現(xiàn)役橋梁常規(guī)檢測(cè)技術(shù)
2016-09-18
1引言
據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2013年底，我國(guó)公路橋梁總數(shù)達(dá)到73.53萬(wàn)座，總長(zhǎng)度達(dá)3978萬(wàn)延米。在世界各種類型橋梁中占據(jù)半壁江山?，F(xiàn)役橋梁里程之大，也為橋梁的管理提出新問(wèn)題。應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注現(xiàn)役橋梁檢測(cè)技術(shù)，保證橋梁的使用安全。依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)， 加強(qiáng)日常的維護(hù)工作，使橋梁發(fā)揮出更大的作用。
2橋梁檢測(cè)意義及分類
橋梁管理者最關(guān)心的問(wèn)題是橋梁的健康狀況。當(dāng)橋梁一旦竣工，交付使用。橋梁自然缺陷、 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 建造和施工的失誤已成事實(shí)。關(guān)鍵是要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理一些缺陷，以避免事故的發(fā)生。檢測(cè)工作對(duì)于確保橋梁安全運(yùn)營(yíng)與延長(zhǎng)使用壽命具有重要的意義，并能通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)盡早發(fā)現(xiàn)橋梁病害，以便及時(shí)進(jìn)行維修與加固，提前進(jìn)行處理，進(jìn)而節(jié)約橋梁維修費(fèi)用，提高橋梁運(yùn)營(yíng)期的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
橋梁檢測(cè)按照受力狀態(tài)可分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)；在靜載作用下，一般要測(cè)定作用力的大小（包括靜荷載、 支座反力、推力等的大小）、構(gòu)件的內(nèi)力（包括彎矩、軸向力、剪力、 扭矩等）、 斷面上各種應(yīng)力的分布狀態(tài)及其大小、 各種變形（包括撓度、 相對(duì)位移、 轉(zhuǎn)角等）以及局部損壞現(xiàn)象（如裂紋）。按照試驗(yàn)破損情況分為無(wú)損檢測(cè)、半破損檢測(cè)和破壞性檢測(cè)。我國(guó)橋梁檢測(cè)以動(dòng)靜載試驗(yàn)為主，輔以混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)、超聲波探測(cè)與腐蝕作用試驗(yàn)等多種方法，這些檢測(cè)方法是傳統(tǒng)方法，在橋梁檢測(cè)中應(yīng)用最為廣泛。
目前在國(guó)內(nèi)比較成熟的檢測(cè)技術(shù)還有紅外熱像儀檢測(cè)技術(shù)、 光纖傳感器檢測(cè)技術(shù)、聲探測(cè)技術(shù)等。橋梁檢測(cè)技術(shù)已得到了一定的發(fā)展， 對(duì)結(jié)構(gòu)在工作環(huán)境、運(yùn)營(yíng)條件特性的認(rèn)識(shí)也將不斷地得到深化，為橋梁極早發(fā)現(xiàn)病害提供了更多手段。
3橋梁常用檢測(cè)方法
3.1強(qiáng)度檢測(cè)
回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度主要是通過(guò)回彈儀在結(jié)構(gòu)混凝土各測(cè)區(qū)內(nèi)測(cè)量回彈值R，根據(jù)規(guī)范中給出的相關(guān)公式求其每個(gè)測(cè)區(qū)的平均回彈值，結(jié)合檢測(cè)的混凝土碳化深度值，然后根據(jù)規(guī)范中已建立的測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算表，查規(guī)范得測(cè)區(qū)的混凝土強(qiáng)度值?，F(xiàn)在市面上的回彈儀多是數(shù)顯式，可以在系統(tǒng)里設(shè)置國(guó)家或地區(qū)的關(guān)系曲線，同時(shí)還可以設(shè)定回彈方向和碳化深度等參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算處理回彈結(jié)果。回彈法是混凝土表面硬度的檢測(cè)方法，優(yōu)點(diǎn)是操作易于掌握，儀器構(gòu)造簡(jiǎn)單，檢測(cè)效率高，費(fèi)用低廉。缺點(diǎn)是受參數(shù)、測(cè)試環(huán)境和混凝土表面狀態(tài)影響較大，結(jié)果波動(dòng)性大。
超聲法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)是利用波在混凝土中的傳播速度隨強(qiáng)度等級(jí)的增高而增大的原理進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。將超聲波換能器置于被測(cè)物體上（黃油、凡士林或水等耦合劑等），通過(guò)儀器中的脈沖信號(hào)發(fā)生器發(fā)出一系列的周期性電脈沖，加在發(fā)射換能器上的壓電體上，轉(zhuǎn)換成超聲脈沖，穿過(guò)被測(cè)物到達(dá)接受換能器，超聲儀將接收到波速、波幅、頻率、波形等聲學(xué)參數(shù)，通過(guò)對(duì)各參數(shù)綜合分析和判斷，從而可對(duì)混凝土強(qiáng)度強(qiáng)度，進(jìn)而還可以推斷混凝土完整性、均勻性的缺陷。
超聲――回彈綜合法以材料的應(yīng)力應(yīng)變行為與強(qiáng)度的關(guān)系為依據(jù)進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。在結(jié)構(gòu)混凝土同一測(cè)區(qū)分別測(cè)量聲時(shí)值t和回彈值R，然后利用已建立起來(lái)的測(cè)強(qiáng)公式推算該測(cè)區(qū)強(qiáng)度的一種方法。在測(cè)試結(jié)果上將超聲法和回彈法結(jié)合在一起，起到互相補(bǔ)充測(cè)試受不同因素影響，產(chǎn)生的測(cè)試偏差，使結(jié)果更加接近真實(shí)值。
3.2鋼筋檢測(cè)
鋼筋銹蝕狀況檢測(cè)原理：在混凝土中鋼筋銹蝕過(guò)程中，鋼筋表面形成陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，導(dǎo)致鋼筋離解，在陽(yáng)極區(qū)生成膨脹的銹蝕產(chǎn)物。腐蝕速率受鐵離子通過(guò)混凝土從陽(yáng)極遷到陰極的便利程度的影響。因此，電勢(shì)越高，電阻率越低，通常腐蝕率也就越大。半電池電位鋼筋銹蝕度測(cè)量法是目前在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損鋼筋銹蝕度檢測(cè)中較先進(jìn)的一種方法。
電磁法采用電磁感應(yīng)原理對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋位置、間距、保護(hù)層厚度和鋼筋直徑進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。
3.3力學(xué)檢測(cè)法
橋梁靜載試驗(yàn)：橋梁的靜載試驗(yàn)就是按照預(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上的指定位置上，觀測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參量的試驗(yàn)項(xiàng)目。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)在荷載作用下的工作性能及使用能力。測(cè)試方法上可以采用指定荷載級(jí)別的車輛緩慢行駛到測(cè)試部位進(jìn)行加載。條件受限制時(shí)，也以施加荷重（水泥，預(yù)制塊件，水箱加水等）或者以液壓千斤頂裝置施力等方式來(lái)模擬某一等級(jí)的車輛荷載，借以達(dá)到試驗(yàn)的目的。目前一般梁橋撓度測(cè)量最常用的儀器主要是千分表、百分表、撓度計(jì)、全站儀和水準(zhǔn)儀，這其中最經(jīng)常采用的儀器為百分表和水準(zhǔn)儀，其基本能滿足梁橋荷載試驗(yàn)撓度測(cè)量時(shí)對(duì)精度、量程及可靠性的要求。結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有兩個(gè)方面，一方面通過(guò)比較控制測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的工作性能與安全儲(chǔ)備；另一方面是通過(guò)比較控制測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與規(guī)范允許值來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)所處的工作狀況。
橋梁動(dòng)載試驗(yàn)：橋梁結(jié)構(gòu)是以承受車輛荷載為土的，車輛荷載對(duì)橋梁的沖擊和振動(dòng)影響，常會(huì)使其產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)大于相應(yīng)的靜力效應(yīng)。因此用動(dòng)力荷載試驗(yàn)來(lái)確定橋梁在車輛荷載的動(dòng)力效應(yīng)以及使用條件，從而對(duì)橋梁評(píng)價(jià)是十分重要。橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析是橋梁結(jié)構(gòu)分析的又一項(xiàng)重要內(nèi)容。包括兩方面：一是測(cè)量車輛荷載作用在橋梁指定斷面上的動(dòng)應(yīng)變或指定點(diǎn)的動(dòng)撓度，二是測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和動(dòng)力響應(yīng)。動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果分析，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力作出切合實(shí)際的評(píng)價(jià)，也是對(duì)既有橋梁使用功能作實(shí)質(zhì)性的分析評(píng)定。橋梁動(dòng)載試驗(yàn)的測(cè)試儀器主要包括拾振器、信號(hào)放大器、動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀、光線示波器、筆錄儀、磁帶記錄儀與數(shù)字信號(hào)處理機(jī)等。通常情況下，中小跨徑梁橋可采用磁電式測(cè)試系統(tǒng)量測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性，對(duì)大跨徑橋梁可采用壓電式測(cè)試系統(tǒng)量測(cè)超低頻振動(dòng)。
4橋梁檢測(cè)的不足
橋梁檢測(cè)往往僅是為了確定橋梁的損傷狀況， 最多是在一定程度上對(duì)橋梁的繼續(xù)工作能力提出評(píng)價(jià)。 不能提供現(xiàn)役橋梁的長(zhǎng)期評(píng)價(jià)，使得管理上需要定期對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)，花費(fèi)人力物力較大。
由于對(duì)路橋的質(zhì)量目前尚缺乏嚴(yán)格系統(tǒng)的量化檢驗(yàn)方法， 致使一些劣質(zhì)工程得不到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。 輕則增加了日后的路橋維修保養(yǎng)成本，使國(guó)家和地方財(cái)政負(fù)擔(dān)加重； 重則會(huì)發(fā)生橋毀人亡的慘劇。 所以加強(qiáng)公路橋梁檢測(cè)對(duì)于保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全和改善交通質(zhì)量以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著很重要的作用和影響。
5結(jié)論
現(xiàn)役橋梁檢測(cè)目的在于，通過(guò)對(duì)橋梁目前的技術(shù)狀況及損傷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行檢查，弄清出現(xiàn)缺陷和損傷的主要原因，以便能分析和評(píng)價(jià)既存缺陷和損傷對(duì)橋梁質(zhì)量和使用承載能力的影響，并為橋梁維修和加固設(shè)計(jì)提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)和依據(jù)。普及橋梁檢測(cè)技術(shù)，對(duì)橋梁檢測(cè)結(jié)果給出正確評(píng)價(jià)，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)橋梁工程建設(shè)，提高施工質(zhì)量，延長(zhǎng)現(xiàn)役橋梁承載能力等都具有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)
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