鋼筋混凝土橋梁的安全檢測(cè)和技術(shù)狀況研究

(重慶交通大學(xué) 建筑與土木工程 重慶 400074)

一、概述

(一)橋梁安全檢測(cè)的必要性

橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)時(shí)間的推移，橋梁的穩(wěn)定性將會(huì)不斷被削弱。所以要不斷加強(qiáng)對(duì)橋梁穩(wěn)定行和強(qiáng)度的檢測(cè)，并利用現(xiàn)在智能技術(shù)智能的檢測(cè)橋梁的穩(wěn)定性。對(duì)于穩(wěn)定性的評(píng)估，要準(zhǔn)確的評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)相互聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定性，保證車輛在投入使用橋梁上的舒適性和穩(wěn)定性，具有極大的社會(huì)意義。

(二)橋梁安全檢測(cè)的內(nèi)容

橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)內(nèi)容包括三大類，即結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)、地基基礎(chǔ)檢測(cè)和上部結(jié)構(gòu)檢測(cè)[1]。

檢測(cè)主要包括橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料的強(qiáng)度、缺陷和銹蝕等。

第二類主要是檢測(cè)橋梁的地基基礎(chǔ)，包括橋梁樁基礎(chǔ)的檢測(cè)，以及橋梁地基的承載力，支座承載能力試驗(yàn)，管柱檢測(cè)。

第三類主要是檢測(cè)橋梁的上部結(jié)構(gòu)，包括：橋梁路面和結(jié)構(gòu)的伸縮裝置的損壞度檢測(cè)；以及橋梁各種結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)定性；橋梁鋪裝等其他相關(guān)設(shè)施的檢測(cè)。

二、橋梁鋼筋混凝土材料的檢測(cè)方法

(一)回彈法

回彈方法使用帶彈簧驅(qū)動(dòng)的錘子工具，通過(guò)頂桿(棒)撞擊混凝土表面，并測(cè)量重量回到回彈值(回彈和初始彈簧長(zhǎng)度)的距離?；貜椫底鳛樵u(píng)估混凝土強(qiáng)度的指標(biāo)。它是一種表面硬度法，是一種基于硬度和混凝土表面強(qiáng)度相關(guān)性的檢測(cè)方法。在投入使用的橋梁鋼筋混凝土的抗壓強(qiáng)度通過(guò)特定的函數(shù)公式能推算出其抗壓強(qiáng)度。根據(jù)它們之間的關(guān)系，可以計(jì)算混凝土的強(qiáng)度?；貜椃椒苡行Х从郴炷帘砻娴暮穸葹榧s3厘米的強(qiáng)度，并且其有效測(cè)量的厚度為1.5厘米，回彈儀器簡(jiǎn)單且方便攜帶，所以它被廣泛使用，主要用于檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，橋梁工程以及混凝土均勻性的評(píng)估。

(二)超聲波法

隨著超聲波檢測(cè)儀器的不斷發(fā)展以及現(xiàn)場(chǎng)的研究得出，超聲波在鋼筋混凝土內(nèi)的傳播速度隨著混凝的土抗壓強(qiáng)度的不同隨之變化。所以越來(lái)越多的研究指出可以利用超聲波檢測(cè)混凝土的缺陷。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出，混凝土的彈性性能與聲速也有一定的關(guān)系。而且，鋼筋混凝土的強(qiáng)度大小可以由它的表面彈性強(qiáng)度換算得來(lái)。在函數(shù)中，雖然不能成比例的關(guān)系，但是在特定情況下，可以采用比例關(guān)系?；炷恋目箟簭?qiáng)度越高，超聲波在混凝土中的傳播速度越快。

(三)超聲-回彈綜合法

超聲回彈綜合法是利用超聲波在混凝土的傳播速度、鋼筋混凝土的彈性性能和表面強(qiáng)度測(cè)量一定區(qū)域混凝土的損傷程度和強(qiáng)度。通過(guò)混凝土的強(qiáng)度和表面硬度的關(guān)系，在加上用超聲波測(cè)試儀在混凝土中的聲速代表值，利用兩者的關(guān)系換算出混凝土的強(qiáng)度值。超聲波檢測(cè)難以對(duì)混凝土的內(nèi)部壓實(shí)作出準(zhǔn)確的反應(yīng)，而且對(duì)人員、設(shè)備的要求較高和人員之間測(cè)量結(jié)果的差異也很大；采用回彈法時(shí)，要求比較低，但不能反映混凝土的內(nèi)部密度，所以兩者的結(jié)合可以避免相互影響，提高精確度，同時(shí)具有很多優(yōu)點(diǎn)。

(1)減少在混凝土的強(qiáng)化期和混凝土含水率的影響。

(2)兩者優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)。

(3)提高準(zhǔn)確率。

三、橋梁結(jié)構(gòu)的安全檢測(cè)

橋梁投入使用后，會(huì)受到不同程度的沖擊力和荷載作用。隨著時(shí)間的推移，橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)不斷削弱，橋梁的不同部位會(huì)發(fā)生各種不同程度的病害。基于上述研究和理論，也會(huì)對(duì)橋梁的動(dòng)力響應(yīng)產(chǎn)生不同程度的影響。在持續(xù)的研究中，分析和總結(jié)了很多種方法，特別是采用實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析橋梁結(jié)構(gòu)的方法，并提出了一種用于檢測(cè)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)系數(shù)法。

當(dāng)汽車在橋上移動(dòng)時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。 當(dāng)橋梁的結(jié)構(gòu)受到損傷時(shí)，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)的系數(shù)與正常狀態(tài)下相比會(huì)變化。鑒于以上原理，可以在橋梁結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，如橋墩的下部，安裝一些振動(dòng)探測(cè)器可用于測(cè)量橋梁的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 在分析信號(hào)并記錄其值之后，估計(jì)并判斷其動(dòng)態(tài)響應(yīng)值是否超過(guò)允許值。從動(dòng)態(tài)響應(yīng)值的變化大小來(lái)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和健康度進(jìn)行評(píng)估。

多種沖擊力和作用引起動(dòng)力系數(shù)變化的原因：

(1) 活荷載(如車輛)以一定的速度通過(guò)；

(2) 橋梁不光滑(粗糙)和車輪之間的摩擦；

(3) 各種行駛車輛的荷載產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)。

當(dāng)有車輛在橋梁上行駛時(shí)，車輛會(huì)對(duì)橋梁產(chǎn)生一種沖擊力。由于橋梁在投入使用后，橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和混凝土強(qiáng)度會(huì)發(fā)生改變。此時(shí)，車輛通過(guò)引起的動(dòng)力系數(shù)會(huì)改變。

當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)受到損壞時(shí)，在荷載對(duì)橋梁的作用下，傳感器接收到的信息必然不同，其產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)必然也不同，動(dòng)力系數(shù)隨之變化，理論上會(huì)增大?？梢允褂秒娮钁?yīng)變片或紅外線撓度儀來(lái)測(cè)量橋的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)電壓以及動(dòng)態(tài)和靜態(tài)偏轉(zhuǎn)信號(hào)。然后通過(guò)信號(hào)采集系統(tǒng)采集信號(hào)，采用專用軟件檢測(cè)并記錄車輛運(yùn)動(dòng)及其計(jì)算所引起的動(dòng)力系數(shù)的大小。然后對(duì)動(dòng)力系數(shù)的值進(jìn)行分析，確定其值是否在安全范圍內(nèi)，最后根據(jù)以上分析，對(duì)橋梁的安全和穩(wěn)定性做出評(píng)判。

四、結(jié)語(yǔ)

橋梁的健康檢測(cè)和技術(shù)評(píng)定不能在一種方法下進(jìn)行，應(yīng)該全面考慮橋梁在不同地區(qū)、不同結(jié)構(gòu)的病害。實(shí)事求是，針對(duì)各種病害具體問(wèn)題具體分析，不可一昧的使用高科技工具。為了測(cè)試橋梁性能和技術(shù)評(píng)估，如何使用更智能的技術(shù)檢測(cè)技術(shù)來(lái)進(jìn)行更精確和更準(zhǔn)確的檢測(cè)；怎樣精簡(jiǎn)評(píng)定流程，同時(shí)，也要對(duì)簡(jiǎn)化之后的評(píng)定分析結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，以及簡(jiǎn)化后的分析結(jié)果能否反映橋梁的的真實(shí)情況，尚待研究。