橋梁常見(jiàn)病害及試驗(yàn)檢測(cè)方法分析

趙亮

【摘 要】本文闡述了橋梁使用過(guò)程中常見(jiàn)的病害類(lèi)型，為了有效比較各種病害的早期出現(xiàn)，需要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。文章結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)其靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)方法進(jìn)行了重點(diǎn)分析，試驗(yàn)結(jié)果顯示，該橋梁各方面狀況良好。

【關(guān)鍵詞】橋梁；病害；靜載試驗(yàn)；動(dòng)載試驗(yàn)；試驗(yàn)檢測(cè)

1 橋梁使用過(guò)程中的常見(jiàn)病害

1.1 裂縫

橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)在施工過(guò)程中以及運(yùn)營(yíng)通車(chē)的使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各種不同的裂縫，這是因?yàn)轫挪牧系目估芰Ρ容^弱，比較容易產(chǎn)生裂縫。一般而言，裂縫的種類(lèi)從安全角度可以分為安全性的裂縫和非正常裂縫；從結(jié)構(gòu)承載力方面可以分為結(jié)構(gòu)裂縫和非結(jié)構(gòu)裂縫兩大類(lèi)。

1.2 砼碳化以及鋼筋銹蝕

鋼筋作為橋梁建設(shè)的主要材料之一，所以橋梁損壞最主要的原因還是鋼筋的銹蝕。橋梁在雨季經(jīng)常受到雨水的沖刷，其內(nèi)部材料鋼筋會(huì)被雨水進(jìn)行銹蝕，銹蝕后會(huì)引起鋼筋的體積膨脹，導(dǎo)致砼的承受拉力加大而導(dǎo)致開(kāi)裂。砼碳化到一定程度后，橋梁就會(huì)產(chǎn)生裂縫，從而影響到橋梁的使用壽命，也會(huì)影響到橋梁的安全信。

1.3 剝蝕

在橋梁通車(chē)使用的過(guò)程中，橋梁會(huì)遭到剝蝕現(xiàn)象。剝蝕主要是破壞路橋的路面。剝蝕現(xiàn)象包括路面的酥松起皮、剝落等。由于橋梁路面產(chǎn)生剝落，會(huì)導(dǎo)致空氣或者其他有害物質(zhì)進(jìn)一步地對(duì)橋梁內(nèi)部進(jìn)行破壞。根據(jù)不同的破壞原因，剝蝕分為風(fēng)化剝蝕、水質(zhì)侵蝕、凍融剝蝕這三種。

1.4 地基不均勻沉降

假如橋梁的地理位置處在一些地質(zhì)條件比較特殊的地區(qū)，例如濕地或者山區(qū)。在這些地理位置比較特殊的地區(qū)建設(shè)橋梁時(shí)，施工人員要注意處理橋梁地基問(wèn)題。假如不考慮到橋梁地基問(wèn)題，后期橋梁受到地基發(fā)生不均勻沉降時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響到橋梁的安全，會(huì)導(dǎo)致橋面的開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起橋體滑動(dòng)下沉。

2 橋梁試驗(yàn)檢測(cè)方法

橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)主要有超聲波檢測(cè)技術(shù)、感應(yīng)檢測(cè)裝置、滲透測(cè)試技術(shù)、雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)等等，但其檢測(cè)方法歸根到底還是現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)是目前進(jìn)行科學(xué)研究、鑒定評(píng)價(jià)現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)工作性能的一種較為直觀的試驗(yàn)研究方法，它與分析計(jì)算相結(jié)合，不僅可以發(fā)現(xiàn)和查找橋梁病害產(chǎn)生的原因，而且可以驗(yàn)證理論分析的正確性，現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)具體表現(xiàn)為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)，某橋梁工程位于甘肅省境內(nèi)，將要進(jìn)行竣工驗(yàn)收前，對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)。

2.1 靜載試驗(yàn)方案

2.1.1 測(cè)試截面

根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牟⒔Y(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇第一跨跨中附近A截面為最大正彎矩及最大撓度控制截面；選擇第二跨A2墩支點(diǎn)附近B截面為最大負(fù)彎矩控制截面；選擇第一跨A2墩附近腹桿為最大軸力測(cè)試腹桿。

2.1.2 測(cè)點(diǎn)布置

A、B截面在混凝土頂?shù)装甯鞑贾?個(gè)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，2根最大軸力腹桿各布置4個(gè)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)；A截面布置2個(gè)撓度測(cè)點(diǎn)。

2.1.3 加載設(shè)備

靜載試驗(yàn)對(duì)各測(cè)試截面，遵照內(nèi)力等效的原則，按影響線布置試驗(yàn)荷載，試驗(yàn)采用4輛36t載重汽車(chē)。靜力荷載試驗(yàn)效率可控制在（0.8，1.0]。

2.1.4 加載方式

為研究該橋的整體受力性能，共設(shè)置2種加載工況。工況1：A截面最大正彎矩及B截面最大負(fù)彎矩的測(cè)試工況，測(cè)試應(yīng)力及撓度。工況2：鋼桁腹梁最大拉壓桿軸力的測(cè)試工況，測(cè)試?yán)瓑簵U應(yīng)力

2.2 靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 應(yīng)變測(cè)試結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，滿載時(shí)各應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變實(shí)測(cè)值均小于理論值，變化趨勢(shì)一致，表明結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，且主要應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的校驗(yàn)系數(shù)介于0.73～0.99，相對(duì)殘余介于-8%～4%，滿足規(guī)范要求。

2.2.2 撓度測(cè)試結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)主梁主要撓度測(cè)點(diǎn)的撓度實(shí)測(cè)值及理論值進(jìn)行分析，滿載時(shí)各撓度測(cè)點(diǎn)的撓度實(shí)測(cè)值均小于理論值，表明結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)要求，且主要撓度測(cè)點(diǎn)的校驗(yàn)系數(shù)為0.89、0.78，相對(duì)殘余為2%、3%，滿足規(guī)范要求。

2.3 動(dòng)載試驗(yàn)方案

橋梁測(cè)試一般要求靜載試驗(yàn)，對(duì)于有特殊要求的橋梁還需進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)。動(dòng)載試驗(yàn)一般僅測(cè)試沖擊系數(shù)、自振頻率、振幅及動(dòng)撓度等。

2.3.1 脈動(dòng)試驗(yàn)

在橋梁無(wú)車(chē)輛通行時(shí)，橋梁受環(huán)境自然激勵(lì)，量測(cè)橋梁的自振頻率。

2.3.2 強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)

1）跑車(chē)試驗(yàn)

1輛36t的載重汽車(chē)分別以10km/h、20km/h、30km/h的速度勻速行駛過(guò)橋進(jìn)行激振，測(cè)試橋梁的振動(dòng)頻率和振幅。

2）剎車(chē)試驗(yàn)

1輛36t的載重汽車(chē)以30km/h的速度勻速行駛至測(cè)試截面處實(shí)施緊急剎車(chē)進(jìn)行激振，測(cè)試橋梁的振動(dòng)頻率和振幅。

3）跳車(chē)試驗(yàn)

1輛36t的載重汽車(chē)以20km/h的速度勻速行駛至試驗(yàn)跨的跨中位置，汽車(chē)后輪從15cm高的墊木上自由下落對(duì)橋梁進(jìn)行激振，測(cè)試橋梁的振動(dòng)頻率和振幅。

2.4 動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果分析

2.4.1 脈動(dòng)試驗(yàn)

通過(guò)采集各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，可得測(cè)試橋跨一階豎向反對(duì)稱(chēng)振動(dòng)頻率為4.737Hz，理論計(jì)算頻率4.13Hz，實(shí)測(cè)自振頻率大于理論計(jì)算值，說(shuō)明結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度大于理論值，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4.2 強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)

通過(guò)采集各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，可得橋梁受迫振動(dòng)的響應(yīng)測(cè)試結(jié)果，如表1所示。試驗(yàn)結(jié)果表明：橋梁的動(dòng)力響應(yīng)值均在正常范圍內(nèi)；橋面整體行車(chē)較為平順，車(chē)輛通行舒適性較好；橋梁振動(dòng)響應(yīng)衰減較快，結(jié)構(gòu)抗沖擊性能較好。

表1 橋梁受迫振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試結(jié)果

2.5 試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

1）試驗(yàn)荷載作用下各控制截面的應(yīng)力實(shí)測(cè)值均小于理論值，且變化趨勢(shì)一致，校驗(yàn)系數(shù)滿足規(guī)范要求，說(shuō)明控制截面強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

2）空間梁格模型具有較高的精度，能較好地模擬橋梁結(jié)構(gòu)受力情況，滿足設(shè)計(jì)要求。

3）試驗(yàn)荷載作用下各控制截面的撓度實(shí)測(cè)值均小于理論值，校驗(yàn)系數(shù)滿足規(guī)范要求，說(shuō)明試驗(yàn)跨剛度滿足設(shè)計(jì)要求。

4）各控制截面在試驗(yàn)過(guò)程中及結(jié)束后，未發(fā)現(xiàn)有新裂縫產(chǎn)生，說(shuō)明梁體抗裂性滿足設(shè)計(jì)要求。

5）橋梁實(shí)測(cè)自振頻率大于理論計(jì)算值，說(shuō)明結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度大于理論值，滿足設(shè)計(jì)要求；在動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)整體工作性能良好。

3 結(jié)束語(yǔ)

橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，會(huì)由于各方面的因素導(dǎo)致各類(lèi)病害的出現(xiàn)，做好橋梁試驗(yàn)檢測(cè)工作，能夠有效的對(duì)橋梁進(jìn)行全面的體檢，從而發(fā)現(xiàn)可能存在的問(wèn)題，從而提早采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行防治，避免病害的進(jìn)一步發(fā)展而影響到橋梁的正常使用。

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[責(zé)任編輯：湯靜]