一、概述
道路和橋梁是交通運輸系統(tǒng)中不可分割的一個整體,而公路橋梁質(zhì)量的好壞往往影響
著整條公路的運營安全和質(zhì)量,因此橋梁養(yǎng)護管理工作是極其重要的。
北京地區(qū)現(xiàn)有公路1萬多km,橋梁2OOO多座,其中大橋100多座,中橋400多座,這些
橋梁大多建于20世紀6o~80年代,設(shè)計標準有汽一10,掛一80和汽一20,掛一100,限于當時施工水平和材料工藝橋梁的施工質(zhì)量不是很高。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,交通量不斷增長,車輛單軸重不斷提高,超載車輛對橋梁的損壞也愈發(fā)嚴重。例如:京銀路是晉煤外運的干線之一,目前車輛超載十分嚴重,1999年京銀路(北京段)陡嶺1 橋的橋面就發(fā)生了突然塌陷,形成較大坑洞;2OOO年京銀路(北京段)紅山口橋橋面板突然斷裂。幾次事故雖無人員傷亡和車輛損失,但都給我們敲響了警鐘,也預(yù)示了橋梁科學(xué)化管理的緊迫性和重要性。
目前,對橋梁的養(yǎng)護管理主要是清掃橋面、修補坑槽;對橋梁檢查,主要是通過人工目測檢查、手工記錄打分,來判定橋梁結(jié)構(gòu)狀況。若要更準確判斷橋梁實際工作狀況,為橋梁加固或大修提供依據(jù),在橋梁外觀病害檢查的基礎(chǔ)上,則有必要進行深一步的橋梁結(jié)構(gòu)材料的檢測和荷載試驗。橋梁的科學(xué)化管理十分重要,一旦發(fā)生橋梁事故,不單經(jīng)濟損失很大,政治影響會更大,因此為提高橋梁管理水平,必須重視橋梁檢測,了解橋梁檢測的工作程序、檢測項目及檢測方法,掌握試驗數(shù)據(jù)處理和分析方法。橋梁試驗檢測為養(yǎng)護管理提供了直接的
數(shù)據(jù)和依據(jù),其工作涉及面廣,技術(shù)復(fù)雜,難度較高,采用先進的檢測設(shè)備則可大大提高檢測的精度和工作效率。
二、橋梁檢查
橋梁檢查,主要是對橋梁技術(shù)狀況的調(diào)查,即橋梁缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴重程度及發(fā)展趨勢,找出產(chǎn)生缺陷和損傷的主要原因,分析和評價其對橋梁質(zhì)量和使用承載能力的影響,為橋梁維修和加固設(shè)計提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)和依據(jù)。因此,橋梁檢查是在進行橋梁養(yǎng)護、維修與加固之前必須進行的工作,是決定維修與加固方案是否可行和正確與否的可靠保證,也是橋梁評定、養(yǎng)護、維修與加固工作中必不可少的重要組成部分。
按照檢查的范圍、深度、方式和檢查目的的不同,橋梁檢查主要分為橋梁經(jīng)常檢查和橋梁結(jié)構(gòu)檢測兩類。
1.橋梁經(jīng)常檢查
橋梁經(jīng)常檢查包括橋梁日常巡查和橋梁定期檢查。橋梁日常巡查,一般一月一次,由路段養(yǎng)
護人員或橋梁養(yǎng)護人員負責(zé)。其目的是隨時掌握橋梁技術(shù)狀態(tài),確保橋梁結(jié)構(gòu)功能正常,發(fā)現(xiàn)問題及時采取應(yīng)對措施,對需要做進一步檢查和維修的橋梁寫出報告。暴風(fēng)雨和洪水過后,對橋梁要加大檢查頻率。
橋梁定期檢查,周期大約是每3~5年一次。其目的是定期采集橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)的動態(tài)數(shù)據(jù),列入橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng),為評定橋梁使用功能、制定具體橋梁維修計劃提供基本數(shù)據(jù)。定期檢查通常由具有一定檢查經(jīng)驗并受過專門橋梁檢查培訓(xùn)、熟悉橋梁設(shè)計、施工等方面知識的養(yǎng)護工程師負責(zé)組織實施。盡管橋梁經(jīng)常檢查也使用簡單工具或儀器進行檢測,但主要是以目測橋梁外觀的檢查為主,檢查結(jié)果的評定也大多是基于表面現(xiàn)象和經(jīng)驗。這兩類檢查主要由橋梁管理部門進行。
2.橋梁特殊檢查(橋梁結(jié)構(gòu)檢測)
橋梁特殊檢查,是在橋梁經(jīng)常檢查的基礎(chǔ)上,進一步準確確定橋梁技術(shù)狀況,由專業(yè)技術(shù)人員使用專門檢測儀器設(shè)備,應(yīng)用無破損檢測手段對橋梁進行全面檢測、測強和探傷,從而找出損壞的原因、程度和范圍,分析損壞所造成的后果以及潛在缺陷可能給橋梁結(jié)構(gòu)帶來的危險,為評定橋梁的耐久性和承載能力、確定維修工程的實施方案提供依據(jù)。
通常有下列四種情況時,需對橋梁進行特殊檢查:
(1)在橋梁經(jīng)常檢查無法確定橋梁病害原因和承載能力時;
(2)在進行橋梁重大維修加固工程之前;
(3)在發(fā)生重大自然災(zāi)害、意外事故和超重車過橋等特別事件之后;
(4)需要評定橋梁結(jié)構(gòu)實際工作狀況時。橋梁特殊檢查(橋梁結(jié)構(gòu)檢測)一般由橋梁外觀破損檢查、橋梁結(jié)構(gòu)和材料檢測以及橋梁荷載試驗三部分組成。
三、橋梁檢測工作程序及項目
1.橋梁檢測工作程序主要分三個階段:
第一階段:準備階段。其包括接受委托、收集資料、現(xiàn)場勘察以及編制橋梁檢測方案四項內(nèi)容。
第二階段:外業(yè)檢測階段。主要是設(shè)備安裝和數(shù)據(jù)采集。
第三階段:分析報告階段。即根據(jù)外業(yè)采集的數(shù)據(jù),進行統(tǒng)計分析和計算,并編寫橋檢報告。對橋梁的檢測要由表及里、由淺人深地進行,才能全面了解和判斷橋梁的實際工作狀況,為橋梁的日常養(yǎng)護和加固維修提供科學(xué)的依據(jù)。
橋梁試驗檢測工作流程圖:
2.橋梁外業(yè)檢測項目
橋梁外業(yè)檢測包括橋梁外觀病害檢查、橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測和橋梁荷載試驗。
1. 橋梁外觀病害檢查(表1)
依據(jù)交通部《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTJ cr73.96)及《公路橋梁定期檢查技術(shù)》(交通部公路所),對橋梁進行外觀病害檢查打分,其目的是對橋梁結(jié)構(gòu)的外觀損壞狀況,有一個初步和基本的了解,并根據(jù)橋梁損壞狀況打分、評定類別,為下一步橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測提供依據(jù)。
橋梁外觀檢查共有17項,檢查方法主要是現(xiàn)場人工檢測,根據(jù)損壞狀況打分。檢查重點是橋梁主要承重構(gòu)件的裂縫和破損情況。
2.橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測(表2)
在橋梁外觀病害檢查的基礎(chǔ)上,對外觀損壞較嚴重的橋梁做進一步的橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測,其目的是深入了解橋梁結(jié)構(gòu)材料的工作狀態(tài)及潛在的不利影響,并預(yù)測發(fā)展趨勢,為判斷橋梁耐久性和可靠性提供技術(shù)依據(jù)。橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測的重點是橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕情況和混凝土強度檢測。
(1)混凝土強度檢測
主要采用回彈法或超聲一回彈法進行。
混凝土強度檢測是通過用回彈儀檢測混凝土表面回彈值,用超聲儀檢測混凝土內(nèi)聲速,再根據(jù)混凝土強度(R)與回彈值和超聲波在混凝土中的傳播速度(V)之間的相關(guān)關(guān)系,推算混凝土強度。采用回彈法時,要考慮碳化深度的影響。混凝土強度是進行橋梁結(jié)構(gòu)評定的重要指標。
(2)鋼筋銹蝕檢測
其檢測內(nèi)容包括鋼筋銹蝕電位、混凝土氯離子含量、混凝土電阻率以及混凝土碳化深度。
鋼筋銹蝕檢測是通過對鋼筋所處環(huán)境情況(如混凝土中氯離子含量、混凝土電阻率和
碳化深度等)和鋼筋本身自然電位的檢測結(jié)果,綜合評定橋梁結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕狀況。其同
樣是評定橋梁結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。
(3)鋼筋分布及混凝土保護層厚度檢測
結(jié)構(gòu)材料的檢測,是用各種專用儀器設(shè)備,對橋梁結(jié)構(gòu)的鋼筋和混凝土材料,進行現(xiàn)場采樣、記錄檢測數(shù)據(jù),再依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測評定標準及橋梁結(jié)構(gòu)材料的工作狀態(tài)進行評定,同時對其原因進行初步分析。
3.橋梁荷載試驗(動靜載試驗)(表3)
在對橋梁進行了外觀病害檢查和結(jié)構(gòu)材料檢測之后,根據(jù)檢測結(jié)果,對破損嚴重、結(jié)構(gòu)材料狀況差的橋梁進行橋梁荷載試驗。其目的是通過對橋梁按設(shè)計荷載直接加載,測試橋梁在最不利荷載作用下的實際響應(yīng),以進一步分析和了解橋梁的工作狀態(tài),從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實際承載能力。
通過動載試驗可測定橋梁結(jié)構(gòu)動力特性參數(shù)和在動力荷載作用下的強迫振動響應(yīng),確定橋梁在車輛荷載作用下的動力效應(yīng)及使用條件。
靜載試驗則根據(jù)不同橋型、不同設(shè)計荷載,按等效原則設(shè)計不同的加載工況,通過對橋梁實際加載,檢測橋梁最不利截面的變形和受力狀態(tài),從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的實際工作狀態(tài)和使用承載能力。
橋梁荷載試驗的方法,是在橋梁結(jié)構(gòu)主要控制截面安裝各種傳感器,在規(guī)定荷載作用下,通過儀器記錄橋梁受力和變形數(shù)據(jù)。
橋梁荷載試驗的實施分四個階段:方案設(shè)計階段、試驗準備階段、加載試驗階段和分析報告階段。其內(nèi)容為:
(1)方案設(shè)計階段:通過資料分析和現(xiàn)場勘察,編寫出詳細的橋梁試驗檢測方案,明確試驗?zāi)康暮途唧w試驗內(nèi)容,以指導(dǎo)橋檢。
(2)試驗準備階段:現(xiàn)場安裝各種傳感器和儀器設(shè)備。
(3)加載試驗階段:加載試驗,采集數(shù)據(jù)。
(4)分析報告階段:數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算和分析,編寫橋檢報告。
四、橋檢數(shù)據(jù)分析的結(jié)論及依據(jù)
橋檢數(shù)據(jù)分析的結(jié)論包括三方面:
1.對橋梁結(jié)構(gòu)材料狀況的評價結(jié)論
根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)材料的檢測結(jié)果,對橋梁結(jié)構(gòu)材料的現(xiàn)行狀況進行分析,并給出明確的評定。其重點是混凝土強度、鋼筋銹蝕和橋梁外觀破損情況。
2.對橋梁承載力的評價結(jié)論
通過對橋梁的檢測和檢算,對橋梁的現(xiàn)行承載力進行評定,給出明確的結(jié)論并分類。
3.對橋梁工作狀態(tài)的預(yù)測和建議
通過對橋梁現(xiàn)狀檢測結(jié)果的分析,對橋梁今后工作狀態(tài)進行預(yù)測,指出可能的發(fā)展趨勢,為今后橋梁養(yǎng)護提供建議。橋梁檢測及評定的依據(jù)是:
交通部頒布的《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》(交通部1975年版)、《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTJ 073—
96)、《公路舊橋承載能力鑒定方法》和交通部公路所編寫的《公路橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測技術(shù)》、
忪路橋梁的定期檢查技術(shù)》、《橋梁結(jié)構(gòu)荷載試驗技術(shù)》。
五、橋梁檢測實例
2OOO年10月至2OO2年我們對京銀路北京段全線42座橋梁進行了現(xiàn)場檢測,其中4座大
橋進行了動靜載試驗,其余38座中小橋進行了外觀病害和結(jié)構(gòu)材料檢測。檢測結(jié)果如下:
1.橋梁承載力
(1)4座大橋承載力均滿足設(shè)計要求。
(2)38座中小橋按極限應(yīng)力法驗算,均滿足設(shè)計承載力要求。其中11座橋經(jīng)檢算跨中鋼筋拉應(yīng)力不滿足設(shè)計要求,跨中混凝土壓應(yīng)力均滿足設(shè)計要求。
(3)依據(jù)橋梁外觀破損檢查評分、橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測數(shù)據(jù)及檢算橋梁應(yīng)力結(jié)果,全線有14座橋梁被評定為三類橋,有28座橋為二類橋。
2.橋梁結(jié)構(gòu)材料狀況
(1)結(jié)構(gòu)混凝土強度全線橋梁混凝土強度均滿足設(shè)計值。 ‘
(2)結(jié)構(gòu)混凝土碳化深度全線橋梁混凝土碳化嚴重,有17座橋梁混凝土碳化深度已超過鋼筋保護層實測平均厚度。
(3)結(jié)構(gòu)混凝土氯離子含量
全線橋梁混凝土氯離子含量均小于允許值,對鋼筋銹蝕影響不大。
(4)結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕程度
全線共有9座橋梁可能產(chǎn)生坑蝕以上的鋼筋銹蝕,其中有7座橋?qū)崪y鋼筋銹蝕電位水平值低于一400mV。
(5)結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土保護層厚度
橋梁鋼筋混凝土保護層厚度不均勻,其中有10座橋?qū)崪y平均值小于設(shè)計厚度。
(6)J’b觀檢查結(jié)論
①橋面板縱向裂縫普遍,并且較嚴重,位置多在兩塊行車道板連接處;
②橋梁結(jié)構(gòu)滲水普遍,位置多在兩塊行車道板連接處;
?、鄞髽蛑黧w結(jié)構(gòu)局部損壞并有露筋;
?、芟虏慷张_結(jié)構(gòu)完好;
?、輼蛄航Y(jié)構(gòu)外觀施工質(zhì)量較差,蜂窩麻面較多。
3.橋梁工作狀態(tài)
根據(jù)橋梁檢測結(jié)果分析,全線橋梁處于可接受狀態(tài),石橋好于混凝土橋,橋梁下行部位好于上行部位;橋梁結(jié)構(gòu)有中等缺陷,尚能維持正常使用功能。但由于目前運營車輛超載嚴重,日交通量很大,車輛行駛又多偏于上行一側(cè),因此對橋梁結(jié)構(gòu)材料破壞很大,尤其現(xiàn)在橋梁裂縫嚴重、滲水普遍,橋梁施工質(zhì)量一般,在超載車輛長期反復(fù)作用下,橋梁缺陷部分將會加速發(fā)展并惡化,為了防止發(fā)生橋梁結(jié)構(gòu)突然損壞的事故,建議加強檢查,盡快采取措施。
六、橋梁檢測數(shù)據(jù)采集
橋梁檢測數(shù)據(jù),既是外業(yè)試驗檢測的結(jié)果,也是分析報告的依據(jù)。檢測采集數(shù)據(jù)的準確與否,直接影響著橋檢的質(zhì)量。為保證橋檢數(shù)據(jù)采集的可靠性,必須作到以下五個方面:
1.編制好橋檢方案,正確選取檢測橋孔和檢測斷面;
2.使用檢定合格的檢測儀器;
3.按操作規(guī)程正確使用橋檢儀器設(shè)備;
4.要嚴格按照操作規(guī)程安裝各種傳感器;
5.試驗過程中,按程序加載并讀取數(shù)據(jù),密切注意數(shù)據(jù)變化情況。
在實施橋梁檢測時要注意以下問題:
1.檢測抽樣
其包括試驗檢測橋孔、試驗斷面的選定及檢測抽樣數(shù)量。試驗檢測橋孔要選取全橋有代表性的橋跨,如橋梁外觀破損較重及結(jié)構(gòu)病害具有代表性的橋跨。荷載試驗斷面一般選取橋梁結(jié)構(gòu)主要受力控制斷面,如跨中、支點、1/4跨等部位。在進行橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測時,應(yīng)選取鋼筋銹蝕較重、混凝土滲水腐蝕較重,具有代表性和普遍性的部位進行抽樣檢測,檢測抽樣數(shù)量要按照各檢測項目的抽樣頻率進行。
2.傳感器
橋檢數(shù)據(jù)是通過安裝在橋梁結(jié)構(gòu)各部位的傳感器采集的,因此傳感器質(zhì)量的好壞直接
影響著對橋梁的評價。傳感器是數(shù)據(jù)采集的第一關(guān),其安裝位置和安裝質(zhì)量直接影響著橋檢數(shù)據(jù)的質(zhì)量,因此傳感器要嚴格按照橋檢方案確定的位置放線安裝,并嚴格按照操作規(guī)程和要求進行作業(yè)。如粘貼應(yīng)變片時,混凝土底面的平整和粘貼質(zhì)量、絕緣電阻等都十分關(guān)鍵,打磨底面、打底膠、貼片、量阻值、封膠等步驟必須逐步進行,絕不能圖省事、省力而湊合。
3.儀器
試驗檢測使用的儀器設(shè)備必須經(jīng)檢定合格才可使用。
4.信號線
所有試驗用的信號電纜線,都必須編排線纜號,并按線纜阻值分組使用。
5.加載車
試驗用加載車都必須分別稱出每一個軸重,測量軸距;按規(guī)定停車到位;動載試驗時車
速要準確、穩(wěn)定。
6.放線
進行靜載試驗時橋面加載位置的劃線,一定要準確無誤。
7.動靜載試驗的數(shù)據(jù)采集
對橋梁動靜載試驗中出現(xiàn)的極值或異常值必須特別關(guān)注,對卸載后的橋梁結(jié)構(gòu)恢復(fù)數(shù)據(jù)也不能忽視,因為它能反映出橋梁結(jié)構(gòu)的彈性工作狀態(tài),所以應(yīng)保證穩(wěn)定讀數(shù)次數(shù)和時間能充分反映結(jié)構(gòu)的恢復(fù)情況。對動靜載試驗數(shù)據(jù)的采集,一定要“穩(wěn)定第一”。此外 在加載試驗時,為防止數(shù)據(jù)不穩(wěn)、漂移,應(yīng)進行預(yù)加載,等結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定后記錄完數(shù)據(jù),再進行下
一道工序,以確保橋檢數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。
8.環(huán)境影響
橋梁動靜載試驗檢測要注意試驗環(huán)境影響因素,如荷載試驗不允許試驗場地周圍有大的震源,橋面上不允許有行人車輛通過,若實在無法避開,要做詳細記錄,數(shù)據(jù)處理時要注意剔除。靜載試驗要求環(huán)境溫度變化要小,所以宜在夜間進行。對于關(guān)鍵數(shù)據(jù),檢測時可采用不同設(shè)備同時測量,針對不同的結(jié)構(gòu)型式采用不同的儀器組合,可取得很好的效果。如在橋梁撓度檢測過程中,可根據(jù)橋梁實際情況,分別采用連通管、電測位移計和光電撓度計三種測量方法。通過實踐對比,我們感到電測位移計精度高,但安裝比較麻煩;連通管簡單、便捷,適合橋下凈空高、水深無法支架的橋梁;光電撓度計可用于靜動載試驗,但測點布置會受到一定限制。
9.團結(jié)協(xié)作、分工負責(zé)是橋檢成功的保證橋檢是一項綜合性系統(tǒng)工程,主要檢測項目多達十幾項,需靠集體的力量共同努力才能完成。因此在實施橋檢方案時,必須分工明確,各負其責(zé),通過相互配合協(xié)作,才能保證橋檢方案的順利實施。
l0.準備工作要充分
橋檢工作涉及方方面面,檢測項目多,尤其是對大橋的動靜載試驗需要斷絕交通,因此需當?shù)毓?、公安部門配合才能進行,否則就會影響進度,如在進行德勝口橋和陡嶺1# 橋檢時,就因為交通斷道導(dǎo)流問題,被迫延遲試驗。此外,橋檢現(xiàn)場所需的勞力、材料、人員食宿等,也需當?shù)貥蚬懿块T積極配合??傊瑯驒z是一項系統(tǒng)工程,從材料采購到工序安排,從現(xiàn)場組織到交通導(dǎo)流、食宿安排等,在進場前一定要安排周密。
11.橋檢要由表及里、由淺人深的進行橋檢應(yīng)先進行外觀破損檢查,再進行橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測,最后再根據(jù)以上檢測結(jié)果,確定是否進行承載力試驗,這樣既完成了對橋梁的檢測評定,又能較全面的了解橋梁工作狀況。
七、橋檢費用
橋檢費用主要包括橋梁檢測費用和橋梁檢測配合費用兩部分。
1.橋梁檢測費用
其包括檢測人員工資、儀器設(shè)備使用費、各種配件材料費、檢測工作用車費、儀器檢定
費、咨詢費、通訊費、保險費和方案報告編制費等,約占總費用的70%。
2.橋梁檢測配合費用
其包括民工費用、檢測腳手架費、水電費、交通配合費、加載車費和安全設(shè)施費等,約占
總費用的30%。由于每座橋的大小以及檢測環(huán)境各不相同,檢測項目也不同,因此檢測方案應(yīng)依據(jù)每座橋的檢測要求和檢測條件單獨編制。
八、幾點建議
1.建立橋梁動態(tài)管理數(shù)據(jù)庫
實行橋梁動態(tài)數(shù)據(jù)管理,建立規(guī)范的橋梁檢查工作制度,根據(jù)道路等級制定檢測計劃,每5年對全部橋梁檢查一遍,將檢測數(shù)據(jù)結(jié)果存人數(shù)據(jù)庫,以隨時掌握橋梁實際工作狀況。
2.用數(shù)據(jù)支持橋梁大修方案
對所有計劃大修工程的橋梁,在制定大修方案前必須進行橋梁結(jié)構(gòu)檢測,根據(jù)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果科學(xué)編制大修方案,避免盲目性。
3.加大橋梁檢測的投入
通過橋梁檢測工作實踐,使我感到應(yīng)加大對橋梁檢測的投入,不但是資金投入,而且從科技上也要加大投入。要盡可能采用先進的儀器設(shè)備、橋梁數(shù)據(jù)分析軟件,不斷提高橋梁管理水平。
4.建立專業(yè)橋梁檢測隊伍
橋梁檢測是一項專業(yè)性強、技術(shù)含量高、責(zé)任重的工作,因此對橋檢人員素質(zhì)要求較高,既要有專業(yè)理論知識,又要能實際操作,既要能吃苦,更要有責(zé)任心。所以要建立專業(yè)橋梁檢測隊伍,以確保橋梁檢測數(shù)據(jù)的準確性。
九、結(jié)語
總之,隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,交通量的迅猛增加,尤其是車輛軸載的增大,對橋梁的要求越來越高,對橋梁的損害也越來越大,因此只有采用科學(xué)的管理手段和方法,才能保證橋梁的安全。以上是自己通過橋梁試驗檢測的實踐,對橋梁檢查和橋梁結(jié)構(gòu)檢測的總結(jié),不足之處請指正。
參考文獻
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