公路橋梁檢測技術(shù)的探究

仲 華

(杭州市交通工程集團(tuán)有限公司)

1 公路橋梁檢測的原因

(1)公路橋梁沒有充分的設(shè)計(jì)和施工資料作為質(zhì)量檢測依據(jù);(2)公路橋梁的施工質(zhì)量不符合規(guī)范要求，同時(shí)與公路橋梁的設(shè)計(jì)要求也有差距;(3)公路橋梁在竣工試用一段時(shí)間以后發(fā)現(xiàn)了較為嚴(yán)重的病害和質(zhì)量隱患，對(duì)其承載力有重要影響;(4)公路橋梁的質(zhì)量滿足要求，但是要求進(jìn)一步提高它們的承載力;(5)為了獲得更豐富的相關(guān)資料，公路橋梁需要進(jìn)行超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的檢測。此外，一些短期的檢測工作已經(jīng)不滿足現(xiàn)在大型公路橋梁的質(zhì)量要求，需要對(duì)它們進(jìn)行更長時(shí)期的檢測和健康監(jiān)護(hù)。

2 公路橋梁的外觀檢測

對(duì)公路橋梁進(jìn)行檢測，首先要對(duì)其外觀進(jìn)行病害分析，從整體把握公路橋梁的外觀病害。

(1)以公路和橋梁的受力特征作為依據(jù)確定檢測點(diǎn)。橋梁的監(jiān)測點(diǎn)確定可以根據(jù)橋型來確定，例如通常對(duì)橋梁進(jìn)行檢測的重點(diǎn)為橋梁跨中區(qū)域出現(xiàn)的裂縫等，橋梁連接部位的狀態(tài)和情況，以及橋梁各個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量等。而公路的受力點(diǎn)則是比較平均的，一般為公路中部大型機(jī)車常通過的部分。

(2)對(duì)公路和橋梁的各個(gè)部位進(jìn)行逐個(gè)檢測。一般來說，我們通常將橋梁結(jié)構(gòu)分為三部分，及上部、下部和附屬結(jié)構(gòu)，而公路被分為路基和路面兩個(gè)主要部分。在它們的構(gòu)成結(jié)構(gòu)中都有其各自的受力特征，因此存在的病害也具有一定的相似性，對(duì)于一般性病害，只要按照平常的方法進(jìn)行接觸即可，但是如果出現(xiàn)的病害較為少見，則要仔細(xì)分析其原因，找出相應(yīng)的解決方法。此外，在找出引起病害的原因后還要對(duì)公路橋梁的損害程度進(jìn)行估計(jì)，并以此為依據(jù)來判斷是否對(duì)公路橋梁進(jìn)行進(jìn)一步的檢測和加固，以保證它們的運(yùn)營。

(3)對(duì)公路橋梁的內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測。公路橋梁的內(nèi)部缺陷主要指建筑材料出現(xiàn)的缺陷，例如混凝土構(gòu)件和鋼筋等，其中混凝土構(gòu)件的缺陷主要包括裂縫、層離、空洞等，而鋼筋則是受到銹蝕。這些缺陷不是通過對(duì)公路橋梁的外觀進(jìn)行檢測就能夠發(fā)現(xiàn)的，所以還要依賴于其他精密的檢測技術(shù)。目前較為廣泛使用的是聲波檢測法和超聲波探傷法等技術(shù)。

(4)對(duì)公路橋梁的建設(shè)材料的特性進(jìn)行調(diào)查。公路和橋梁的樣式越來越多樣化，而且建設(shè)工藝也在不斷地進(jìn)步，應(yīng)用于公路和橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)的材料種類也隨之增多，但是目前較為常用的還是鋼筋和混凝土。其中，通常將涉及和施工相關(guān)的資料作為鋼筋強(qiáng)度選擇的依據(jù)，而且不再對(duì)它們進(jìn)行再次檢查，所以，在對(duì)鋼筋的質(zhì)量進(jìn)行懷疑或者相關(guān)資料不準(zhǔn)確的情況下要切實(shí)采取措施對(duì)這些鋼筋進(jìn)行試驗(yàn)以保證公路橋梁質(zhì)量。

(5)公路橋梁的混凝土強(qiáng)度檢測?；炷恋膹?qiáng)度不是一成不變的，它隨著時(shí)間的變化會(huì)出現(xiàn)一些特性的變化，對(duì)于大型橋梁來說，要對(duì)使用的混凝土的同期的試塊進(jìn)行強(qiáng)度測試。如果沒有試塊，則是采取其他方法進(jìn)行強(qiáng)度測定，常使用的方法有回彈法，貫入法和斷裂法等。這些方法在很多國家都有相應(yīng)的使用標(biāo)準(zhǔn)。此外，即使是專業(yè)人員對(duì)混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行測定，如果使用的方法不同，也會(huì)出現(xiàn)誤差，一般在百分之十左右。而且混凝土的濕度不同也會(huì)對(duì)檢測結(jié)果造成一定的影響。

(6)橋梁的鋼筋銹蝕評(píng)估。在公路橋梁使用一段時(shí)間后，其中的鋼筋結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)一定程度的銹蝕狀況，主要是由混凝土的密實(shí)度、滲水性等因素的影響，而且相互的，鋼筋的銹蝕還會(huì)導(dǎo)致混凝土的損壞。通常，只要用敲擊的方法對(duì)鋼筋進(jìn)行檢測就會(huì)發(fā)現(xiàn)較為嚴(yán)重的鋼筋銹蝕狀況。

(7)公路橋梁的結(jié)構(gòu)性能檢測。在對(duì)公路橋梁的整體性能進(jìn)行了概括的了解后，還要對(duì)它們的技術(shù)規(guī)范和要求進(jìn)行檢查驗(yàn)算，特別要注意的是，這些參數(shù)要以實(shí)際的實(shí)物數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，在需要的時(shí)候還要進(jìn)行折減，并將一些相關(guān)因素考慮在內(nèi)。如果驗(yàn)算結(jié)構(gòu)與公路橋梁的要求不相符，就要重新建設(shè)，對(duì)于不需要重建的部分還要進(jìn)行更深入的鑒定驗(yàn)算。

(8)如果公路橋梁的相關(guān)建設(shè)資料不足，會(huì)降低驗(yàn)算結(jié)果的可靠性。這時(shí)，要進(jìn)行更為精細(xì)的檢測，即靜載試驗(yàn)或者動(dòng)載試驗(yàn)等，對(duì)公路橋梁的受力情況有一個(gè)更為準(zhǔn)確的估算。

3 公路橋梁的檢測技術(shù)

3.1 靜動(dòng)載試驗(yàn)

(1)公路橋梁的靜載檢測技術(shù)

①以檢測目的為基礎(chǔ)獲取主要數(shù)據(jù)。公路橋梁是一個(gè)整體，所以在對(duì)其進(jìn)行檢測不能涉及到各個(gè)方面，所以，要根據(jù)外觀檢測的結(jié)構(gòu)和其他鑒定工作作為依據(jù)來確定需要進(jìn)行進(jìn)一步測定的部位，并獲取相關(guān)的參數(shù)。在檢測時(shí)，我們要把握檢測重點(diǎn)，以提高數(shù)據(jù)的可靠性和精確度。

②對(duì)于橋梁來說，通常情況下，要對(duì)舊橋的上部的受力特性進(jìn)行檢測和鑒定，所以，橋梁截面的應(yīng)力應(yīng)變情況就是監(jiān)控的主要內(nèi)容，以及一些在正常狀態(tài)下的參數(shù)也是需要測試的內(nèi)容。而且布置應(yīng)力應(yīng)變點(diǎn)時(shí)，一般在橋梁的內(nèi)力和附加控制界面，并在橋梁的上部選擇一些具有代表性的不穩(wěn)設(shè)置檢測點(diǎn)，保證這些檢測點(diǎn)的檢測結(jié)構(gòu)能夠反映出整個(gè)控制面的情況。此外，還要對(duì)橋梁索結(jié)構(gòu)的索力和其他一些在外觀檢測中發(fā)現(xiàn)的病害部位進(jìn)行檢測。

③靜載試驗(yàn)現(xiàn)場組織安排。首先試驗(yàn)人員要具有一定的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，能夠在檢測地點(diǎn)準(zhǔn)確的布置試驗(yàn)儀器，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。然后再進(jìn)行試驗(yàn)的最關(guān)鍵的工作，即試驗(yàn)，它不僅需要檢測儀器的支持，還需要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，保證試驗(yàn)工作的順利進(jìn)行。

④分工。公路橋梁檢測不僅涉及到了空間范圍，還需要檢測人員長時(shí)間的工作，所以，我們要盡力做好準(zhǔn)備計(jì)劃，保證檢測人員在各個(gè)階段都能夠有條不紊的工作。

(2)橋梁的動(dòng)載試驗(yàn)

所謂的橋梁動(dòng)載試驗(yàn)，就是指通過對(duì)橋梁施加一定的附加振動(dòng)力，使得橋梁發(fā)生振動(dòng)，并對(duì)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測試和記錄，進(jìn)而得出相應(yīng)的橋梁的結(jié)構(gòu)頻率，了解橋梁的基本情況和工作狀態(tài)。

動(dòng)載試驗(yàn)是最基本的動(dòng)力測定方法，它以應(yīng)用理論和試驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)橋梁的震動(dòng)問題進(jìn)行檢測的主要方法。主要包括橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性檢測、動(dòng)載響應(yīng)的試驗(yàn)等。

3.2 公路橋梁的混凝土強(qiáng)度檢測

目前，對(duì)混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測的主要方法為無破損和半破損檢測方法。其中無破損檢測方法主要有超聲回彈綜合法和散射法等，而半破損檢測方法主要包括鉆芯法、Windsor 探針貫入法等。不同的檢測方法以不同的原理為支撐，而且檢測結(jié)果和要求也各自不同，但是無論使用哪種方法，在檢測前都要對(duì)各方面因素進(jìn)行綜合考慮。

3.3 公路橋梁的混凝土質(zhì)量檢測

目前使用的混凝土質(zhì)量檢測技術(shù)為BCT 橋梁CT 技術(shù)，它通過對(duì)橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，使得檢測人員對(duì)混凝土的病害和建設(shè)水平有一個(gè)較為詳細(xì)的了解，為進(jìn)一步的質(zhì)量檢測和綜合治理提供依據(jù)。BCT 橋梁CT 基礎(chǔ)是通過聲波在混凝土中的速度來測定混凝土的密度和均勻性等參數(shù)的，進(jìn)而來了解橋梁結(jié)構(gòu)中的混凝土質(zhì)量和出現(xiàn)的損害程度。聲波在混凝土中的傳播速度可以被作為混凝土抗壓強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。而且聲波是速度與混凝土的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)正比關(guān)系，即聲波速度越快，混凝土的抗壓強(qiáng)度越強(qiáng)，而且這一結(jié)論也被大量的試驗(yàn)和理論研究所驗(yàn)證。BCT 橋梁CT技術(shù)就是以這一原理為基礎(chǔ)，在橋梁建設(shè)過程中對(duì)橋梁混凝土的質(zhì)量進(jìn)行檢測，而且檢測結(jié)果準(zhǔn)確度較高，以為橋梁的質(zhì)量提供保障。同時(shí)，BCT 橋梁CT 技術(shù)不僅可以為在橋梁建設(shè)過程中對(duì)混凝土進(jìn)行質(zhì)量控制，通過橋梁的混凝土進(jìn)行檢測及時(shí)的發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，進(jìn)而及時(shí)的改進(jìn)施工技術(shù)，與此同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)還可以對(duì)混凝土已存在的病害進(jìn)行診斷?？傊?，BCT 橋梁CT 技術(shù)既可以發(fā)現(xiàn)存在的問題還可以作為檢測技術(shù)來檢查處治效果。

3.4 公路橋梁的光線和其他位傳感器檢測系統(tǒng)

目前研究出一種應(yīng)用光線作為測量工具的公路橋梁檢測系統(tǒng)，即光纖傳感器，它通過將光信號(hào)作為變換和傳輸?shù)妮d體，并利用光線作為傳輸工具來傳輸信號(hào)，進(jìn)而對(duì)新澆筑混凝土內(nèi)的空隙進(jìn)行檢測。同時(shí)，光纖光柵也被用作遙測變形。它還能夠?qū)Σ牧鲜欠袷?，以及混凝土結(jié)構(gòu)的堿反應(yīng)和裂紋的進(jìn)行檢測。如果光纖傳感器經(jīng)過優(yōu)化，那么它不僅占用空間小，而且重量也較輕，只需較低的電壓就可以帶動(dòng)，對(duì)使用環(huán)境也沒有過高要求，此外，經(jīng)過優(yōu)化的光纖傳感器還不受電磁波的干擾，進(jìn)而降低了使用成本。

3.5 公路橋梁的無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)隨著技術(shù)的進(jìn)步得到了快速的發(fā)展，目前已有的檢測技術(shù)主要包括紅外線檢測，聲發(fā)射以及磁試驗(yàn)等。一般來說，傳統(tǒng)的橋梁檢測方法可以對(duì)橋梁的整體外觀和部分進(jìn)行檢測，同時(shí)還可以對(duì)橋梁的構(gòu)成組件、節(jié)點(diǎn)等特殊部位的損傷進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，盡管如此，這種技術(shù)仍然不能對(duì)橋梁的整體狀況有一個(gè)全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和剩余使用時(shí)間也不能給以系統(tǒng)的判斷。所以說，一種更為現(xiàn)實(shí)的損傷檢測技術(shù)必須不僅具備對(duì)整體狀況進(jìn)行鑒定，還要具備對(duì)局部細(xì)節(jié)也可以進(jìn)行檢測?，F(xiàn)在對(duì)橋梁損傷進(jìn)行識(shí)別的方法主要有兩種，即動(dòng)力指紋法和模型修正法。其中動(dòng)力指紋法是指通過對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)動(dòng)力等特性有關(guān)聯(lián)的動(dòng)力指紋法的變化結(jié)果進(jìn)行分析和判斷來確定橋梁結(jié)構(gòu)的狀況。模型修正法是通過所獲取的資料，再對(duì)條件進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)模型的剛度分布進(jìn)行修正，進(jìn)而獲取橋梁結(jié)構(gòu)的剛度變化的情況，并以此為依據(jù)對(duì)橋梁的損傷部位進(jìn)行確定。

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