既有線橋梁檢測評估技術(shù)淺析

郭遠博

摘 要：既有線鐵路橋梁經(jīng)過多年運營各種病害逐步暴露出來，對既有線橋梁的監(jiān)測評估就顯得十分必要。在不影響既有線鐵路正常運輸?shù)那疤嵯拢鶕?jù)鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)受力特點，在最優(yōu)試驗條件下，實施橋梁試驗檢測方案，對試驗數(shù)據(jù)進行整理及理論分析，對運營橋梁做出檢測評估。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁；檢測試驗；實施方案；檢測評估

根據(jù)不同線路鐵路運輸?shù)奶攸c，對既有線鐵路橋梁的安全性能與承載能力檢測或新橋運行的各項性能驗收檢測，橋梁檢測方案的編寫及實施除了考慮試驗條件、設(shè)備，還需要充分考慮試驗實施的可行性以及安全性。

1 橋梁檢測方案

1.1 檢測的內(nèi)容和目的

1.1.1檢測的內(nèi)容

通過對濱洲線某簡支梁橋的檢查檢測及動、靜荷載試驗（觀測試驗荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變、位移）評估，完成如下檢測內(nèi)容：

1）橋梁工程總體質(zhì)量評價：橋梁各部結(jié)構(gòu)的實際幾何尺寸，混凝土的實際強度等級，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；

2）橋梁結(jié)構(gòu)受力性能檢測：在靜試驗荷載作用下，橋梁典型截面及危險截面處混凝土的應(yīng)變；

3）橋梁結(jié)構(gòu)的剛度檢測：在靜試驗荷載作用下，橋梁典型位置處的撓度與變形；

4）橋梁結(jié)構(gòu)動力參數(shù)檢測：結(jié)構(gòu)的基本動力特性（固有頻率、阻尼系數(shù)等）；

5）橋梁結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)檢測：在動試驗荷載作用下的強迫振動（動位移、動應(yīng)力和動力系數(shù)）；

6）橋梁工程上部結(jié)構(gòu)在各種試驗工況下的整體線形變化趨勢。

1.1.2檢測的目的

通過檢測試驗與評估鑒定，實現(xiàn)如下檢測目的：

1）評價梁橋總體工程結(jié)構(gòu)物質(zhì)量；

2）橋梁承載能力鑒定：測試橋梁工作狀態(tài)，檢驗橋梁的整體受力性能，評估橋跨結(jié)構(gòu)的實際承載能力；

3）為工程的運營、養(yǎng)護和維修提供必要的參考資料。

1.2 檢測項目

橋梁檢測包括橋梁外觀全面檢查， 混凝土強度檢測，結(jié)構(gòu)靜、動荷載試驗。

1.2.1橋梁外觀質(zhì)量全面檢查

根據(jù)檢測協(xié)議的要求，并參照《鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》及其他規(guī)定，對該橋外觀質(zhì)量全面檢查主要包括以下內(nèi)容：

1）混凝土表面是否平滑、模板接縫處是否平順、有無漏漿現(xiàn)象；

2）混凝土表面蜂窩麻面面積；

3）混凝土表面裂縫或裂紋（非受力裂縫）、裂縫（受力裂縫）寬度及對承載力的影響；

4）主筋及結(jié)構(gòu)鋼筋是否外露；

5）支座（支座位置是否準確、有無脫空及非正常變形）；

6）預(yù)制構(gòu)件安裝情況（是否平整）；

7）接縫是否平順，有無錯臺。

1.2.2混凝土強度檢測

1）檢測方法：混凝土抗壓強度受混凝土表面碳化程度的影響較大，該橋梁建設(shè)時間不長，碳化程度不大，對混凝土抗壓強度的影響有限。因此，只需回彈檢測混凝土抗壓強度，即可求出被測構(gòu)件的混凝土抗壓強度。

2）檢測步驟：

①測區(qū)和回彈測點布置：在被測構(gòu)件側(cè)面選取清潔、干燥、沒有蜂窩、麻面、浮漿、油垢、殘渣的區(qū)域，均勻布置測區(qū)。各測區(qū)均勻布置16個回彈測點分別進行回彈測試。

②測區(qū)平均回彈值計算：從該測區(qū)的16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值， 剩余的10個回彈值取其平均值為測區(qū)平均回彈值。

③混凝土強度的推定：利用對應(yīng)測區(qū)平均回彈值測量結(jié)果，根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2001）相關(guān)公式得出測區(qū)的強度換算值。

1.2.3靜載試驗

靜載試驗是檢驗橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計荷載作用下， 橋梁上部結(jié)構(gòu)的工作性能。采用荷載效應(yīng)等效加載車輛進行加載，使橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生響應(yīng)，即撓度和應(yīng)變，該實測值與加載計算撓度和應(yīng)變值進行比較，判定橋梁上部結(jié)構(gòu)的承載能力。其觀測內(nèi)容為：

1） 支座截面應(yīng)變；

2）跨中截面撓度以及應(yīng)變（L/2 斷面）。

1.2.4動載試驗

動載試驗反映的是橋梁在動荷載作用下橋梁上部結(jié)構(gòu)動力特性和動力響應(yīng)。以加載在行運行列車來激勵橋梁結(jié)構(gòu)，使橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生響應(yīng)，以測定橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性和動力響應(yīng)。觀測內(nèi)容為：

1）梁橋的自振頻率以及阻尼；

2）L/2 跨中截面動應(yīng)變以及動撓度。

2 檢測方案的實施

檢測內(nèi)容中的橋梁外觀全面檢查和混凝土強度檢測可安排人員現(xiàn)場隨時隨機檢測完成。檢測方案的實施重點在于靜載試驗和動載試驗的實施。先靜載試驗后動載試驗。

2.1 靜載試驗的實施過程

根據(jù)簡支梁橋結(jié)構(gòu)受力特點得知，不同檢測截面處的最大反應(yīng)對應(yīng)于不同的荷載布置方式，根據(jù)簡支梁影響線最不利情況， 試驗分單線及雙線兩種情況進行加載一共三個工況，支座截面雙線加載以及跨中偏載和雙線加載。

試驗測試及順序：

1）預(yù)加載試驗—設(shè)備現(xiàn)場校驗，檢測儀器、設(shè)備的靈敏度和可靠性；

2）正式加載試驗—按照工況1至工況3 的次序逐一完成結(jié)構(gòu)的靜載試驗，試驗遵循如下規(guī)定：各試驗工況間加載時間間隔20 分鐘。

試驗荷載施加完成后，裂紋、位移、應(yīng)變觀測點對典型部位在線監(jiān)控，待所有數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，完成數(shù)據(jù)的采集工作，量測車輛實際加載位置，并詳細記錄。

同時，應(yīng)注意三點相關(guān)事項，即：試驗車輛行進至規(guī)定位置后，必須立即關(guān)閉發(fā)動機；數(shù)據(jù)記錄人員對所記錄結(jié)果進行實時分析對比， 發(fā)現(xiàn)異常即時報告現(xiàn)場試驗總指揮；記錄數(shù)據(jù)的編號應(yīng)與測點布置圖所列編號一致。

2.2 動載試驗的實施過程

由于動載試驗方案采用的是跑車試驗以及脈動試驗，需要火車以一定的試驗速度通過橋跨所引起的振動來測定相關(guān)動載數(shù)據(jù)。因此針對動載試驗的情況，只需完成相關(guān)動載試驗儀器的安裝、連線、聯(lián)機調(diào)試，即可在火車過橋前啟動程序開始采集，火車過橋后三分鐘停止采集。反復(fù)測試不同型號、不同速度、不同方向的數(shù)據(jù)，并對測試數(shù)據(jù)分析整理，得出動載試驗數(shù)據(jù)即可。

3 結(jié)語和建議

1）針對橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點，嚴格按照鐵路橋梁檢定規(guī)范的要求，編寫針對性較強的試驗方案和加載工況，采取具體安全可行的措施保證方案的順利完成。

2）試驗數(shù)據(jù)和試驗儀器有其誤差，在現(xiàn)有試驗條件下，在規(guī)定的試驗時間內(nèi)，盡量減少外界不利因素的影響，試驗數(shù)據(jù)應(yīng)適宜優(yōu)化測試采集。

3）試驗儀器的安裝以及試驗過程中，一定要有足夠的安全措施，人員和設(shè)備得到足夠保障，特別是夜間試驗和高空儀器設(shè)備的安裝。

4）試驗數(shù)據(jù)的整理分析及內(nèi)業(yè)處理一定要認真，真實，可靠，嚴格依據(jù)《鐵路橋梁檢定規(guī)范》編寫報告，對橋梁做出客觀評估。

參考文獻：

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[2] JGJ/T23-2001，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].

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