預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測與加固技術(shù)研究

張玉江 重慶建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢測中心有限公司 重慶 401135

前言

我國公路交通事業(yè)發(fā)展越來越迅速,公路橋梁工程數(shù)量不斷增加,如何保證橋梁工程的安全性顯得越發(fā)重要,而做好橋梁主體結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力混凝土的檢測,并采取相應(yīng)的加固措施,可以大大提高工程的可靠性與安全性,因此對其進(jìn)行檢測并采取有效的加固措施,是橋梁工程建設(shè)與養(yǎng)護(hù)的重要內(nèi)容。橋梁工程企業(yè)應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測與加固的設(shè)計特點和要求,不斷完善相關(guān)措施。

一、混凝土橋梁建設(shè)面臨的問題

道路橋梁跨越高山大川、坑坎溝澗、江河湖海等障礙物,給人們的出行提供了便利。我國南方高溫,北方寒冷,高原缺氧缺水,寒區(qū)冬日漫長,沿海多風(fēng)多雨,沙漠戈壁荒無人煙,橋梁長期暴露于自然環(huán)境,其結(jié)構(gòu)會受到不同程度的影響,關(guān)系其穩(wěn)定性和安全性。

雖然,橋梁工程在建成后都會進(jìn)行承載能力檢測,確保其承載能力負(fù)荷符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后才能投入使用,但日益增多的車流量與重型汽車,會讓橋梁承受的負(fù)荷超標(biāo),破壞橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性,引發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)變形或出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象。這些都會提高橋梁施工過程中的難度和強(qiáng)度。因此,技術(shù)人員在開展混凝土施工時,要利用鋼筋材料保障和提升橋梁結(jié)構(gòu)的抗拉伸能力與韌性,降低橋梁結(jié)構(gòu)變形的發(fā)生概率。這就是說,在開展橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)時,施工人員要對影響橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各項因素進(jìn)行綜合分析,并根據(jù)橋梁工程的檢測與加固技術(shù),降低這些因素對橋梁工程使用效果的負(fù)面影響,確保橋梁工程使用期限與綜合效益均能夠得到顯著提升。

二、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測與加固的必要性

(一)提高橋梁的安全系數(shù)并延長使用壽命

多年來的實踐積累,使得橋梁施工技術(shù)水平不斷提高,經(jīng)過老技術(shù)不斷改革的新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,尤其是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。對橋梁部件的安全控制和體外加固可以在一定程度上延長橋梁的壽命,提高橋梁的安全性和穩(wěn)定性。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)不合理的情況下,橋梁通常會因為較大的外部載荷產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性損壞,這會給交通安全帶來威脅。因此,技術(shù)人員有責(zé)任深入分析橋梁損壞的根本原因,用以提高橋梁的安全系數(shù)并延長使用壽命。

(二)橋梁檢測是評價橋梁工程質(zhì)量以及鑒定工程事故的重要手段

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測可以更好地對橋梁質(zhì)量缺陷進(jìn)行技術(shù)評估。主要是可以提供有效的多種測試數(shù)據(jù),更好的檢測和判定質(zhì)量缺陷和事故特征,能夠更好地確認(rèn)各種事故的性質(zhì)以及劃分各個部門不同的責(zé)任。

(三)可以準(zhǔn)確判斷和掌握混凝土橋梁的損傷程度

相應(yīng)的數(shù)據(jù)可以通過預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁測試和數(shù)據(jù)分析來獲得,以便確定橋梁損壞的程度并弄清損壞的原因,進(jìn)而能夠?qū)嵤﹥?yōu)化和及時制定加強(qiáng)工程質(zhì)量的措施,確保整體工程項目質(zhì)量。

(四)確?；炷翗蛄旱氖褂眉捌渫ㄐ邪踩?/h3>

當(dāng)今物流業(yè)的快速崛起,行業(yè)競爭加劇的后果是車輛的超載變得越來越嚴(yán)重,導(dǎo)致橋梁在使用時超出設(shè)計載荷,橋梁超載服役導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大問題,降低了整體安全性和耐久性,更有可能橋毀人亡。在混凝土橋梁檢測中采用先進(jìn)的科學(xué)方法,可以及時檢查出各種問題并且進(jìn)行有效的維護(hù)措施,從而確保橋梁工程的服務(wù)質(zhì)量。

三、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測技術(shù)與方法

(一)電磁效應(yīng)的檢測技術(shù)方法

該方法涵蓋磁粉、泄漏以及渦流檢測。橋梁施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同施工項目的實際情況,對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁進(jìn)行動態(tài)控制,不僅幫助施工人員確定橋梁的哪些部位存在質(zhì)量缺陷,及時采取有效措施,進(jìn)行科學(xué)加固改造,還可以進(jìn)一步提高橋梁施工質(zhì)量。在橋梁施工過程中,預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)人員對安裝的磁通量進(jìn)行調(diào)整,可以依靠相關(guān)設(shè)備,如感應(yīng)設(shè)備等技術(shù),來計算橋上的振蕩和電流變化,檢測橋梁的質(zhì)量和位置缺陷,并做出合理的決定。

(二)超聲波檢測技術(shù)方法

這項技術(shù)通過分析反射形式,可以估計橋梁的間隙,準(zhǔn)確地定位信號間隙,其試驗方法操作簡單,適用范圍廣。超聲波檢測技術(shù)方法是通過超聲波在橋梁體內(nèi)的傳播效應(yīng)來實現(xiàn)預(yù)加載,這種方法也是測試工作中最常用的方法之一。然而,這種測試方法的應(yīng)用需要使用特殊的超聲波測試儀器,這對操作員的技能要求更高。由于超聲波檢測方法采用聲波的形式,實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的非接觸控制,因此檢測人員可以根據(jù)聲波的傳播規(guī)律,準(zhǔn)確地評估預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的裂縫和耐久性,從而掌握工程的相關(guān)信息。最后,橋梁檢測人員能夠利用信息技術(shù)觀察混凝土橋梁的不足之處,有效調(diào)整超聲波傳播速度,方便后續(xù)測試。

(三)局部損傷檢測技術(shù)方法

局部損傷檢測技術(shù)方法主要包括預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力釋放控制和直接控制。具體來說,應(yīng)力釋放試驗是使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備對受損混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測,以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)募s束力,并根據(jù)實際工作條件調(diào)整結(jié)果,以減少對整個工程的影響,通過觀測和控制混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力變化和數(shù)據(jù)結(jié)果,調(diào)整檢測裝置或儀器以適應(yīng)預(yù)應(yīng)力鋼筋,并制定目標(biāo)控制方案,以防止橋梁在未來使用中產(chǎn)生損壞,減少對整座橋梁使用的不利影響。

(四)無線電檢測技術(shù)方法

裂縫問題是橋梁檢測工作人員重要面對的困難,其會在一定程度上影響橋梁施工質(zhì)量。裂縫產(chǎn)生的原因很多,如建筑材料質(zhì)量較差、施工工藝不合理、環(huán)境溫差大以及混凝土結(jié)構(gòu)中金屬結(jié)構(gòu)和清洗膜損壞等因素。在持續(xù)利用的情況下,腐蝕性情況將繼續(xù)增加,同時使得鋼筋混凝土的框架出現(xiàn)不穩(wěn)定等問題。其次,凍樁的形成,會使得施工裂縫持續(xù)擴(kuò)大,混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會不斷降低。

(五)光纖傳感器檢測技術(shù)方法

光纖傳感器檢測技術(shù)經(jīng)過長期發(fā)展,已逐漸應(yīng)用于橋梁檢測和施工中。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,光纖傳感器技術(shù)具有許多優(yōu)點,包括有效避免高電壓危害;耐腐蝕性強(qiáng)等特點。此外,即使在危險條件下,該技術(shù)也能產(chǎn)生良好的檢測結(jié)果。然而,光纖傳感器技術(shù)的應(yīng)用成本較高,在測試實踐中尚未完全實現(xiàn)。

(六)雷達(dá)檢測技術(shù)方法

雷達(dá)檢測技術(shù)當(dāng)檢測到錯誤時,還可以同時檢測其他區(qū)域,在一定程度上降低人力物力成本。雷達(dá)檢測技術(shù)主要以高分辨率測量反射波的振幅和作用時間,該技術(shù)通常應(yīng)用于控制橋梁的含水量,橋梁密封測量,檢查橋梁厚度等方面.

四、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固實施策略

(一)直接加固

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固是保證橋梁質(zhì)量和安全的重要手段。最常用的方法是直接加固。直接固定主要是在原有混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,添加適當(dāng)?shù)牟牧蟻硖岣呋炷恋姆€(wěn)定性。也是目前最常用的加固方法。建筑結(jié)構(gòu)膠主要用于連接混凝土結(jié)構(gòu)表面的混凝土板,有效地提高整體結(jié)構(gòu)的荷載,這種結(jié)構(gòu)膠粘劑的特點是附著力高,耐老化。此外,對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的直接加固,有兩點需要特別注意:一是全面分析結(jié)構(gòu)規(guī)劃的要素。當(dāng)其框架結(jié)構(gòu)不合理時,容易降低加固質(zhì)量。其次,對粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行詳細(xì)的分析和驗證。在橋梁的實際應(yīng)用中,它會受到各種作用力的影響,導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)發(fā)生偏差。因此,橋梁加固人員必須綜合分析和考慮這些作用力。直接加固是提高預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工質(zhì)量和效率的重要保證,其它包括用離合器固定鋼筋和在結(jié)構(gòu)中插入一定數(shù)量的混凝土板的方法,以加強(qiáng)整個混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。

(二)間接加固

間接加固用于提高預(yù)應(yīng)力混凝土的穩(wěn)定性,同時,間接加固對原混凝土結(jié)構(gòu)的危害較小,能有效保證結(jié)構(gòu)的完整性。在間接加固中,常用的方法是拉伸預(yù)應(yīng)力鋼導(dǎo)線,目的是改變原結(jié)構(gòu)中的預(yù)載分布,有效處理結(jié)構(gòu)中的預(yù)載延遲,提高橋梁的整體承載力。其工作原理是:在實際加固過程中,當(dāng)軸力通過錨節(jié)點傳遞到結(jié)構(gòu)構(gòu)件時,將產(chǎn)生偏心鋼筋混凝土壓力,減少鋼筋的彎曲變形,提高整個結(jié)構(gòu)的承載力。同時,其應(yīng)用廣泛,預(yù)應(yīng)力筋張拉法可以改善預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的配筋和分布,從而提高橋梁的承載力。

(三)橋面橫梁隔板加固

橋面橫梁隔板的粘結(jié)過程需要徹底清潔原膜或混凝土板的表面,并用砂輪等材料打磨混凝土表面,直至出現(xiàn)大骨料。此外,應(yīng)采用各種方法清除鋼板表面的腐蝕,然后根據(jù)具體的油膏尺寸切割未來需要加固的鋼材,以提高接頭的密度和強(qiáng)度。同時,切割面上的劃痕可以用砂輪等設(shè)備清理干凈,然后根據(jù)圖紙和結(jié)構(gòu)的要求在混凝土表面鉆孔。如果井位本身與其他設(shè)計過程交叉,技術(shù)人員可根據(jù)具體情況調(diào)整井位,避免補(bǔ)強(qiáng)膜,另外,橋梁加固人員應(yīng)當(dāng)用刮刀將鋼筋表面的鐵銹清理干凈,然后用刷子將鋼筋表面的鐵銹清理干凈,進(jìn)而提高預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固質(zhì)量。

混凝土的外部鋼筋,也稱為增加橫向鋼筋,增加構(gòu)件的切割和加固,以提高橋梁強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性度。由于原柱混凝土截面積的增加和加固,混凝土加固方法包括環(huán)剪、單向加厚和雙向加厚,這種方法不僅增加原柱的荷載,提高結(jié)構(gòu)的可用性和安全性,而且降低柱長比,提高柱的剛度并實現(xiàn)進(jìn)一步的加固效果。此外,后續(xù)維護(hù)成本低,使用壽命長。缺點是現(xiàn)場施工荷載大,維護(hù)周期長,對結(jié)構(gòu)的外觀和交付有一定影響。最后,預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固工程應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)板材附著力的技術(shù),用緊固方法緊固鋼板是將環(huán)氧樹脂鋼板結(jié)合在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受拉部分的薄弱部分,形成一個整體結(jié)構(gòu),以替換所需的鋼筋。通過鋼板與鋼筋結(jié)構(gòu)的聯(lián)合作用,可以提高其強(qiáng)度,限制裂縫的發(fā)展,改善鋼筋混凝土的受力狀態(tài),提高橋梁的承載力,達(dá)到加固效果,其施工工藝簡單,施工速度快,粘合劑的強(qiáng)度高于基質(zhì)混凝土?；炷翆ο罂梢栽阡摻詈驮紭?gòu)件之間形成一個統(tǒng)一的整體,張力均勻,混凝土中沒有應(yīng)力集中。

(四)提高橋梁加固防腐工作

在實際施工過程中,提高橋梁加固反腐工作,也是一種廣泛有效的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固方法。施工人員應(yīng)當(dāng)沿舊橋面鑿除,先鑿至橋面,再鑿至梁頂混凝土,使表面粗糙有齒,卡箍朝外,凹槽約2cm。同時,接縫表面必須妥善處理,并采取清洗、沖洗等措施,接頭表面加工完成后,在鉆頭毛、膠或兩組界面元件后的混凝土表面涂一層環(huán)氧液體,加固錨固件或螺釘,必要時,鋼筋網(wǎng)必須具有抗裂強(qiáng)度,鋼筋網(wǎng)直徑可適當(dāng)增大。另外,橋梁加固人員應(yīng)當(dāng)將混凝土鋪成堅實的一層,以減少新混凝土的收縮,減少新舊混凝土之間的壓差,提高加固效果。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計師必須按照規(guī)定尺寸的要求切割碳纖維織物,纖維和織物中必須有一定的氣泡,以達(dá)到均勻的破碎效果。其次,預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的表面密封過程要求技術(shù)人員在實際應(yīng)用過程中控制鋼筋混凝土的厚度。在加強(qiáng)橋梁技術(shù)時,可以使用表面輻射來檢測隱藏的裂縫或其他問題。如有必要,甚至可以重新設(shè)計,進(jìn)而提高橋梁的使用效率。

(五)橋梁破損修復(fù)

首先,橋梁加固人員需要設(shè)計工程標(biāo)準(zhǔn):包括原設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)、橋梁尺寸、橋下尺寸、孔和基礎(chǔ),檢測深度是否滿足操作要求,橋梁構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的完整性:結(jié)構(gòu)的各個部分是否能保持正常使用,如橋面天花板平面、接縫張力等情況,保證排水設(shè)施、立柱、欄桿和其他部件的完整性。對于上下承重結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,是否存在裂縫、腐蝕、風(fēng)化等損傷和沉降,以及對橋梁整體正常使用的影響。分析橋梁維修及其他事故的現(xiàn)狀:橋梁是否定期檢查和維修、日常維護(hù)費(fèi)用、維護(hù)材料和機(jī)械設(shè)備的消耗、是否發(fā)生事故、發(fā)生事故的可能性、故障排除困難等,分析和評估對橋梁運(yùn)營的影響。

其次,預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固基礎(chǔ)鋪設(shè)后,橋墩和立交橋會沉降傾斜,造成橋面上的一些病害。隨著時間的推移,這種現(xiàn)象將逐漸增加,橋梁的承載力將繼續(xù)下降。因此,預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固人員應(yīng)當(dāng)采取橋梁基礎(chǔ)、支護(hù)和主梁裂縫的修復(fù)措施。橋梁調(diào)試后,養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)定期對橋梁進(jìn)行檢查,確保橋梁的安全運(yùn)營。此外,洪水會對橋造成巨大的破壞,因此,橋梁加固人員應(yīng)當(dāng)將橋梁結(jié)構(gòu)使用抗沖擊板,以減少洪水對橋梁造成的損壞。

結(jié)論

橋梁是中國交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的最重要支撐。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測與加固可以結(jié)合工程具體情況從不同角度入手。為保證施工質(zhì)量,設(shè)計人員應(yīng)采取適當(dāng)?shù)臋z測方法和加固措施,不斷提高預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測精度,以提高其加固效果,在展示橋梁建設(shè)價值和發(fā)展交通運(yùn)輸業(yè)方面不斷發(fā)揮其重要作用。為此,施工企業(yè)在開展橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測與加固處理時,要綜合分析橋梁工程的的現(xiàn)狀與特點,選擇最佳的檢測技術(shù),科學(xué)運(yùn)用精準(zhǔn)有效的加固技術(shù),確保橋梁工程的問題能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理,確保橋梁工程的整體承載能力,提升橋梁工程的安全性和穩(wěn)定性。