淺談對(duì)公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的分析

徐令宙

摘 要：為了保障公路橋梁的建設(shè)質(zhì)量，除了制定合理的建設(shè)方案意外，還要在建設(shè)和使用過(guò)程中，通過(guò)科學(xué)合理的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)公路橋梁的外觀、力學(xué)和材料性能進(jìn)行有效分析。公路橋梁的檢測(cè)一般包括了外觀檢測(cè)、內(nèi)部缺陷檢測(cè)以及材料力學(xué)性能檢測(cè)等。常用的檢測(cè)技術(shù)包括了靜載試驗(yàn)、動(dòng)載試驗(yàn)以及利用各類(lèi)機(jī)械構(gòu)件和電子傳感器等進(jìn)行檢測(cè)和數(shù)據(jù)檢測(cè)等技術(shù)。

關(guān)鍵詞：公路橋梁 試驗(yàn)檢測(cè) 技術(shù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）12（b）-0042-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和交通運(yùn)輸量的不斷增長(zhǎng)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)公路橋梁需求量也在不斷增加。雖然在過(guò)去的幾十年間，我國(guó)的公路橋梁建設(shè)技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，但相比起我國(guó)的道路需求量而言仍然捉襟見(jiàn)肘。因此，改進(jìn)道路橋梁建設(shè)質(zhì)量、提高建設(shè)效率，是道橋建設(shè)技術(shù)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)之一。而公路橋梁檢測(cè)技術(shù)的分析與應(yīng)用，也是相關(guān)研究工作需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。

1 公路橋梁檢測(cè)技術(shù)的目的及重要性

1.1 公路橋梁檢測(cè)技術(shù)的目的

通常在出現(xiàn)以下幾種情況時(shí)，需要進(jìn)行公路橋梁的質(zhì)量檢測(cè)：（1）當(dāng)公路橋梁沒(méi)有充分設(shè)計(jì)和施工資料，無(wú)法通過(guò)已有資料對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)；（2）當(dāng)公路橋梁的施工質(zhì)量不符合施工規(guī)范要求，或在竣工試用一段時(shí)間后，出現(xiàn)了明顯的病害和質(zhì)量問(wèn)題時(shí)；（3）在公路橋梁的施工質(zhì)量滿(mǎn)足要求，但需要得到有關(guān)質(zhì)量更為豐富的資料，或需要進(jìn)一步提高橋梁的承載能力時(shí)，都需要進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的重要性

公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)是工程質(zhì)量控制以及工程驗(yàn)收的重要方法。一方面，試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)是工程施工、驗(yàn)收以及后期養(yǎng)護(hù)管理決策的重要參考，涉及到極為廣泛的橋梁建設(shè)理論體系；另一方面，對(duì)公路橋梁進(jìn)行檢測(cè)，可以更加科學(xué)選擇工程建設(shè)材料，在保證建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，減少工程施工成本；同時(shí)，在工程質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中，不斷探索新技術(shù)和新的檢測(cè)方法，不僅有利于工程施工技術(shù)的發(fā)展，還可以提高工程質(zhì)量檢測(cè)的可靠性，對(duì)于道路橋梁建設(shè)技術(shù)的發(fā)展有著積極意義。

2 公路橋梁檢測(cè)的基本內(nèi)容

2.1 公路橋梁的外觀檢測(cè)

公路橋梁的外觀檢測(cè)，主要從更加全面的角度對(duì)橋梁的質(zhì)量情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)并評(píng)估需要重點(diǎn)檢查的部位。例如：通過(guò)道路橋梁的外形分析其受力情況，發(fā)現(xiàn)容易產(chǎn)生較大撓度、裂縫和應(yīng)力集中部位，以及總體評(píng)估橋梁構(gòu)件的外觀情況；對(duì)于橋梁來(lái)說(shuō)，還可以分別對(duì)其上、下以及附屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，由于每一個(gè)結(jié)構(gòu)的受力情況不同，容易產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題也不盡相同。總體來(lái)說(shuō)需要特別關(guān)注的幾個(gè)問(wèn)題包括：（1）橋梁端部的剪力縫；（2）跨中部位的裂縫及撓度；（3）連接部位的穩(wěn)定性等。另外對(duì)于橋墩的位移情況，以及拱橋拱頂?shù)牧芽p情況也需要格外關(guān)注。在外觀檢查過(guò)程中，在發(fā)現(xiàn)橋梁病害以后，還需要仔細(xì)推敲找準(zhǔn)病害的產(chǎn)生原因，以便于維修補(bǔ)救工作的進(jìn)行。

2.2 公路橋梁的內(nèi)部缺陷檢測(cè)

在公路橋梁病害問(wèn)題中，有許多內(nèi)部缺陷是不能通過(guò)外觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的，如：內(nèi)部的蜂窩、侵蝕以及孔洞問(wèn)題等，這類(lèi)問(wèn)題通常存在于道路橋梁的混凝土構(gòu)件當(dāng)中，無(wú)法通過(guò)外觀或常規(guī)檢測(cè)手段輕易發(fā)現(xiàn)，但往往會(huì)造成嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，影響道路橋梁正常使用。要想對(duì)公路橋梁內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，則需要采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，如：雷達(dá)檢測(cè)及超聲波檢測(cè)等。在進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測(cè)時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題包括：（1）混凝土內(nèi)部缺陷；（2）鋼材內(nèi)部缺陷；（3）焊縫缺陷、裂縫以及夾渣等。

2.3 公路橋梁的材料及力學(xué)性能檢測(cè)

實(shí)際上，隨著建筑材料技術(shù)的不斷發(fā)展，在公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，使用的材料也越來(lái)越多樣化。在以傳統(tǒng)的鋼筋混凝土為主要材料的公路橋梁工程中，其材料特性和力學(xué)性能一般以設(shè)計(jì)資料為依據(jù)，不需要進(jìn)行額外的檢測(cè)。但當(dāng)使用到新型材料或在鋼材質(zhì)量不能夠完全保證時(shí)，就需要對(duì)材料性能進(jìn)行抽樣檢測(cè)；而對(duì)于混凝土的使用性能，由于其會(huì)隨著時(shí)間推移發(fā)生變化，通常需要在橋梁工程建設(shè)時(shí)，就留存一些額外的混凝土試塊，以便于后期的強(qiáng)度檢測(cè)。如果沒(méi)有留存試塊，則同樣需要采用無(wú)損的檢測(cè)方法，對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。在公路橋材料及力學(xué)性能檢測(cè)過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo)包括：（1）鋼筋和混凝土的強(qiáng)度；（2）鋼筋的銹蝕情況；（3）新型材料的力學(xué)性能等。

3 公路橋梁檢測(cè)的重要試驗(yàn)技術(shù)手段

3.1 靜載試驗(yàn)

所謂靜載試驗(yàn)，就是指公路橋梁在設(shè)計(jì)載荷以及常規(guī)的車(chē)載作用下的內(nèi)部受力情況，通過(guò)觀察橋梁的變形評(píng)估橋梁的承載能力，判斷其是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。橋梁靜載試驗(yàn)需要關(guān)注以下幾個(gè)要點(diǎn)：第一，對(duì)橋梁施加靜止載荷時(shí)，其縱向、側(cè)向撓度以及扭轉(zhuǎn)變形程度等是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，判斷是否出現(xiàn)橋梁偏載以及承受能力不足等問(wèn)題；第二，分析橋梁支座的下沉情況和橋梁截面的形變位移情況；第三，在加載情況下以及試驗(yàn)完成以后，分析橋梁的裂縫的尺寸、發(fā)展情況以及卸載后裂縫的閉合情況等。在靜載實(shí)驗(yàn)中常用的測(cè)試儀器有撓度計(jì)、應(yīng)變儀、水準(zhǔn)儀以及百分表等。另外在進(jìn)行靜載實(shí)驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試組織安排也是一項(xiàng)重點(diǎn)工作，只有制定好明確的分工配合工作，在每種載荷情況下測(cè)得對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，才能保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2 動(dòng)載試驗(yàn)

所謂動(dòng)載試驗(yàn)，顧名思義就是測(cè)試橋梁在載荷不斷發(fā)生變化情況下的承載性能，通常通過(guò)對(duì)橋梁施加附加振動(dòng)力，使橋梁發(fā)生振動(dòng)來(lái)進(jìn)行測(cè)試。主要檢測(cè)橋梁在動(dòng)載荷情況下的動(dòng)應(yīng)力以及動(dòng)變形情況。需要獲取的主要檢測(cè)指標(biāo)有：橋梁在動(dòng)載荷情況下的頻率、振幅以及阻尼比；橋梁對(duì)于動(dòng)載荷的響應(yīng)情況，如：動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)撓度、加速度以及沖擊系數(shù)等。在動(dòng)載實(shí)驗(yàn)中常用的測(cè)試儀器包括光線(xiàn)示波器、信號(hào)放大器以及各類(lèi)傳感器和計(jì)算機(jī)等。

3.3 機(jī)械測(cè)試技術(shù)

機(jī)械測(cè)試技術(shù)常用在靜載實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量橋梁構(gòu)件的形變變化，這類(lèi)機(jī)械設(shè)備由齒輪、彈簧、杠桿等傳感和轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)組成，它們將傳感器所測(cè)得的形變量放大并加以顯示，便于測(cè)試人員讀數(shù)和分析記錄。隨著計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的成熟，傳統(tǒng)的機(jī)械傳感測(cè)試技術(shù)的精確度和使用便利性越來(lái)越不能滿(mǎn)足要求，而以光電信息技術(shù)為主的現(xiàn)代傳感器技術(shù)應(yīng)用則越發(fā)廣泛。但機(jī)械測(cè)試技術(shù)由于其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，還將繼續(xù)存在并使用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

3.4 光纖傳感檢測(cè)技術(shù)

相比起傳統(tǒng)的機(jī)械檢測(cè)設(shè)備，光纖傳感檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛，其能檢測(cè)包括輻射、磁場(chǎng)、電流、電壓、位移、壓力、溫度、振動(dòng)等上百種物理量，其工作原理為：公路橋梁發(fā)生形變位移以后，光纖收到拉壓產(chǎn)生應(yīng)變，其內(nèi)部的光信號(hào)發(fā)生改變。通過(guò)對(duì)光信號(hào)頻率、幅值等參數(shù)進(jìn)行分析，可以有效測(cè)得橋梁的承載變化情況。如果在施工期間將光纖傳感器設(shè)置于橋梁內(nèi)部，還可以起到長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)橋梁質(zhì)量變化情況的效果，大大方便了日常的橋梁檢測(cè)和維修工作。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，國(guó)民出行量不斷增長(zhǎng)，我國(guó)公路橋梁的建設(shè)工程數(shù)量必將持續(xù)上升，行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭十分良好。而安全可靠的公路橋梁建設(shè)質(zhì)量，是保證國(guó)民出行安全的重要前提。因此，大力推進(jìn)和發(fā)展公路橋梁的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于保障和提高公路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量，維持路橋工程安全運(yùn)行，確保人民的出行安全等都有著重要意義。而隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)分析和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，工程技術(shù)人員更應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)、減少檢測(cè)誤差、提高質(zhì)量檢測(cè)精度，為橋梁工程的正常建設(shè)和后期維護(hù)提供可靠參考。該文僅針對(duì)當(dāng)前公路橋梁建設(shè)情況和檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀，提出了檢測(cè)工作中需要重點(diǎn)注意的一些指標(biāo)以及行業(yè)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向，對(duì)于相關(guān)研究工作的進(jìn)行具有一定的參考意義。

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