公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用研究

文/胡佳慧

1 前言

現(xiàn)階段，我國(guó)的公路橋梁事業(yè)在近幾十年來(lái)取得了蓬勃發(fā)展，每年都有數(shù)千座的公路橋梁建成通車，設(shè)計(jì)施工技術(shù)更是達(dá)到世界領(lǐng)先水準(zhǔn)。然而，在公路橋梁后期投用過(guò)程中，卻很由于材料質(zhì)量問(wèn)題埋下的隱患而暴露出短板，嚴(yán)重威脅到人民群眾的出行安全[1]?；诖?，本文將對(duì)現(xiàn)階段公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，希望對(duì)道路橋梁工程安全隱患的排查起到積極促進(jìn)作用。

2 公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)意義

2.1 推動(dòng)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論創(chuàng)新

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的逐漸增加，近幾年來(lái)的公路橋梁工程技術(shù)不斷推陳出新，越來(lái)越多的新工藝和新材料不斷應(yīng)用于橋梁工程建設(shè)領(lǐng)域，為之注入新鮮血液，極大程度滿足了新時(shí)期人們的出行要求。然而，新工藝和新材料的注入同樣也為橋梁工程的材料性能和動(dòng)力反應(yīng)模型構(gòu)建帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。相關(guān)人員務(wù)必要精準(zhǔn)落實(shí)公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，才能合理的推算出橋梁工程理論分析與計(jì)算相關(guān)參數(shù)，掌握橋梁結(jié)構(gòu)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的受力情況，以此為踏板，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)受力的一般規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，為橋梁結(jié)構(gòu)的持續(xù)創(chuàng)新優(yōu)化奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2]。

2.2 排查事故隱患

雖然我國(guó)公路橋梁塌陷事故的發(fā)生頻率相對(duì)較低，但一旦事故發(fā)生，其所釀成的嚴(yán)重后果是不堪承受的。因此，在城建大型橋梁建筑工程的過(guò)程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須立足建筑施工中的各項(xiàng)材料應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)試驗(yàn)檢測(cè)工作，對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查及核載試驗(yàn)，從而對(duì)工程質(zhì)量的優(yōu)劣進(jìn)行客觀公正的評(píng)價(jià)，及時(shí)規(guī)避橋梁事故隱患的發(fā)生。事實(shí)上，公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)也間接驗(yàn)證了荷載試驗(yàn)對(duì)工程建設(shè)的重要性，即使在該項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)工作中可能會(huì)出現(xiàn)工程損失，但是卻遠(yuǎn)低于道路坍塌的損失，是公路工程施工單位真正健康穩(wěn)定發(fā)展的重要依仗。

2.3 判斷橋梁承載能力

隨著我國(guó)城市交通壓力的驟增，傳統(tǒng)模式下的橋梁承載能力已經(jīng)無(wú)法滿足日益增加的交通流量需求，諸多裂縫以及塌陷隱患問(wèn)題逐漸在公共橋梁工程中暴露出來(lái)[3]。因此，橋梁設(shè)計(jì)單位及施工部門必須立足交通事業(yè)的發(fā)展，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的荷載能力進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，并通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)工作的開(kāi)展，為已有橋梁的加固和改建提供技術(shù)資料，確保橋梁養(yǎng)護(hù)和現(xiàn)在對(duì)策的落實(shí)能夠具備依據(jù)。

2.4 查明橋梁劣化程度信息

在公路橋梁工程長(zhǎng)時(shí)間的投用中，其會(huì)呈現(xiàn)出不同的劣化程度，因此就需要公路工程施工單位對(duì)橋梁的持續(xù)狀況及具體變化成因進(jìn)行精準(zhǔn)介紹，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，與此同時(shí)相關(guān)負(fù)責(zé)人員必須實(shí)時(shí)記錄橋梁結(jié)構(gòu)的劣化信息，從而制定行之有效的橋梁維護(hù)計(jì)劃，在最大限度上為橋梁施工單位節(jié)省維修成本，消除事故隱患，避免惡劣社會(huì)公共問(wèn)題的出現(xiàn)。

3 公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段的公路橋梁建設(shè)情況來(lái)說(shuō)，鋼筋混凝土是橋梁公路工程施工的主體材料，并由中小跨度橋梁的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了到長(zhǎng)跨度橋的演進(jìn)。但是由于我國(guó)部分橋梁的建成年限已經(jīng)比較久遠(yuǎn)，在長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)吹日曬和環(huán)境腐蝕下，橋梁已經(jīng)出現(xiàn)了不同的劣化現(xiàn)象，其安全系數(shù)和承載能力都大幅度降低，因此相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)必須借助科學(xué)的鑒定方法和技術(shù)手段對(duì)其各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估，及時(shí)對(duì)橋梁的損傷問(wèn)題進(jìn)行修復(fù)，盡一切可能提高公路橋梁工程的承載能力和使用安全性。近幾年來(lái)公路管理部門以及路橋工程領(lǐng)域的專家學(xué)者對(duì)橋梁的檢測(cè)和評(píng)估問(wèn)題高度重視，公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，也呈現(xiàn)在大眾面前，形成了相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)程和技術(shù)規(guī)范。比如說(shuō)，部分區(qū)域的公路管理部門選擇對(duì)區(qū)域橋梁工程進(jìn)行營(yíng)運(yùn)期的跟蹤監(jiān)測(cè)，借助信息化技術(shù)手段對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄，意圖達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁病害、節(jié)省橋梁維修費(fèi)用的目的[4]。然而，現(xiàn)階段橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還存在不可否認(rèn)的短板，受到人力因素和環(huán)境因素的雙重影響，橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的精準(zhǔn)性還有待提升，值得公路管理部門的相關(guān)人員對(duì)之不斷進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

4 公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)的具體應(yīng)用

4.1 明確劃分檢測(cè)對(duì)象

在針對(duì)公路鋼筋混凝土橋梁施加試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的過(guò)程中，相關(guān)部門及人員必須立足橋梁的種類及實(shí)際特征，選擇恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)技術(shù)，事實(shí)上我國(guó)現(xiàn)階段涉及到鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)，檢測(cè)的絕大多數(shù)為舊橋，其生產(chǎn)建設(shè)資料相對(duì)比較匱乏，現(xiàn)場(chǎng)管理工作困難重重，所以為試驗(yàn)檢測(cè)工作的重點(diǎn)對(duì)象，但與此同時(shí)，在現(xiàn)代化體系中占有重要席位。新橋同樣要在竣工驗(yàn)收階段做好檢測(cè)工作，需要廣大公路管理負(fù)責(zé)人員投入大量的精力和心血。首先，在對(duì)新建橋梁進(jìn)行鋼筋混凝土試驗(yàn)檢測(cè)的過(guò)程中，要根據(jù)路橋工程的規(guī)模對(duì)其進(jìn)行分層試驗(yàn)檢測(cè)，如在跨度較大的橋梁工程竣工后，要對(duì)其整體進(jìn)行荷載試驗(yàn)，而對(duì)于跨度較小的橋梁，竣工檢測(cè)過(guò)程中則只需抽取一定比例進(jìn)行檢測(cè)即可。值得注意的是，相關(guān)檢測(cè)人員務(wù)必要把新工藝新材料建造的橋梁作為重點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象，為后期路橋工程的現(xiàn)代化建設(shè)儲(chǔ)蓄經(jīng)驗(yàn)。其次，部分橋梁在投入運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，可能會(huì)由于過(guò)大的車流量以及其他自然因素出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的損害，導(dǎo)致其存在安全隱患。在這種情況下，要組織專業(yè)檢測(cè)人員對(duì)其承載能力以及通行能力進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)判，避免在實(shí)際運(yùn)行中釀成交通事故。再次，為了在節(jié)約工程建設(shè)成本的基礎(chǔ)上提高道路橋梁工程的承載能力，相關(guān)施工部門往往會(huì)選擇對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行狀況良好的橋梁工程進(jìn)行改造升級(jí)，全方位提高其承載性能，所以在這一環(huán)節(jié)中也必須高度重視對(duì)公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)工作的開(kāi)展，確保橋梁工程數(shù)據(jù)評(píng)估工作的科學(xué)性與精準(zhǔn)性。最后，在公路投用過(guò)程中，勢(shì)必會(huì)涉及到一些特殊荷載車輛的行駛，所以人員必須要順勢(shì)而新對(duì)特殊荷載車輛的橋梁進(jìn)行優(yōu)化改造。

4.2 明確橋梁檢測(cè)內(nèi)容

整體來(lái)說(shuō)，公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)流程相對(duì)比較復(fù)雜，不僅涉及到諸多的工作內(nèi)容，同時(shí)也涉及到人員職責(zé)交接的問(wèn)題，因此橋梁檢測(cè)人員必須抓住表觀檢測(cè)與荷載試驗(yàn)兩項(xiàng)要點(diǎn)工作實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁檢測(cè)內(nèi)容的宏觀把控，將道路橋梁安全隱患的排查效率體制最高。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)橋梁工程的表觀檢測(cè)是檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的重要途徑，經(jīng)由專業(yè)人員對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)及外在狀態(tài)的內(nèi)外分析，比較明顯的橋梁結(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題將會(huì)顯形，而相關(guān)技術(shù)施工人員就可以在第一時(shí)間對(duì)混凝土的裂縫問(wèn)題、混凝土碳化深度問(wèn)題、鋼筋的焊接缺陷及銹蝕問(wèn)題進(jìn)行處理，并針對(duì)公路橋梁中可能潛在的消防隱患進(jìn)行全面排查。而道路橋梁工程中的荷載試驗(yàn)則是一種相對(duì)比較直觀的結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法，其直接對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)物進(jìn)行加載測(cè)試，所以能夠了解荷載作用下橋梁的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，得出的橋梁結(jié)構(gòu)的安全承載能力及運(yùn)營(yíng)質(zhì)量數(shù)據(jù)相對(duì)比較準(zhǔn)確。值得注意的是橋梁的荷載試驗(yàn)，又可以根據(jù)具體情況劃分為動(dòng)載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)。其中，前者主要是針對(duì)車輛荷載或其他動(dòng)力荷載作用下振動(dòng)特性展開(kāi)的橋梁結(jié)構(gòu)研究，而后者更加側(cè)重分析橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況，均具備較高的技術(shù)含量。由此，公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)負(fù)責(zé)人員首先要針對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)工作擬定科學(xué)的試驗(yàn)方案，確保其涵蓋靜載試驗(yàn)項(xiàng)目的同時(shí)，又包括動(dòng)載試驗(yàn)內(nèi)容。與此同時(shí)，相關(guān)人員必須確保儀器設(shè)備被切實(shí)放在相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載試驗(yàn)的等級(jí)控制以及安全控制，并最終由專業(yè)人員來(lái)編寫試驗(yàn)報(bào)告，為工程質(zhì)量提供依據(jù)證明。

4.3 橋梁靜載試驗(yàn)

一般情況下，公路鋼筋混凝土橋梁的靜載試驗(yàn)劃分為試驗(yàn)準(zhǔn)備階段、觀測(cè)階段以及分析總結(jié)階段，其中試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，又包括對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的考察以及試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，對(duì)于試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的作用發(fā)揮具有全面影響。因此，相關(guān)檢測(cè)部門必須理性判斷橋梁設(shè)計(jì)以及荷載試驗(yàn)與工程建設(shè)的緊密關(guān)系，以此為依據(jù)對(duì)試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行合理選擇，對(duì)試驗(yàn)組織與計(jì)劃的細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行完善，確保針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的考察能夠達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?，并?duì)橋梁的圖紙文件資料等進(jìn)行理論分析，在條件允許的基礎(chǔ)上展開(kāi)材料力學(xué)性能試驗(yàn)。而在加載試驗(yàn)與觀測(cè)階段，檢測(cè)部門的人員必須，嚴(yán)格按照試驗(yàn)方案對(duì)結(jié)構(gòu)施加特定荷載并借助精密的儀器設(shè)備對(duì)其數(shù)據(jù)變化情況進(jìn)行合理觀測(cè)，保證各部門人員的協(xié)調(diào)配合，在試驗(yàn)總指揮的統(tǒng)一調(diào)度下，共同處理報(bào)告試驗(yàn)過(guò)程中的異常情況，從而規(guī)避試驗(yàn)中的風(fēng)險(xiǎn)隱患。最后，在測(cè)試結(jié)果的分析和總結(jié)階段，相關(guān)負(fù)責(zé)人員務(wù)必要按照科學(xué)的方法對(duì)大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行整理，最終對(duì)加載測(cè)試得出科學(xué)的結(jié)論。

4.4 橋梁動(dòng)載試驗(yàn)

在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工橋梁進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn)的過(guò)程中，要采取恰當(dāng)手段對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性進(jìn)行精準(zhǔn)分析，判定引起橋梁結(jié)構(gòu)震動(dòng)的作用力豎直方向頻率和作用規(guī)律，并對(duì)動(dòng)在測(cè)試激振方式進(jìn)行合理選擇。結(jié)合現(xiàn)階段的橋梁道路施工建設(shè)情況來(lái)說(shuō)，自振法、共振法以及被迫振動(dòng)法都是效率較高的激振方法，人員要保證在考慮到橋梁類型和結(jié)構(gòu)高度的基礎(chǔ)上，酌情進(jìn)行選擇，除此以外，在測(cè)定橋梁動(dòng)力反應(yīng)的過(guò)程中，相關(guān)測(cè)試人員務(wù)必要認(rèn)識(shí)到車輛荷載作用下的橋梁動(dòng)力系數(shù)和設(shè)計(jì)規(guī)范中的沖擊系數(shù)是兩個(gè)截然不同的概念，不能將二者相混淆，而應(yīng)該盡力去發(fā)現(xiàn)特定條件下兩種系數(shù)之間的關(guān)系，從而令移動(dòng)車輛荷載作用下的橋梁結(jié)構(gòu)清晰的呈現(xiàn)在人們面前。值得注意的是，外界因素會(huì)對(duì)工程實(shí)踐中橋跨結(jié)構(gòu)控制截面特點(diǎn)產(chǎn)生影響，所以人員必須考慮到誤差的分析問(wèn)題，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)將非動(dòng)力荷載的影響因素降至最低。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路鋼筋混凝土橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用是現(xiàn)代化發(fā)展的必然舉措。因此，道路橋梁施工單位的人員，有必要理性分析現(xiàn)階段試驗(yàn)檢測(cè)中存在的短板問(wèn)題，高度注重對(duì)檢測(cè)對(duì)象以及檢測(cè)內(nèi)容的創(chuàng)新優(yōu)化，綜合采取動(dòng)載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)的測(cè)試方式，為道路橋梁工程的順利建設(shè)保駕護(hù)航。