分布图,是把收集到的工序质量数据,用相等的组距进行分组,按要求进行频数(每组中出现数据的个数)统计,再在直角坐标系中以组界为顺序、组距为宽度在横坐标上描点,以各组的频数为高度在纵坐标上描点,然后画成长方形(柱状)连接图。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,概率分布曲线特点:单峰性,即曲线在均值处有极大值;对称性,即曲线有一对称轴,轴的左右两侧曲线是对称的;有一水平渐近线,即曲线两头将无限接近于横轴;在对称轴左右两边曲线上离对称轴等距离的某处,各有一个拐弯的点(拐点)。,图1-1 直方图,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,(2)正态分布,图1-2 正态
15、分布的概率密度曲线图 图1-3 正态分布,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,(3)t分布,图1-4 t分布分位点 图1-5 t分布,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,3.数据的表达方法测量数据的表达方法通常有表格表示法、图形表示法和经验公式法三种。(1)表格表示法表格有两种:一种是试验检测数据记录表,另一种是试验检测结果表。表格法应用广泛,但存在下列缺点:1)尽管测定次数多,步长已经相当小,但表格法总不能给出所有自变量对应的函数值。2)表格法不易看出变量间变化规律,而只能大致估计该函数的递增或是递减。3)表格法对试验数据不易进行数学解析。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,(2)图
16、形表示法图形法的显著优点是醒目,极易从图形上看出函数的变化规律。但是,对图形进行数学解析也相当困难,同时想从图形上得到某点对应的函数值时,误差常常会显得过大。(3)数学公式法数学公式法是利用试验数据,根据某种数学原理和原则建立试验方程经验公式。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,数学公式法的优点:1)结构紧凑,能用一个较简单的公式代替全部及尚未测定但在试验范围内的所有数据。2)凡在公式中所表示出的具有实际意义的自变量值,都可求得对应的函数值。3)利用该公式可进行必要的解析与运算,与理论公式具有同等的作用和效能。建立公式的基本步骤:1)描绘曲线;2)对所描绘的曲线进行分析,确定公式的基本形式
17、;3)曲线化直;4)确定公式中的常量;5)检验所确定公式的准确性。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,1.3.3 数据的处理方法1.数据的修约规则(1)有效数字有效数字的概念可表述为:由数字组成的一个数,除最末一位数字是不确切值或可疑值外,其他数字皆为可靠值或确切值,则组成该数的所有数字包括末位数字称为有效数字,除有效数字外其余数字为多余数字。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,(2)数字修约规则1)修约间隔修约间隔是指确定修约保留位数的一种方式。修约间隔的数值一经确定,修约值即应为该数值的整数倍。2)数值修约进舍规则 拟舍数字的最左一位数字小于5时,则舍去,即保留的各位数字不变。拟舍
18、数字最左一位数字大于5或者是5,而且后面数字并非全部为0时,则进1,即保留末位数字加1。拟舍弃数字的最左一位数字为5,而后面无数字或全部为0时,若所保留的数字末位数字为奇数则进1,如为偶数则舍弃。拟舍去的数字并非单独的一个数字时,不得对该数值连续进行修约.,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,2.可疑数据的取舍(1)3准则(拉依达法)判断方法如下:设x1、x2、xk、xn是从总体中抽取的样本,其中xk为过大或过小值。1)计算数据的平均值,如总体标准偏差未知时,同时求出样本标准差S;2)计算,如果3(未知时,以S估计),将xk剔除,否则保留。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,(2)肖维纳
19、特准则设x1,x2,xn是从总体抽出的样本。判断方法如下:1)计算样本平均值,如总体标准偏差未知时,同时求出样本标准差S;2)对每个样本值xi,计算,如果Kx(未知时以S估计),则将xi剔除,否则保留。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,(3)格拉布斯准则设x1,x2,xn是从总体抽出的样本。判断方法如下:1)计算样本平均值,如总体标准偏差未知时,同时求出样本标准差S;2)对每个样本值xi,计算,如果g0(a,n)(未知时以S估计),则将xi剔除,否则保留。格拉布斯准则比较适用于样本容量n25的情况。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,(4)狄克松准则判断方法如下:设x1,x2,xn是
20、从总体抽出的样本。1)将n个样本观测值按从小到大的次序排列。其中x(i)(i=1,2,3,n)表示值大小样本观测值重新排列后,处于第i位置的样本值;2)对于不同的样本容量n,查表得到相应的统计量ij,并且判断样本值的最大值x(n)是否为可疑数据。3)由给定的检验水平a从查表得出ij临界值。4)由样本观测值计算ij,如果ijija,则判断x(n)或x(1)是可疑数据时,应剔除,否则保留。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,【例1-8】对一盘混凝土,取15个试件进行抗压强度试验,测试结果如下(单位:Mpa):31.2、33.1、30.5、31.0、32.3、31.2、29.4、24.0、30.
21、4、33.0、32.2、31.0、28.6、29.2、30.3,试判断这些数据中是否混有可疑数据。解:分别用不同准则进行判断,以此进行比较。3准则n=15,xmax=33.1,xmin=24.0首先,怀疑最小值24.0,对数据进行统计计算,得=30.49,S=2.23,3S=6.69 6.69=3S说明此值在3S内,不应剔除。其次,怀疑最大值33.1,同上计算,得知33.1应保留,全部数据均无需剔除。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,肖维纳特准则解:由n=15,查表得Kx=2.13,并计算出=30.49,S=2.23KxS=2.132.23=4.75首先怀疑最小值24.0,由于 4.75
22、=Kx S故认为特异数据24.0应剔除。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,对剩下的14个样本观测值重新计算得=30.96,S=1.37,由n=14,查表Kx=2.10,并计算出KxS=2.101.37=2.88,再对其中最大值33.1和最小值28.6怀疑。因为 及2.88,所以认为33.1和28.6均应保留。至此,全部数据中已不再含有可疑数据。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,格拉布斯准则解:测量数据由小到大排列如下:24.0,28.6,29.2,29.4,30.3,30.4,30.5,31.0,31.0,31.2,31.2,32.2,32.3,33.0,33.1计算数据特征量:=
23、30.49,S=2.23计算统计量:由于g(1)g(15),首先判别g(1)是否舍弃。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,选定显著性水平a=0.05,并根据a=0.05和n=15,查表得g0(0.05,15)=2.41判别:由于g(1)=2.91g0(0.05,15)=2.41,所以g(1)=24为异常值,应予舍弃。这一结论与肖维纳特准则是一致的。采用狄克松准则也可得出应剔除的可疑数据24.0,而保留其他数据的结论。由此例计算结果表明,3准则相对于其他准则在特异数据取舍方面偏于保守。,课堂练习题,1.请修约以下数据:16.4526(保留两位小数),478.555(保留整数)39.9998(
24、保留两位小数),10.05001(保留两位小数),4.65(保留一位小数)2.,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,抽样检验 在产品检验中,全数检验的应用场合很少,大多数情况下是采取抽样检验。1.总体与样本统计分析中把所要研究对象的全体称为总体,又称母体。组成整体的每个单元称为个体。2.抽样检验的类型抽样检验分为非随机抽样与随机抽样两类。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,3.随机抽样的方法从检查的一批产品中抽取样本的方法称为抽样方法。(1)简单随机抽样在总体中,直接抽取样本的方法即为简单随机抽样。(2)系统随机抽样有系统地将总体分为若干个部分,然后从每一个部分抽取一个或若干个个体,组成
25、样本。这一方法称之为系统抽样。在工程质量控制中,系统抽样的实现主要有三种方式。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,1)将比较大的工程分为若干部分,再根据样本容量的大小,在每部分按比例进行简单随机抽样,将各部分抽取的样品组合成一个样本。2)间隔定时法。每隔一定时间,从工作面中抽取一个或若干个样品,该法适合于工序质量控制。3)间隔定量法。每隔一定数量产品,抽取一个或若干个样品,该法主要适合于工序质量控制。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析,(3)分层随机抽样将工序或工程分为若干层,然后按一定比例确定每层应抽取的样品数,对每层则按简单随机抽样法抽取样品。,1.3 道桥工程检测数据的处理与分析



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