淺談鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

黃炎

【摘 要】隨著橋梁工程使用時(shí)間的不斷增加，勢(shì)必會(huì)有所損傷，而造成損傷的原因有很多，這就需要施工企業(yè)積極采取有效的應(yīng)對(duì)措施，確保橋梁運(yùn)行的安全性。而為了橋梁的加固改造，必須做好橋梁檢測(cè)工作，這就對(duì)鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。據(jù)此，本文對(duì)鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)分析。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土；橋梁試驗(yàn)；檢測(cè)技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

一、鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)無(wú)損檢測(cè)法

（一）非破損法

非破損法指的是將一些物理量和混凝土的強(qiáng)度作為基礎(chǔ)，在不破壞混凝土性能的基礎(chǔ)上，對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)試，并按照物理量之間的關(guān)系對(duì)混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行推算。常見(jiàn)的方法如成熟法、射線吸收和散射法、超聲脈沖法等。

（二）半破損法

半破損法是在不對(duì)構(gòu)件承載力造成影響的基礎(chǔ)上，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行局部破壞性試驗(yàn)，常見(jiàn)的方法如拔出法、鉆芯法、射擊法等。

（三）無(wú)損檢測(cè)法

一般多使用超聲法進(jìn)行混凝土的無(wú)損檢測(cè)，當(dāng)前利用超聲法對(duì)混凝土內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要使用波幅、聲時(shí)、頻率、波形等參數(shù)對(duì)混凝土結(jié)合面、混凝土的裂縫情況、表面損傷情況等進(jìn)行判斷。超聲波檢測(cè)原理具體如圖1所示。

（四）動(dòng)力試樁法

這種方法主要由大應(yīng)變法和小應(yīng)變法構(gòu)成。其中大應(yīng)變法主要對(duì)單樁的承載力進(jìn)行檢測(cè)。小應(yīng)變法主要檢測(cè)樁身內(nèi)部是否有缺陷存在。此方法可以比較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)灌注樁混凝土的縮頸、離析、孔洞、夾泥等問(wèn)題，如果用來(lái)檢測(cè)承載力，誤差會(huì)比較大。

二、鋼筋混rcv t4凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

（一）外觀檢測(cè)

1、構(gòu)件表觀缺損狀況的檢查

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件外觀存在的缺陷，嚴(yán)格按照相關(guān)養(yǎng)護(hù)規(guī)范，橋梁各結(jié)構(gòu)部件的劃分，對(duì)橋梁外觀的使用情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查、打分、評(píng)分。

2、混凝土碳化深度檢測(cè)

鋼筋處于混凝土的堿性保護(hù)中，一旦鋼筋混凝土的碳化深度達(dá)到鋼筋，那么鋼筋就會(huì)失去保護(hù)，這樣一來(lái)，在條件成熟時(shí)，勢(shì)必會(huì)發(fā)生銹蝕。而且，碳化的混凝土硬度增加，強(qiáng)度卻降低，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的實(shí)際有效截面發(fā)生折損。

3、回彈法測(cè)試混凝土強(qiáng)度

混凝土強(qiáng)服檢測(cè)主要是以回彈檢測(cè)為主，檢測(cè)對(duì)象主要是T梁構(gòu)件，進(jìn)行抽查檢測(cè)。切實(shí)根據(jù)《回彈法評(píng)定混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)價(jià)，檢測(cè)方法是嚴(yán)格按照此規(guī)范要求操作，測(cè)試測(cè)區(qū)的構(gòu)件。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，各個(gè)測(cè)區(qū)的回彈值中需要將最大值和最小值去掉，將余下的回彈值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以此計(jì)算測(cè)區(qū)的混凝土強(qiáng)度。

4、鋼筋銹蝕測(cè)試

通過(guò)利用半電池電位試驗(yàn)法對(duì)鋼筋銹蝕狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)測(cè)定鋼筋、混凝土與在混凝土表面上，參照電極之間連成的系統(tǒng)所反映的電位差進(jìn)行評(píng)定。鋼筋混凝土構(gòu)件不論尺寸怎樣，鋼筋保護(hù)層多厚都可以使用這種方式方法對(duì)鋼筋銹蝕狀態(tài)進(jìn)行測(cè)定。

5、混凝土保護(hù)層檢測(cè)

混凝土保護(hù)層為鋼筋提供了一定的保護(hù)，厚度和分布的均勻性是直接影響鋼筋耐久性的關(guān)鍵因素。采用非破損檢測(cè)方法進(jìn)一步確定鋼筋的位置，幫助現(xiàn)場(chǎng)修正，確定保護(hù)層的厚度。其中，每種構(gòu)選取一定的測(cè)區(qū)，進(jìn)行保護(hù)層厚度測(cè)量。

6、橋梁檢算

為了熟練掌握橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力性能，詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)，以此得到結(jié)構(gòu)各控制斷面在恒載和活載作用下的內(nèi)力，為荷載試驗(yàn)和正確判斷既有狀態(tài)，提供有效依據(jù)。在橋梁技術(shù)檢查的同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范和橋梁承載力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程，檢算結(jié)構(gòu)。

（二）靜載試驗(yàn)

1、結(jié)構(gòu)的豎向撓度、側(cè)向撓度和扭轉(zhuǎn)變形，各個(gè)跨度內(nèi)都有3個(gè)以上的測(cè)點(diǎn)，并獲取最大撓度值和變形值，并對(duì)支座下沉值進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)。測(cè)試有時(shí)候也是為了對(duì)所采用的計(jì)算理論進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)時(shí)測(cè)試控制截面的內(nèi)力、撓度縱向、橫向影響線。

2、詳細(xì)記錄控制截面的應(yīng)力分布，并獲取最大值和偏載特性。沿著截面高度大于5個(gè)測(cè)點(diǎn)，主要包括上緣、下緣、截面突變處。其中一些結(jié)構(gòu)需要測(cè)試支點(diǎn)及附近、橫隔板附近剪應(yīng)力、主拉應(yīng)力，這就需要將應(yīng)變計(jì)布成應(yīng)變花。

3、支座的伸縮、轉(zhuǎn)角，支座的沉降。墩頂位移及轉(zhuǎn)角。

4、仔細(xì)觀察是否存在裂縫，出現(xiàn)初始裂縫時(shí)，所加荷載，表明裂縫出現(xiàn)的具體位置、方向、長(zhǎng)度、寬度以及卸載后閉合的情況。一旦結(jié)構(gòu)的控制截面發(fā)生變形、應(yīng)力或裂縫擴(kuò)展，在沒(méi)有加到預(yù)計(jì)最大試驗(yàn)荷載之前，已經(jīng)提前達(dá)到，或者超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的允許值，必須立即停止加載，同時(shí)，還要注意觀察裂縫擴(kuò)展情況，撤離儀器和人員。

5、觀察卸載后的殘余變形。就特殊結(jié)構(gòu)而言，懸索橋和斜拉橋，仍舊需要觀察索力和塔的變位，并進(jìn)行支座測(cè)定。

混凝土橋的靜載試驗(yàn)，對(duì)關(guān)鍵控制截面進(jìn)行測(cè)試，嚴(yán)格在截面影響線上加載標(biāo)準(zhǔn)荷載車隊(duì)，以此確定標(biāo)準(zhǔn)車輛在橋上的輪位位置。除了控制加載車輛的輪位之外，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，溫度也是一個(gè)重要因素。通常來(lái)說(shuō)，溫度變化1℃，混凝土構(gòu)件將產(chǎn)生10個(gè)微應(yīng)變的變形。因此，必須做好溫度補(bǔ)償和收縮補(bǔ)償塊等工作，以直接或間接消除溫度及收縮的影響。

（三）動(dòng)力試驗(yàn)

1、測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)在車輛荷載下的強(qiáng)迫振動(dòng)特性，沖擊系數(shù)、強(qiáng)迫振動(dòng)頻率、動(dòng)位移和動(dòng)應(yīng)力等。

2、測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)的自振特性，自振頻率、振型和阻尼特性等。

3、橋跨結(jié)構(gòu)的動(dòng)力試驗(yàn)，必須先促使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，再通過(guò)儀器記錄結(jié)構(gòu)的振動(dòng)時(shí)程曲線，再通過(guò)專門的FFT（快速傅立葉轉(zhuǎn)換）儀器，將結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)振動(dòng)特性分析出來(lái)。其中，有兩種方法可以模擬外界對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力激振，即穩(wěn)態(tài)激振和脈動(dòng)激振。其一，穩(wěn)態(tài)激振包括以一輛或多輛并行滿載車列以不同速度過(guò)橋或在橋上制動(dòng)。其二，脈動(dòng)激振可直接利用外界隨機(jī)振源。動(dòng)力分析設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)，具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程師可直接分析輸出結(jié)果。在進(jìn)行動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)控制截面上的實(shí)測(cè)最大動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)撓度和最低標(biāo)準(zhǔn)限值應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)的容許值，否則很容易嚴(yán)重?fù)p壞橋梁結(jié)構(gòu)。

三、鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

在國(guó)外，隨著混凝土橋梁檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，為了促使大量維修經(jīng)費(fèi)得到科學(xué)合理利用，橋梁管理部門將過(guò)去的橋梁檢測(cè)信息與工程緊密結(jié)合在一起，促使錯(cuò)誤信息能夠凸顯出來(lái)，這就是貝葉斯預(yù)測(cè)技術(shù)。在先驗(yàn)信息和工程評(píng)價(jià)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，事先推測(cè)橋梁的衰變情況，把先進(jìn)的檢測(cè)信息補(bǔ)充到橋梁管理體系中，以便于為后續(xù)橋梁檢測(cè)工作提供幫助。目前，上海已經(jīng)創(chuàng)建了橋梁管理體系，其主要使用模擬數(shù)學(xué)概念經(jīng)過(guò)對(duì)橋梁不同構(gòu)成部分的評(píng)價(jià)，做出相應(yīng)的處理，再利用電腦將橋梁的缺損情況進(jìn)行匯總，這樣就可以充分顯現(xiàn)出橋梁檢測(cè)的安全性和可靠性。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前我國(guó)鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)中依舊存在一些問(wèn)題，亟待解決，但是相信隨著科學(xué)技術(shù)的快速更新和發(fā)展，橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)也會(huì)隨之不斷成熟。而且，只有不斷完善鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，才能夠保證橋梁檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，以此更好地維護(hù)橋梁，從而為人們的出行提供更加安全的保障。

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