分析鋼筋混凝土橋梁試驗檢測技術(shù)及應(yīng)用

胡明穎

(黑龍江省工程質(zhì)量道橋檢測中心有限公司，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 構(gòu)件表觀缺損狀況的檢查

在橋梁的結(jié)構(gòu)部分實施表觀檢測中，嚴(yán)格執(zhí)行我國的橋梁管理標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)定合適的檢測標(biāo)準(zhǔn)點，然后進(jìn)行各個部位上的劃分處理，以充分的了解整個橋梁的外表情況。經(jīng)過綜合分析，該橋梁工程的狀態(tài)系數(shù)BCI為87.09，確定為B級的狀態(tài)。

2 混凝土碳化深度檢測

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是主要的承載結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度性能比較高，由于鋼筋處于混凝土的堿性結(jié)構(gòu)包裹之下，所以混凝土碳化程度會給鋼筋造成一定的影響，導(dǎo)致保護(hù)作用失效。經(jīng)過長期的發(fā)展，鋼筋會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕問題。此外，碳化的發(fā)生也會導(dǎo)致混凝土硬度提升，但是強(qiáng)度會有所下降，導(dǎo)致截面折損的情況出現(xiàn)。本次橋梁的檢測中，進(jìn)行混凝土碳化檢測時主要是通過鉆孔檢測方法，然后噴酚酞試劑的方式進(jìn)行檢查。經(jīng)過檢測確定，混凝土碳化深度平均為14.4 mm，由于其深度和鋼筋保護(hù)層厚度相比是比較小的，所以碳化并不會給鋼筋導(dǎo)致腐蝕的影響。

3 回彈法測試混凝土強(qiáng)度

在混凝土強(qiáng)度檢測時，主要是通過回彈檢測方式，進(jìn)行T梁部件的檢測，以抽查的方式進(jìn)行。按照檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，做好各個結(jié)構(gòu)部件的強(qiáng)度性能分析，根據(jù)檢測規(guī)范開展各項操作，總計需要測量10個區(qū)域范圍內(nèi)的構(gòu)件，每個測區(qū)面積20 cm×20 cm，每一個測量區(qū)域內(nèi)設(shè)置有16個測量點，測試儀器采用ZC3-A型回彈儀。在測量過程中，需要在該16個測點中去掉最大的3個與最小的3個，剩余的10個回彈值做好數(shù)據(jù)處理工作，最終可以得到混凝土強(qiáng)度系數(shù)參數(shù)。因為該橋梁設(shè)計資料不存在，并不能確定混凝土設(shè)計強(qiáng)度性能。經(jīng)過測量之后發(fā)現(xiàn)，該橋梁的結(jié)構(gòu)部分的強(qiáng)度處于31.24～41.79 MPa之間。

4 鋼筋銹蝕測試

鋼筋銹蝕方面的檢測主要是通過半電池電位試驗方法來進(jìn)行，這種方式進(jìn)行鋼筋、混凝土與混凝土表面設(shè)置有電極組合成為電位差進(jìn)行必要的評價和分析。不管是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)尺寸大小，其保護(hù)層厚度的確定都可以應(yīng)用該方式來確定鋼筋的銹蝕情況。按照確定標(biāo)準(zhǔn)和原則，該橋梁存在著某種銹蝕問題，但是深度并不確定，有可能存在腐蝕的問題。在具體鋼筋銹蝕測試的過程中，不僅需要對鋼筋外保護(hù)層的抗腐蝕性檢測，同時還需要對主體鋼筋的抗腐蝕性檢測，保證整體效果滿足試驗檢測需求。

5 混凝土保護(hù)層檢測

混凝土保護(hù)層的作用就是保護(hù)鋼筋結(jié)構(gòu)免受損壞，其厚度是非常均勻的，且會導(dǎo)致耐久性產(chǎn)生很大的影響。在該測量中，利用非損壞的方式就能夠明確具體的鋼筋檢測位置，主要是通過現(xiàn)場的修正方式確定保護(hù)層的厚度參數(shù)。每個結(jié)構(gòu)部件需要檢測10個測量區(qū)域，可以通過該測點的檢測可以明確具體的保護(hù)層厚度尺寸。因為本次橋梁的任何設(shè)計資料都不存在，假設(shè)該混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層設(shè)計參數(shù)為30 cm。經(jīng)過檢測儀器的檢測確定之后，發(fā)現(xiàn)該保護(hù)層的厚度的特征參數(shù)，設(shè)計參數(shù)在0.95以上，且保護(hù)層厚度方面實施耐久性分析發(fā)現(xiàn)其評定的標(biāo)度為1。

6 橋梁檢算

為了能夠充分的了解該橋梁受力特點和因素，實施結(jié)構(gòu)性能的分析，從而可以總結(jié)出斷面恒載、活載等條件之下的內(nèi)力參數(shù)，使得荷載順利進(jìn)行，也能夠充分的了解橋梁的運行狀態(tài)。本次在檢測中采取的是同濟(jì)大學(xué)Dr.Bridge建立的平面桿系模型，整個模型內(nèi)選取的是直線橋梁結(jié)構(gòu)形式計算確定的位移法展開分析，先在系統(tǒng)內(nèi)建設(shè)有剛度矩陣的形式，然后是通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法可以產(chǎn)生總剛度矩陣的形式，可以形成荷載右端項，從而可以確定出位移列陣的方式，然后可以總結(jié)出節(jié)點位移數(shù)據(jù)，單元內(nèi)力與支承反力。通過這個方面的基礎(chǔ)性工作，可以在施工環(huán)節(jié)可以利用增量力量，然后就能夠掌握結(jié)構(gòu)效應(yīng)方面的數(shù)據(jù)。橋梁技術(shù)檢查之下，按照目前的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范的要求，可以進(jìn)行該橋梁的承載性能檢測和分析。經(jīng)過橋梁檢算的分析，根據(jù)公路-Ⅰ級荷載之下的驗算分析，主梁跨沖斷面抗彎承載力、極限運行條件之下的裂縫寬度與截面抗剪承載力都無法達(dá)到公路-Ⅰ級的標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，該橋梁檢算后不能達(dá)到公路-Ⅰ級符合要求。

7 靜載試驗

該橋梁在進(jìn)行靜載試驗的過程中，應(yīng)用的是兩臺重量在13 t左右的三軸汽車模擬公路-Ⅰ級荷載的情況進(jìn)行檢測?？紤]到該橋梁的加載工況的條件，按照試驗檢測目標(biāo)、承載力確定方面等需要，在測量主梁跨沖最大正彎矩應(yīng)變與撓度參數(shù)，經(jīng)過荷載試驗之下達(dá)到20%的標(biāo)準(zhǔn)，這就說明該橋梁并不是彈性工作條件下。在試驗荷載的影響之下，發(fā)現(xiàn)主梁撓度系數(shù)大于1，明顯超過了混凝土前的撓度校驗系數(shù)n的最常應(yīng)用參數(shù)0.7～1.0的下限值。這就表示本次橋梁中的豎向剛度并不能達(dá)到公路-Ⅰ級的要求。綜合分析該橋梁中的主梁應(yīng)變系數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，斷面混凝土結(jié)構(gòu)中的變化也能夠達(dá)到受彎構(gòu)件的平面假設(shè)，主梁其主應(yīng)力的校驗系數(shù)最大可以達(dá)到9.46，完全能夠超出了傳統(tǒng)的應(yīng)力參數(shù)確定的0.4～0.8之間，表示該橋梁根本無法達(dá)到公路-Ⅰ級的要求。

8 動載試驗

動載試驗環(huán)節(jié)根據(jù)需要做好如下兩個方面的試驗內(nèi)容：橋面規(guī)定部位上安裝加速度傳感器裝置，可以根據(jù)需要明確振動信號的采集處理，能夠得到主梁振動頻率形式，這些數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要做好結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的分析和研究，然后能夠明確具體的橋梁剛度、質(zhì)量等方面的分布實際情況。

在現(xiàn)場進(jìn)行車輛行駛試驗分析：采用1輛總重為130 kN車輛以勻速的方式在橋梁中行駛，速度分別為1 0km/h、20 km/h，30 km/h，這三種速度分別需要在橋梁中往返行駛1次。經(jīng)過橋梁表面的分析和處理，記錄該橋梁在不同的行駛速度運行之下所存在的振動反應(yīng)情況。在經(jīng)過各項試驗后，可以確定沖擊系數(shù)，并且建立該系數(shù)和車速所存在的關(guān)系曲線，就能夠明確具體的最不利車速情況。經(jīng)過試驗，可以總結(jié)出如下結(jié)論：橋梁自振頻率f0=8.35 Hz，理論計算后可以確定該橋梁的自振頻率f0=7.72 Hz，測量數(shù)據(jù)超過理論數(shù)據(jù)。在橋梁運行中所存在的沖擊系數(shù)是不同的，能夠達(dá)到的結(jié)果也不同，對于該橋梁所造成的影響是比較大的，且沖擊系數(shù)會隨著車輛行駛速度的升高而逐步的增大。在車輛行駛速度為30 km/h的條件下運行，沖擊系數(shù)為1.4538，說明整個橋梁產(chǎn)生較大的振動，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損害，平整度不足也是該問題所導(dǎo)致的。