道路橋梁工程檢測(cè)技術(shù)研究

張仁杰

(許昌市公路管理局,河南 許昌 461000)

一、道路橋梁使用中常見的問(wèn)題

道路橋梁在建成后會(huì)因?yàn)槭褂貌划?dāng)或者使用年限久遠(yuǎn)而產(chǎn)生各種各樣的問(wèn)題，如果不及時(shí)處理就會(huì)導(dǎo)致坍塌，也可能造成道路上的物品受到損失，甚至對(duì)人身安全造成威脅。那么就具體分析下，造成道路橋梁的病害原因有什么。沒有合理的設(shè)計(jì)方案;在施工與技術(shù)上不配合最后工程的施工規(guī)劃不明確，在道路橋梁建成后，會(huì)有初期的運(yùn)行適用階段，這個(gè)時(shí)候道路橋梁出現(xiàn)比較嚴(yán)重的病害，這在道路橋梁以后的使用中造成很大的損傷，主要也會(huì)影響承載能力;在道路橋梁的施工過(guò)程中，必須按照規(guī)范執(zhí)行，如果在施工中不規(guī)范，那么施工的質(zhì)量差工程完成也達(dá)不到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)，在使用的時(shí)候就會(huì)容易出事故;有的道路橋梁在建成的時(shí)候，感覺工程質(zhì)量很好達(dá)到了要求，在運(yùn)行期間也滿足了建筑的要求，但是在運(yùn)行一段時(shí)間后，就會(huì)發(fā)生問(wèn)題，可能道路橋梁達(dá)不到承載的要求;有時(shí)候道路有問(wèn)題，不是后期運(yùn)行出現(xiàn)的，可能是在道路橋梁建成后進(jìn)行的檢測(cè)工作不到位，有問(wèn)題的地方而沒有發(fā)現(xiàn)存在安全隱患，在現(xiàn)在這個(gè)階段我國(guó)的道路橋梁測(cè)量水準(zhǔn)與國(guó)外還有些差距。

二、道路橋梁工程檢測(cè)的方法

(一)道路橋梁的靜載試驗(yàn)

一般而言，道路橋梁靜載實(shí)驗(yàn)主要用于判斷道路橋梁結(jié)構(gòu)的工作性能，判斷其最大承載力，檢測(cè)道路橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、可靠性及安全性，通過(guò)驗(yàn)證道路橋梁結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論來(lái)完善橋梁結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)等等。道路橋梁靜載試驗(yàn)分為三個(gè)階段，即試驗(yàn)準(zhǔn)備階段、加載試驗(yàn)及觀測(cè)階段和分析總結(jié)測(cè)試結(jié)果階段。在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，首先要綜合考慮以下條件來(lái)確定試驗(yàn)孔(墩、臺(tái))，該孔(或墩)工程質(zhì)量較差，病害較多;該孔(墩、臺(tái))的計(jì)算受力最不利;該孔(墩、臺(tái))搭設(shè)腳手架或設(shè)置測(cè)點(diǎn)時(shí)便于操作。確定了試驗(yàn)孔(墩、臺(tái))之后再進(jìn)行試驗(yàn)方案的選定，而試驗(yàn)方案一般包括試驗(yàn)?zāi)康募皽y(cè)量要求的確定、試驗(yàn)內(nèi)容的安排、試驗(yàn)程序的制定、試驗(yàn)人員的組織和分工、加載和測(cè)量方法的判斷、安全措施的選擇等等。加載和觀測(cè)階段是道路橋梁靜載試驗(yàn)的核心，在此階段，要在前期準(zhǔn)備充分的基礎(chǔ)上，依據(jù)先前制定的試驗(yàn)方案對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)施加試驗(yàn)荷載，在測(cè)試儀表的輔助下進(jìn)行觀測(cè)，通常道路橋梁觀測(cè)項(xiàng)目有結(jié)構(gòu)的最大撓度、支座沉降程度、裂縫寬度、結(jié)構(gòu)的最大拉力應(yīng)力和最大壓力應(yīng)力、結(jié)構(gòu)整體的變形程度等等，在觀察后取得試驗(yàn)一系列數(shù)據(jù)。在試驗(yàn)的計(jì)算分析階段，應(yīng)做好結(jié)構(gòu)撓度的計(jì)算、測(cè)點(diǎn)應(yīng)力的計(jì)算、主應(yīng)力的計(jì)算、截面應(yīng)力的計(jì)算、殘余變形值的計(jì)算以及荷載橫向分布影響線的計(jì)算等等;而在試驗(yàn)的總結(jié)階段則應(yīng)做好試驗(yàn)資料的分析整理，為橋體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、抗裂度的進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。

(二)橋梁的動(dòng)載試驗(yàn)

動(dòng)載試驗(yàn)是指采用震蕩方法激起橋跨結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，繼而通過(guò)傳感器、放大器和記錄系統(tǒng)記錄下橋梁結(jié)構(gòu)的振型、固有頻率、動(dòng)力沖擊系數(shù)等物理量，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)性能和整體強(qiáng)度。對(duì)于公路實(shí)橋的橋梁結(jié)構(gòu)，可以采用讓一輛或多輛滿載重車進(jìn)行跑車、跳車和剎車試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢測(cè);而對(duì)鐵路橋的測(cè)試則可以采用機(jī)車牽引滿載車以不同速度過(guò)橋或橋上進(jìn)行制動(dòng)的方式。與靜載試驗(yàn)相比，動(dòng)載試驗(yàn)在試驗(yàn)?zāi)康?、方法和?shù)據(jù)分析等方面均有所不同。動(dòng)載試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康闹饕菧y(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼特性、振型和結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)等，在測(cè)試方法上，主要采用自振法、脈動(dòng)法等激振方法，通常情況下兩種方法結(jié)合起來(lái)使用。

(三)道路橋梁的混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

常用的混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)包括對(duì)混凝土強(qiáng)度的無(wú)損檢測(cè)、對(duì)混凝土缺陷的無(wú)損檢測(cè)及其他性能的無(wú)損檢測(cè)。對(duì)混凝土強(qiáng)度的無(wú)損檢測(cè)包括半破損法、非破損法、綜合法等方法。半破損法是指采用鉆芯法、射擊法等方法對(duì)構(gòu)件直接進(jìn)行局部破壞性試驗(yàn)，前提是不能影響構(gòu)件的承載能力。它的特點(diǎn)是直觀性強(qiáng)、可靠性高，缺點(diǎn)是會(huì)造成局部損傷，不適用于大面積檢測(cè)。與破損法相對(duì)應(yīng)的是非破損法，是指在不對(duì)混凝土造成任何局部破壞的前提下，以混凝土強(qiáng)度與某些物理量的相關(guān)性為基礎(chǔ)，通過(guò)相關(guān)關(guān)系分析來(lái)推測(cè)混凝土的強(qiáng)度。它的特點(diǎn)是測(cè)試方便、無(wú)需花費(fèi)大量修補(bǔ)費(fèi)用，但推測(cè)結(jié)果的可靠性受同測(cè)物理量的影響程度較大。綜合法指的是運(yùn)用兩種或兩種以上無(wú)損檢測(cè)的方法，從不同的角度測(cè)定混凝土的強(qiáng)度，該方法主要依據(jù)多項(xiàng)物理參量的測(cè)量，在此基礎(chǔ)上建立混凝土強(qiáng)度與這些物理參量的綜合相關(guān)關(guān)系。對(duì)混凝土缺陷的無(wú)損檢測(cè)主要包括超聲脈沖回波法、紅外熱譜法、雷達(dá)掃描法、聲發(fā)射法等方法?；炷恋钠渌阅苤饕泻?、滲水性、密實(shí)度、碳化深度、含氯鹽量、受凍層深度、水泥含量等等，而這些都是導(dǎo)致鋼筋銹蝕的因素。

三、道路橋梁的檢測(cè)技術(shù)

(一)超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)之所以可以檢測(cè)道路橋梁的缺陷問(wèn)題是因?yàn)槔贸暡z測(cè)儀所發(fā)出的聲波在道路橋梁中所表現(xiàn)的傳播速度、波幅、主頻率等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，這些參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)是否有缺陷。最常用的利用超聲儀器檢測(cè)的方法就是穿透測(cè)試法雖然很方便但是在使用時(shí)有限制，在使用這個(gè)技術(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)不能測(cè)評(píng)隧道混凝土的結(jié)構(gòu)。因?yàn)槌暡z測(cè)是利用聲波的穿透進(jìn)行檢測(cè)，而對(duì)于儀器能否捕捉到缺陷信號(hào)也是這個(gè)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。所以在用超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)道路橋梁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，常常采用將多測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的方式，利用概率統(tǒng)計(jì)原理對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后對(duì)缺陷狀況進(jìn)行評(píng)估，因此超聲波檢測(cè)技術(shù)的直觀性較差為了獲取較高的檢測(cè)精度需要進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)。

(二)聲發(fā)射法檢測(cè)技術(shù)

由于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻或者存在不同性質(zhì)的缺陷，局部應(yīng)力的集中會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定的應(yīng)力分布，材料在產(chǎn)生裂縫、發(fā)生塑性變形以及斷裂過(guò)程中，會(huì)釋放出部分應(yīng)力，使之以應(yīng)力波的形式向四周擴(kuò)散，即為聲發(fā)射。道路橋梁中的混凝土結(jié)構(gòu)在荷載作用下發(fā)生變形，當(dāng)變形超出設(shè)計(jì)要求時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂紋，以波的形式釋放能量。運(yùn)用聲發(fā)射法對(duì)道路橋梁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將聲發(fā)射器放置在需要檢測(cè)的部位，通過(guò)檢測(cè)不同位置收到的聲波時(shí)間差，就可以明確缺陷的發(fā)生位置。

綜上所述，道路橋梁檢測(cè)技術(shù)已成為道路橋梁日常管理和維護(hù)的重要組成部分。要建立一套道路橋梁試驗(yàn)的檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)道路橋梁安全保障的系統(tǒng)化、智能化，不僅要求工作人員擁有豐富的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還要有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，將理論和實(shí)踐科學(xué)結(jié)合起來(lái)，有效獲取每一項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)消除安全隱患。