關(guān)于公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)初探

吳飛

摘要：公路橋梁的試驗(yàn)檢測(cè)對(duì)于公路橋梁的質(zhì)量有著不可忽視的重要影響，本文基于此，首先分析了公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)的重要性分析，然后簡(jiǎn)要概述了公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)的主要內(nèi)容，最后以靜載試驗(yàn)技術(shù)為例，對(duì)公路橋梁的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的重要參數(shù)以及不足之處進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，望對(duì)相關(guān)的工程人員帶來(lái)一定的幫助。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；試驗(yàn)檢測(cè)；靜載試驗(yàn)；技術(shù)初探

1.引言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度已然達(dá)到了新的高度，人民的生活水平也不斷提升，以交通設(shè)施為代表的一系列基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也如火如荼地開(kāi)展。而橋梁作為重要的交通樞紐，在地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮著重要的紐帶作用。而這其中，又以公路橋梁為代表。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和物流行業(yè)的快速發(fā)展，公路橋梁作為公路交通的咽喉，開(kāi)始在我國(guó)的建筑行業(yè)中彰顯了重要的應(yīng)用價(jià)值，其承載能力和通行能力亦是成為控制公路全線的重中之重?；诖?，為了確保橋梁的暢通，橋梁檢測(cè)工作也逐漸成為了橋梁工程重要的研究領(lǐng)域。橋梁檢測(cè)工作的內(nèi)容包括檢驗(yàn)評(píng)定新建橋梁的承載能力，如何維修加固現(xiàn)有橋梁以提升橋梁承載等等。所以，了解公路橋梁的常用試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，將會(huì)有利于相關(guān)人員對(duì)橋梁的承載能力更為做出科學(xué)地評(píng)估，有利于相關(guān)人員更好地做好公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)工作。

2.公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)的重要性分析

隨著“十一五”計(jì)劃的完成，我國(guó)的高速公路網(wǎng)骨架已基本形成，截止到2013年底，全國(guó)公路里程已達(dá)到了423萬(wàn)公里，公路橋梁突破71萬(wàn)座，而隨著時(shí)間的推移，這個(gè)數(shù)字還在不斷地?cái)U(kuò)大。但根據(jù)橋梁工程的相關(guān)理論，橋梁使用超過(guò)25年后，就已開(kāi)始進(jìn)入老化期，因此，我國(guó)公路橋梁約有30萬(wàn)座隸屬于這個(gè)范圍。這部分建于二十年代末的公路橋梁在當(dāng)時(shí)的時(shí)代背景下?lián)?fù)著沉重的交通荷載和繁重的交通量，并且由于當(dāng)時(shí)建橋資金緊缺、設(shè)計(jì)荷載技術(shù)力量缺乏、施工技術(shù)偏低、運(yùn)營(yíng)車輛長(zhǎng)期普遍超載未得到遏制等一系列歷史原因，這部分橋梁投入使用至今已存在大量的安全隱患。而雖然近幾年來(lái)我國(guó)新建的橋梁多為現(xiàn)代化橋梁，但由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的變更、載重能力的提高，這些新建橋梁的承載力也難以與我國(guó)迅猛的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度相匹配。實(shí)際上，根據(jù)我國(guó)交通部公布的相關(guān)資料，截止到2013年，我國(guó)橋梁普查查出的公路橋梁危橋數(shù)量已然突破4萬(wàn)座，總長(zhǎng)度突破400萬(wàn)延米?；诖?，對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行切實(shí)可行的鑒定、評(píng)價(jià)，并以此為依據(jù)采取合適的方案和措施提高其可靠性，使之能繼續(xù)安全地為公路運(yùn)輸服務(wù)已勢(shì)在必行，同時(shí)依據(jù)不同的檢測(cè)技術(shù)，準(zhǔn)確科學(xué)地對(duì)舊橋及新建橋梁的技術(shù)狀況和承載能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，亦有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

3.公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)相關(guān)理論概述

公路橋梁檢測(cè)的工作內(nèi)容一般而言較為復(fù)雜，筆者基于成橋檢測(cè)的角度，大體將其分為兩個(gè)方面。其一是表觀檢測(cè)，這是一種在公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)中占據(jù)重要地位的檢測(cè)內(nèi)容，檢測(cè)內(nèi)容包括對(duì)比較明顯的橋梁結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)，例如混凝土裂縫寬度、鋼筋銹蝕、橋臺(tái)結(jié)構(gòu)不正常變形、是否有火災(zāi)隱患等。其二則是荷載試驗(yàn)檢測(cè)，這是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物進(jìn)行直接加載的測(cè)試試驗(yàn)，相較于結(jié)構(gòu)檢測(cè)而言，荷載試驗(yàn)檢測(cè)有著更重大的現(xiàn)實(shí)意義，其通過(guò)對(duì)橋梁加載實(shí)驗(yàn)荷載，記錄下橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)，從而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全承載能力以及通行情況作出必要的改進(jìn)。

具體而言，公路橋梁的荷載試驗(yàn)可分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)，雖然兩者在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上不盡相同，但對(duì)于承受以車輛荷載為主的公路橋梁而言，這兩種性質(zhì)的荷載試驗(yàn)是具有同等地位且具有不同優(yōu)勢(shì)的。例如靜載試驗(yàn)可以在公路橋梁結(jié)構(gòu)上布置更多的測(cè)點(diǎn)，從而更直觀地分析公路橋梁機(jī)構(gòu)的受力情況，動(dòng)載試驗(yàn)則可以借助動(dòng)態(tài)負(fù)載幫助工程師研究分析公路橋梁結(jié)構(gòu)在車輛荷載或其他動(dòng)力荷載作用下的振動(dòng)特性，從而給橋梁的實(shí)際運(yùn)作提供必要的數(shù)據(jù)支持。根據(jù)我國(guó)交通部頒布的有關(guān)公路橋梁試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，荷載試驗(yàn)內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：其一是荷載試驗(yàn)方案的擬定，如擬定采取動(dòng)載試驗(yàn)還是靜載試驗(yàn)；其二是測(cè)點(diǎn)設(shè)置、儀器組配、人員安排；其三是制定負(fù)載等級(jí)、完善試驗(yàn)安全控制；其四是數(shù)據(jù)分析、結(jié)構(gòu)性能評(píng)定；最后是橋梁性能的試驗(yàn)報(bào)告以及試驗(yàn)總結(jié)的編寫(xiě)。

4.以靜載試驗(yàn)技術(shù)為例初探公路橋梁的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

4.1技術(shù)概述

公路橋梁結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)可以檢驗(yàn)橋梁的剛度、強(qiáng)度、抗裂性能與設(shè)計(jì)要求的匹配程度，一般將靜荷載作用在橋跨最不利受力位置進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試活載作用引起的結(jié)構(gòu)效應(yīng)來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的靜力性能。

4.2重要參數(shù)

4.2.1校驗(yàn)系數(shù)

控制測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與理論值的比值稱之為公路橋梁靜載試驗(yàn)技術(shù)的校驗(yàn)系數(shù)，這也是公路橋梁靜載試驗(yàn)技術(shù)的最重要參數(shù)。根據(jù)測(cè)點(diǎn)安放位置的不同，控制測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值可以使撓度、應(yīng)變等等，相應(yīng)的校驗(yàn)系數(shù)也因此不同。但均采用η=Se/Ss的表達(dá)式。式中，η為變位或應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)，Se為控制測(cè)點(diǎn)在試驗(yàn)荷載作用下的彈性變位或彈性應(yīng)變的實(shí)測(cè)值，Ss為同等條件下測(cè)點(diǎn)的理論計(jì)算值。

若計(jì)算得出的校驗(yàn)系數(shù)等于1，說(shuō)明實(shí)測(cè)值與理論值完全相符，該橋梁結(jié)構(gòu)性能良好；若計(jì)算得出的校驗(yàn)系數(shù)小于1，說(shuō)明該橋梁結(jié)構(gòu)性能優(yōu)秀，所設(shè)計(jì)的承載力在實(shí)際負(fù)載作用下能夠有一定富余，安全系數(shù)較高；若計(jì)算得出的校驗(yàn)系數(shù)明顯大于1，說(shuō)明橋梁結(jié)構(gòu)性能較差，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的橋梁強(qiáng)度明顯不足，實(shí)際投入運(yùn)用時(shí)存在安全隱患。實(shí)際操作過(guò)程中，公路橋梁在最大試驗(yàn)荷載作用下的校驗(yàn)系數(shù)的比較可參照表1所示進(jìn)行比較。

表1：校驗(yàn)系數(shù)的取值規(guī)定

橋梁類型 校驗(yàn)系數(shù)取值范圍 適用情況

預(yù)應(yīng)力混凝土橋與組合結(jié)構(gòu) 0.70～1.05 荷載效率小于等于1

鋼筋混凝土與圬工結(jié)構(gòu) 0.60～1.10 荷載效率小于等于1

4.2.2相對(duì)殘余變形

利用相對(duì)殘余變位或相對(duì)殘余應(yīng)變來(lái)描述結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和彈性性能或是評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的承載力的參數(shù)稱之為殘余變形，其計(jì)算公式為S=Sp/St，式中S為計(jì)算所得的相對(duì)殘余變形值，Sp為卸載測(cè)值與初始值之差，St為加載測(cè)值與初始值之差。公路橋梁的相對(duì)殘余變形值有明確的限值規(guī)定（見(jiàn)表2），如果實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，相對(duì)殘余變形值明顯不符合相關(guān)要求，應(yīng)輔以動(dòng)力荷載試驗(yàn)對(duì)橋梁的可靠性加以確定。

表2；相對(duì)殘余變形取值規(guī)定

橋梁類型 第一次試驗(yàn) 第二次試驗(yàn) 第三次試驗(yàn)

預(yù)應(yīng)力混凝土橋與組合結(jié)構(gòu) 小于等于20%

該值稱為a1 小于等于0.5a1 小于等于1/6a1

鋼筋混凝土與圬工結(jié)構(gòu) 小于等于25%

該值稱為a1 小于等于0.5a1 小于等于1/6a1

5.結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)公路建設(shè)的高速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)的安全使用也越來(lái)越受到全社會(huì)的關(guān)注。如何保證已運(yùn)營(yíng)或即將運(yùn)營(yíng)的橋梁的的正常工作，使得其能夠?yàn)楣愤\(yùn)輸行業(yè)做出巨大的貢獻(xiàn)，也成為了相關(guān)工程人員面臨的棘手難題?，F(xiàn)階段，公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)中最常用的方法為靜載試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，但這種方式也在面對(duì)常見(jiàn)的混凝土型公路橋梁時(shí)，也存在著些許缺陷，如何進(jìn)一步開(kāi)拓創(chuàng)新，對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)一步完善，值得相關(guān)工程人員進(jìn)一步深思。

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