淺談橋梁檢測(cè)
2015-04-09
目前，越來(lái)越多的人開(kāi)始注意到橋梁檢測(cè)對(duì)于橋梁施工的重要性，掌握道路與橋梁工程基本理論和知識(shí)，精通橋梁檢測(cè)的各項(xiàng)相關(guān)事宜，從而讓橋梁隱患無(wú)處遁形。
1 橋梁檢測(cè)的背景、任務(wù)和意義
傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)主要依賴(lài)于動(dòng)靜載試驗(yàn)和檢測(cè)人員的現(xiàn)場(chǎng)目測(cè),輔以混凝土硬度實(shí)驗(yàn)、超聲波探測(cè)、腐蝕作用實(shí)驗(yàn)等多種檢測(cè)手段。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,隨著現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)的發(fā)展,無(wú)損檢測(cè)技術(shù)更是出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢(shì)態(tài),先后涌現(xiàn)出一大批新的檢測(cè)方法和檢測(cè)手段,使無(wú)損檢測(cè)技術(shù)向著智能化、快速化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。美國(guó)聯(lián)邦公路總署(FHWA)有大量的課題關(guān)于橋梁檢測(cè)項(xiàng)目,如先進(jìn)的橋梁測(cè)試和健康檢測(cè)系統(tǒng)、橋梁的疲勞裂紋探測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)、橋梁的銹蝕探測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)等。這些課題的開(kāi)展必將豐富和完善強(qiáng)梁的檢測(cè)技術(shù),對(duì)橋梁的檢測(cè)也將變得高效、安全、方便、準(zhǔn)確,從而為工程的順利開(kāi)展提供了強(qiáng)有力的保證。
通過(guò)對(duì)橋梁的使用狀況、缺陷及損傷進(jìn)行全面、細(xì)致、深入的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，明確缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)，尋找缺陷及損傷產(chǎn)生的原因，以便分析、評(píng)價(jià)缺陷及損傷對(duì)橋梁使用性能和承載力的影響，為橋梁維護(hù)、加固基改造設(shè)計(jì)提供及時(shí)、有針對(duì)性的第一手資料。通過(guò)對(duì)橋梁的全面檢測(cè)，系統(tǒng)地收集當(dāng)前橋梁技術(shù)數(shù)據(jù)，積累技術(shù)資料，為充實(shí)橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)、加強(qiáng)橋梁科學(xué)管理和提高橋梁技術(shù)水平提供必要條件；通過(guò)合理設(shè)計(jì)檢測(cè)的方法，輔以布設(shè)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)設(shè)備，逐步建立橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保橋梁長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)，以發(fā)揮其最佳經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2 橋梁檢測(cè)的測(cè)試技術(shù)的簡(jiǎn)述
2.1 對(duì)于表關(guān)檢測(cè)
在進(jìn)行試驗(yàn)前,必須根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)橋梁進(jìn)行理論分析,根據(jù)不同的橋型及最不利荷載組合計(jì)算結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)力和試驗(yàn)荷載效應(yīng)。加載試驗(yàn)一般采用重載車(chē)輛進(jìn)行加載,加卸載必須分級(jí)遞加或遞減,且在正式加載前,要對(duì)試驗(yàn)橋梁進(jìn)行預(yù)加載,以確保橋梁安全。在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為橋梁健康狀況較差的情況下,應(yīng)盡可能使用多級(jí)加載,并密切觀察結(jié)構(gòu)反應(yīng),必要時(shí)必須對(duì)加載方案進(jìn)行調(diào)整。卸載應(yīng)與加載的工況相對(duì)應(yīng),以便數(shù)據(jù)整理時(shí)進(jìn)行校核。
2.2 對(duì)于靜載試驗(yàn)檢測(cè)
動(dòng)載試驗(yàn)的激振方法常使用“跳車(chē)試驗(yàn)”和“跑車(chē)試驗(yàn)”引起試驗(yàn)橋梁的自振和受迫振動(dòng)。拾振部分由各種傳感器(加速度、速度或位移傳感器)和導(dǎo)線組成。數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)一般由具有單片機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集儀和微型計(jì)算機(jī)組成一套數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。動(dòng)載試驗(yàn)中需要注意的問(wèn)題是量測(cè)噪聲的抑制。由于測(cè)量信號(hào)為電磁信號(hào),各種電磁干擾都可能影響采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。抑制噪聲干擾主要從兩方面著手,一是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)減少噪聲;二是在數(shù)據(jù)處理分析時(shí)剔除噪聲信號(hào)。
3 橋梁檢測(cè)的主要內(nèi)容
3.1 表觀檢測(cè)
表觀檢查包括橋梁整體與局部構(gòu)造幾何尺寸的量測(cè)、結(jié)構(gòu)病害的檢查與量測(cè)等,表觀檢查的項(xiàng)目和要求對(duì)不同的橋型有不同的側(cè)重點(diǎn)。表觀檢查要達(dá)到可以定量反映橋梁結(jié)構(gòu)狀況,依據(jù)相關(guān)規(guī)范評(píng)定橋梁技術(shù)等級(jí)的要求。結(jié)構(gòu)資料的調(diào)查包括了解橋梁的原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝及過(guò)程以及橋梁的結(jié)構(gòu)維修養(yǎng)護(hù)歷史等。材料檢測(cè)主要是指橋梁結(jié)構(gòu)材料的無(wú)損或微損檢測(cè)。對(duì)于鋼筋混凝土橋梁來(lái)講,主要是混凝土與鋼筋的相關(guān)檢測(cè),包括混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、碳化深度、與耐久性有關(guān)的含堿量和氯離子含量,以及鋼筋的銹蝕狀況、保護(hù)層厚度測(cè)試等。
3.1.1 橋面系
橋面系包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、排水設(shè)施及伸縮縫等。主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢查：(1)橋面鋪裝有無(wú)裂縫、剝落、洼地積水、坑穴、波浪和鼓包；(2)人行道及緣石有無(wú)剝落、破損；(3)欄桿系有無(wú)撞擊損壞、松動(dòng)、開(kāi)裂、下?lián)?、上拱、歪斜及?gòu)件混凝土開(kāi)裂；(4)橋面排水設(shè)施有無(wú)破損、堵塞和漏水；(5)伸縮縫有無(wú)破損，其功能是否正常。
3.1.2 上部結(jié)構(gòu)
(1)空心板梁體混凝土強(qiáng)度；(2)空心板梁體混凝土碳化深度；(3)梁體裂縫狀況及分布規(guī)律等。
3.1.3 下部結(jié)構(gòu)
(1)墩臺(tái)裂縫狀況及分布規(guī)律；(2)框架橋墩的風(fēng)化、剝落、開(kāi)裂、錯(cuò)位、下沉及水平位移或轉(zhuǎn)動(dòng)等情況。
3.1.4 支座
支座功能是否完好；組件是否完整、清潔；底座、梁底、輥軸混凝土是否碎裂；座板、齒板有無(wú)脫焊；有無(wú)斷裂、錯(cuò)位和脫空現(xiàn)象；橡膠支座的是否老化、變形、失效。
3.2 靜載試驗(yàn)檢測(cè)
橋梁靜載試驗(yàn)是按照預(yù)定的試驗(yàn)?zāi)康呐c試驗(yàn)方案,將靜止的荷載作用在橋梁的指定位置上,觀測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫、沉降等參量的試驗(yàn)項(xiàng)目,然后根據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標(biāo),判斷橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力以及在荷載作用下的工作性能。
靜載試驗(yàn)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)指揮人員統(tǒng)一指揮下按荷載試驗(yàn)方案中的計(jì)劃有秩序的進(jìn)行。首先檢查不同分工的測(cè)試人員是否各行其職；交通管理、加載(或駕駛員)和聯(lián)絡(luò)人員是否到位；加載設(shè)備、通訊設(shè)備和電源(包括備用電源)是否準(zhǔn)備妥當(dāng)；加載位置、測(cè)點(diǎn)放樣和測(cè)試儀器安裝是否正確；然后調(diào)試儀器(自動(dòng)記錄時(shí)對(duì)測(cè)試儀表數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備進(jìn)行連接),利用過(guò)往車(chē)輛(或初試荷載)檢查各測(cè)點(diǎn)觀測(cè)值的規(guī)律性,使整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)記入正常工作狀態(tài),記錄天氣情況和試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間,進(jìn)行正式試驗(yàn),采集檢測(cè)數(shù)據(jù)。橋梁的靜載試驗(yàn)需進(jìn)行以下測(cè)試內(nèi)容：結(jié)構(gòu)的豎向撓度、側(cè)向撓度和扭轉(zhuǎn)變形。每個(gè)跨度內(nèi)至少有3個(gè)測(cè)點(diǎn),并取得最大的撓度及變形值,同時(shí)觀測(cè)支座下沉值。有時(shí)測(cè)試也為了驗(yàn)證所采用的計(jì)算理論,要實(shí)測(cè)控制截面的內(nèi)力、撓度縱向和橫向影響線。記錄控制截面的應(yīng)力分布,并取得最大值和偏載特性。沿截面高度不少于5個(gè)測(cè)點(diǎn),包括上、下緣和截面突變處。有些結(jié)構(gòu)需測(cè)試支點(diǎn)及附近、橫隔板附近剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力,此時(shí)需將應(yīng)變計(jì)布成應(yīng)變化。支座的伸縮、轉(zhuǎn)角，支座的沉降；墩頂位移及轉(zhuǎn)角。
3.3 動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)
盡管橋梁靜載試驗(yàn)檢測(cè)手段比較成熟且試驗(yàn)成果直觀,但也存在一些弊端。如隨著橋梁設(shè)計(jì)施工技術(shù)的提高,輕型構(gòu)件的應(yīng)用,地震和風(fēng)振效應(yīng)在橋梁分析中的要求考慮得更加精確。另外,現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)載試驗(yàn)較靜載試驗(yàn)而言,工作量較小，費(fèi)用低,試驗(yàn)時(shí)間短等都是其優(yōu)勢(shì)。
橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)載試驗(yàn)是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng),測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動(dòng)力沖擊系數(shù)、動(dòng)力響應(yīng)(加速度、動(dòng)擾度)等結(jié)構(gòu)特性的試驗(yàn)項(xiàng)目,從而宏觀地判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度與運(yùn)營(yíng)性能。橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)載試驗(yàn)與靜載試驗(yàn)雖然在試驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)試內(nèi)容等方面有所不同,但對(duì)于全面分析掌握橋梁結(jié)構(gòu)的工作性能是同等重要的。
4 結(jié)語(yǔ)
橋梁檢測(cè)對(duì)于橋梁的建設(shè)起著只管種煙的作用,橋梁檢測(cè)的工作技術(shù)復(fù)雜、操作難度大、科技含量高，而且是高空和危險(xiǎn)作業(yè)，擔(dān)負(fù)任務(wù)的工程技術(shù)人員責(zé)任重大。對(duì)于橋梁檢測(cè)人員只有把實(shí)踐和理論充分結(jié)合起來(lái)，工程技術(shù)人員才能對(duì)橋梁作出正確的檢測(cè)和評(píng)估，設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的加固方法，通過(guò)合理設(shè)計(jì)檢測(cè)的方法，輔以布設(shè)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)設(shè)備，逐步建立橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保橋梁長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)，以發(fā)揮其最佳經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從而增強(qiáng)橋梁的使用能力，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。
參考文獻(xiàn)：
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