公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)探討

周玉輝 ，丁 貴

（1.武漢公路橋梁建設(shè)集團(tuán)工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，湖北武漢 430311；2.湖北交通工程檢測(cè)中心有限公司，湖北武漢 430311）

公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)是一項(xiàng)重要的工作，主要是利用結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)掌握橋梁結(jié)構(gòu)、部件的具體情況，不能干預(yù)公路橋梁的應(yīng)用。公路橋梁結(jié)構(gòu)中需采用合適的檢測(cè)技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)公路橋梁中的結(jié)構(gòu)缺陷，維護(hù)公路橋梁的結(jié)構(gòu)安全。公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的目的性強(qiáng)，合理組織結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)，滿(mǎn)足公路橋梁的根本需求。

1 公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的類(lèi)型

分析公路橋梁檢測(cè)案例中常用的幾種結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)，合理安排檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用，提高公路橋梁的安全水平。

1.1 機(jī)械檢測(cè)

機(jī)械檢測(cè)是較為原始的一類(lèi)技術(shù)，機(jī)械測(cè)試中的主要儀器分為杠桿、齒輪等，共同完成了公路橋梁的結(jié)構(gòu)檢測(cè)[1]。機(jī)械檢測(cè)使用的技術(shù)可以分為四個(gè)部分，具體的應(yīng)用表現(xiàn)為：①傳感機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由測(cè)桿與彈簧構(gòu)成，這部分機(jī)構(gòu)能感受到被測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)的構(gòu)件狀態(tài)，及時(shí)感知構(gòu)件異常，傳感機(jī)構(gòu)會(huì)把構(gòu)件異常信息傳輸給轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，顯示在測(cè)量?jī)x器上；②轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)收集并轉(zhuǎn)換傳感機(jī)構(gòu)發(fā)來(lái)的信息，完成信息放大、縮小的工作，也涉及方向改變；③指示機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)會(huì)采用統(tǒng)一的形式體現(xiàn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)傳來(lái)的信息，指示機(jī)構(gòu)中分為度盤(pán)、指針構(gòu)成；④機(jī)體保護(hù)部分，該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)把上述機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，確保機(jī)械檢測(cè)過(guò)程中沒(méi)有影響因素。

1.2 電測(cè)技術(shù)

公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)，電測(cè)技術(shù)利用傳感元件實(shí)現(xiàn)機(jī)械量到電量的轉(zhuǎn)換，再利用儀器實(shí)現(xiàn)電阻到電壓的轉(zhuǎn)換，最終放大電壓數(shù)值以后，根據(jù)機(jī)械量提供指示。電測(cè)技術(shù)中使用的傳感元件為電阻應(yīng)變片，使用的測(cè)量?jī)x器為電阻應(yīng)變儀。公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中，電阻應(yīng)變測(cè)試是公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中常見(jiàn)的技術(shù)，主要用于分析結(jié)構(gòu)應(yīng)力。

1.3 超聲波檢測(cè)應(yīng)用

超聲波檢測(cè)屬于一類(lèi)無(wú)損檢測(cè)操作，是發(fā)展較為迅速的一項(xiàng)措施。超聲波檢測(cè)技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)工作中主要運(yùn)用高頻率聲波，檢測(cè)人員向被檢測(cè)目標(biāo)發(fā)送超聲波，超聲波在檢測(cè)過(guò)程中會(huì)傳出不同類(lèi)型的波形，最終傳輸?shù)浇邮諆x器中[2]。超聲波檢測(cè)技術(shù)能夠判斷公路橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)是否有斷裂面、孔洞等缺陷，超聲波檢測(cè)能夠?yàn)闃蛄禾峁╈`活的檢測(cè)手段，可以大范圍地實(shí)行測(cè)試。

1.4 射線檢測(cè)技術(shù)

射線檢測(cè)技術(shù)的核心就是射線，其檢測(cè)的原理是指根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出可用的核子檢測(cè)儀，主要是監(jiān)測(cè)土壤密度、土壤含水量[3]。公路橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)行檢測(cè)時(shí)，射線檢測(cè)按照技術(shù)類(lèi)型可以分為散射插入型及表現(xiàn)型、透射插入型及表現(xiàn)型四種，射線有一定的傷害作用，使用射線檢測(cè)技術(shù)時(shí)應(yīng)該做好防護(hù)工作，以免操作人員受到射線誤傷。

2 公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的材料檢測(cè)

材料屬于公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)的重要對(duì)象，公路橋梁的工程中常用的材料有：混凝土、構(gòu)件是較為重要的檢測(cè)內(nèi)容，例舉材料檢測(cè)中的具體檢測(cè)方法，如下：

2.1 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

混凝土材料與公路橋梁結(jié)構(gòu)存在直接的關(guān)系，尤其是材料的強(qiáng)度，混凝土材料的強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)才能確保公路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[4]。公路橋梁工程中材料強(qiáng)度檢測(cè)的方法比較多，如鉆芯法、超聲波法、斷裂法、貫入法等，考慮到公路橋梁結(jié)構(gòu)的整體性需求，材料強(qiáng)度檢測(cè)中建議采用回彈、超聲波這類(lèi)型的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)，采用綜合的檢測(cè)方法，也就是把多類(lèi)型的檢測(cè)技術(shù)綜合起來(lái)，檢測(cè)結(jié)構(gòu)的誤差控制為9%±7%。材料強(qiáng)度檢測(cè)中針對(duì)不同齡期的混凝土采用不同的方法，比如混凝土齡期超過(guò)90d時(shí)，如果采用回彈法，就要先修正混凝土表層的碳化狀態(tài)，假如運(yùn)用超聲波就要考慮混凝土的濕度影響。

2.2 構(gòu)件缺陷的檢測(cè)

公路橋梁構(gòu)件缺陷的影響非常嚴(yán)重，例舉公路橋梁構(gòu)件缺陷檢測(cè)的方法，如：①目測(cè)法，構(gòu)件在公路橋梁中的使用采用了目測(cè)的方法觀察其性能，構(gòu)件發(fā)生裂縫、空洞、銹蝕等問(wèn)題時(shí)都能直接目測(cè)出來(lái)，目測(cè)時(shí)也能使用一些工具發(fā)現(xiàn)外露構(gòu)件的損壞問(wèn)題[5]；②超聲波探傷，公路橋梁結(jié)構(gòu)中超聲波探傷主要是檢查鋼材、焊接縫隙以及混凝土結(jié)構(gòu)，比如混凝土中有空洞、裂縫、破損時(shí)就可以使用超聲波探傷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的缺陷；③聲波檢測(cè)，采用工具敲打公路橋梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，聽(tīng)取敲擊返回的聲音，通過(guò)比較聲音差異判斷結(jié)構(gòu)狀態(tài)，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)有破損時(shí)敲擊產(chǎn)生的聲音就會(huì)有差異，這種方法簡(jiǎn)單而常見(jiàn)；④雷達(dá)檢測(cè)，此類(lèi)方法在公路橋梁中主要運(yùn)用脈沖雷達(dá)產(chǎn)生的電磁回波直接檢查混凝土橋面板，雷達(dá)檢測(cè)的效率高，有助于快速發(fā)現(xiàn)公路橋梁中混凝土橋面板的問(wèn)題。

3 公路橋梁結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕檢測(cè)技術(shù)

鋼筋是公路橋梁中的重要構(gòu)成，鋼筋出現(xiàn)銹蝕、彎曲這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，直接干預(yù)公路橋梁的整體安全性。公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)，要把鋼筋的銹蝕檢測(cè)技術(shù)當(dāng)成要點(diǎn)，圍繞公路橋梁中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)展開(kāi)評(píng)估。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土結(jié)構(gòu)的密度、含水量、碳化等因素都會(huì)引起鋼筋問(wèn)題，鋼筋發(fā)生銹蝕之后又會(huì)干預(yù)混凝土結(jié)構(gòu)，兩者之間產(chǎn)生惡性循環(huán)，誘發(fā)公路橋梁結(jié)構(gòu)失控。本文例舉了鋼筋銹蝕檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，如下：

3.1 鋼筋銹蝕評(píng)定的直接技術(shù)

鋼筋銹蝕評(píng)定中采用的直接技術(shù)主要就是采用直接的方法完成鋼筋銹蝕評(píng)定。例舉常用的幾種直接技術(shù)，如：①電阻探測(cè)技術(shù)，鋼筋銹蝕以后會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞，電阻變大的問(wèn)題，利用金屬的這個(gè)原理實(shí)行電阻探測(cè)，致力于發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕的位置[6]；②線性極化探測(cè)技術(shù)，此技術(shù)的核心是電化動(dòng)力學(xué)，測(cè)量過(guò)程中兩電極會(huì)產(chǎn)生極其微小的電流；③半電池電位測(cè)量方法，鋼筋銹蝕評(píng)定現(xiàn)場(chǎng)選擇一個(gè)已知的常量基準(zhǔn)電極，兩種極點(diǎn)位比較，這樣就能測(cè)量好鋼筋在混凝土中的極電位，這種方法經(jīng)常用在測(cè)量鋼筋極電位上，在公路橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)的組織原位檢測(cè)，用于評(píng)估鋼筋混凝土的耐久性。這類(lèi)方法中，前兩種方法適用于新建橋梁中，后一種方法適用于新、舊橋梁中。

3.2 鋼筋銹蝕評(píng)定的間接技術(shù)

公路橋梁鋼筋銹蝕評(píng)定時(shí)，總結(jié)了幾點(diǎn)間接技術(shù)：①鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中運(yùn)用保護(hù)層測(cè)試儀器，儀器專(zhuān)門(mén)用于鋼筋外側(cè)混凝土的評(píng)定檢測(cè)，確保混凝土保護(hù)層厚度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；②鋼筋銹蝕評(píng)定的間接技術(shù)中需測(cè)定混凝土電阻率，可以采用四電極法實(shí)行準(zhǔn)確測(cè)量；③混凝土中氯離子會(huì)對(duì)鋼筋產(chǎn)生腐蝕影響，鋼筋銹蝕評(píng)定中需測(cè)定混凝土內(nèi)氯離子的含量；④公路橋梁鋼筋銹蝕評(píng)定中在現(xiàn)場(chǎng)組織測(cè)試混凝土的碳化深度，公路橋梁結(jié)構(gòu)中發(fā)生斷裂后，在新產(chǎn)生斷裂的縫隙處涂抹2%的酚酞酒精溶液，利用酚酞顏色判斷混凝土有無(wú)碳化，溶液中酚酞為紫紅色時(shí)說(shuō)明混凝土無(wú)碳化，酚酞無(wú)色說(shuō)明混凝土已經(jīng)出現(xiàn)碳化，無(wú)法保證內(nèi)部鋼筋穩(wěn)定。

4 公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的新技術(shù)分析

公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中采用了一項(xiàng)新技術(shù)，即低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法，這項(xiàng)技術(shù)具有準(zhǔn)確的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法的操作過(guò)程為：檢測(cè)人員使用小錐敲擊檢測(cè)部件的頂端，被測(cè)部件上安裝了傳感器，用于接收敲擊產(chǎn)生的應(yīng)力波，反演分析應(yīng)力波的速度與頻率，最終分析檢測(cè)結(jié)果，判斷公路橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。

4.1 新技術(shù)的構(gòu)成分析

低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法這種新技術(shù)，在公路橋梁的結(jié)構(gòu)測(cè)試中，新技術(shù)是由信號(hào)采集儀器、小錘、傳感器、打印機(jī)構(gòu)成的，測(cè)試中使用的信號(hào)采集儀器為十六位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，要求采集頻率不能低于截止頻率的2.5倍，現(xiàn)場(chǎng)保持無(wú)噪音干擾的環(huán)境，維護(hù)新技術(shù)的平穩(wěn)性。

4.2 新技術(shù)的應(yīng)用范圍

低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法用到測(cè)土阻力上，比如動(dòng)土阻力、靜土阻力，這種低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法適用于橋梁的樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)，新技術(shù)檢測(cè)樁基結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)樁基結(jié)構(gòu)獲取應(yīng)力波信號(hào)，公路橋梁樁基承載力非常大，樁基上有缺陷時(shí)應(yīng)力波信號(hào)就會(huì)反饋出來(lái)。低應(yīng)變測(cè)法在橋梁樁基檢測(cè)中，發(fā)揮著很大的作用，其可檢測(cè)出土壤對(duì)橋梁地基、樁基的影響。

4.3 新技術(shù)的使用過(guò)程

低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法在公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的使用，選擇合適的測(cè)試點(diǎn)，根據(jù)橋梁樁基直徑選擇測(cè)試點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)要均勻分布，規(guī)范處理測(cè)試點(diǎn)，使用敲錐在傳感器合適的位置敲擊，促使傳感器能接收到敲擊波。測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)傳感器的安裝位置，避免接收不到應(yīng)力波信號(hào)。測(cè)點(diǎn)選擇也要合理，敲擊點(diǎn)的位置直接關(guān)系到檢測(cè)的結(jié)果，檢測(cè)人員應(yīng)該在公路橋梁工程現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的敲擊點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)操作應(yīng)該由專(zhuān)業(yè)的測(cè)試人員實(shí)行，測(cè)試過(guò)程中需多次組織采集，用于提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

5 結(jié)束語(yǔ)

公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)有著關(guān)鍵的作用，本文例舉了公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中常用的幾項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)還要落實(shí)好材料檢測(cè)技術(shù)，這樣才能確保公路橋梁的安全性和穩(wěn)定性。公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)，還應(yīng)該引入新技術(shù)，同樣取得了成果。公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中例舉了相關(guān)案例，表明公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的重要性。