預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測與加固技術(shù)研究

劉小兵

摘 要：作為交通運輸領(lǐng)域的重要組成部分，橋梁在我國基礎(chǔ)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，并促進著科學技術(shù)、文化交流等的發(fā)展。在目前的社會需求下，橋梁建設(shè)技術(shù)水平發(fā)生了極大的提升，其中預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁作為一項近些年得到快速普及與應(yīng)用的橋梁類型，在實踐中表現(xiàn)出了突出的應(yīng)用優(yōu)勢。本文主要從開展預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測加固的主要意義出發(fā)，結(jié)合實踐分析了預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中常見的病害，并以此為基礎(chǔ)探討了其檢測方法及加固技術(shù)，以期能夠為我國交通運輸行業(yè)的發(fā)展提供可靠的支持。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁;檢測技術(shù);加固技術(shù)

中圖分類號：U445.72 文獻標識碼：A

1 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測加固的作用

1.1 延長橋梁使用壽命

我國橋梁工程的發(fā)展正處于快速擴張的階段，建設(shè)體量與難度都在發(fā)生著快速的變化，同時施工中也常常會涉及到多種多樣的施工要求。目前我國在橋梁工程建設(shè)方面的已經(jīng)具有一定的經(jīng)驗，且在科學技術(shù)快速發(fā)展的背景下施工技術(shù)也得到了極大的提高。在不斷的變革過程中，新技術(shù)、新設(shè)備、新理念的加入，尤其是預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用對于橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性起著決定性影響。借助可靠的檢測加固手段，能夠顯著提升橋梁的各項性能，優(yōu)化其安全性、適用性、穩(wěn)定性，并延長其使用壽命。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，在外部荷載的作用下很容易發(fā)生損壞，甚至對其運營安全產(chǎn)生威脅。所以，技術(shù)人員就需要廣泛結(jié)合多項檢測技術(shù)，并在實踐中不斷改良檢測技術(shù)的適用性，使其耐久性能夠盡可能地得到提升。

1.2 橋梁質(zhì)量事故判定依據(jù)

在針對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁展開檢測后，可根據(jù)檢測報告做出分析與判斷，找出其中存在的質(zhì)量問題，并進一步研究其加固的必要性。此外，在這些數(shù)據(jù)的支持下，技術(shù)人員能夠?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)的缺陷情況、事故特征做出判斷，并下發(fā)至各主管單位指導其工作開展，提升事故控制的能力。

1.3 準確判斷橋梁損傷

檢測人員根據(jù)檢測結(jié)果，就能夠大致判斷出橋梁結(jié)構(gòu)的損傷情況，并可深入分析得到其損傷的成因，并基于此采取相應(yīng)的有效措施，強化工程的質(zhì)量管理，避免由于缺陷進一步發(fā)展所可能導致的事故。

1.4 確保橋梁行車安全

我國民生經(jīng)濟的快速發(fā)展，同時也在刺激著民用車輛的增多，道路上的車流強度也有了更高的水平，對于部分老舊的橋梁而言很容易產(chǎn)生超載問題，導致橋梁使用過程中承擔著遠超于設(shè)計的荷載與容量，威脅著橋梁正常使用的安全性，并對其耐久性產(chǎn)生了一定的損害。但在科學合理的檢測技術(shù)支持下，技術(shù)人員能夠及時獲取橋梁的運營實況，并以此指導開展養(yǎng)護工作，將橋梁維持在可靠的條狀態(tài)下，保障行車安全。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的常見病害

2.1 跨中長期下?lián)?/p>

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在運營過程中，其跨中往往是處于向下?lián)锨臓顟B(tài)，尤其是對于跨度較大的橋梁而言這一問題更為突出，甚至會導致中部出現(xiàn)垂直裂縫，使得下?lián)蠁栴}發(fā)展到一個比較嚴重的程度。這一問題在實踐工程中往往比較復(fù)雜，其主要是由于混凝土徐變、預(yù)應(yīng)力損失等原因所導致的。

2.2 梁體開裂

對于部分已經(jīng)建成投入運營的連續(xù)多跨橋梁，其上部往往會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，譬如在箱梁頂板位置發(fā)生縱向開裂或其腹板位置發(fā)生斜向開裂，這些裂縫大多屬于受力裂縫，開裂程度較大。（1）表面龜裂。這一問題的產(chǎn)生主要是由于施工時對于養(yǎng)護環(huán)節(jié)欠缺重視所導致的，澆水不及時、溫度變化大都會引發(fā)混凝土表面干縮速度加快，進而產(chǎn)生過多的裂縫。（2）腹板斜裂縫。該類裂縫大多產(chǎn)生于剪力水平突出的支座邊緣處，且隨著運營時間的推進裂縫數(shù)量也將不斷增加并逐漸呈現(xiàn)出向著跨中發(fā)展的趨勢。（3）縱向裂縫?？v向裂縫的產(chǎn)生主要集中在頂?shù)装逦恢?，其大多是由于設(shè)計方案中對于預(yù)應(yīng)力的設(shè)定過大或溫度應(yīng)力考慮不足所導致的。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測技術(shù)的應(yīng)用

3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)即指借助特定的檢測設(shè)備，在對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生損傷的基礎(chǔ)上探測確定結(jié)構(gòu)內(nèi)部的基本情況，并以此來評價其整體性能。

（1）電磁效應(yīng)檢測法。這一無損檢測方法根據(jù)磁場形成的不同可大致分為渦流、測漏磁與磁粉檢測三大類。但不論哪種方法都是借助于磁通量泄漏的基本原理來實現(xiàn)的，針對預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力水平損失情況進行檢測，由于結(jié)構(gòu)在不同應(yīng)力條件下變形情況也會有所不同，因此應(yīng)力變化也會伴隨著磁通量隨之發(fā)生改變，并影響線圈內(nèi)感應(yīng)電流的強度。該方法的應(yīng)有優(yōu)勢主要在于反饋速度快且可以實現(xiàn)無接觸測量、遠距離測量，但同時其檢測結(jié)果也受到多重因素的干擾，很容易對其精準度、靈敏度產(chǎn)生不利影響。此外，實踐也表明電磁效應(yīng)檢測法應(yīng)用所涉及到的機械設(shè)備比較復(fù)雜，消耗的能量也比較龐大?？紤]到檢測材料性質(zhì)的敏感性，電磁效應(yīng)檢測法主要應(yīng)用于鐵磁材料的檢測工作中。

（2）超聲波檢測法。超聲波檢測法是一項應(yīng)用十分廣泛且效果顯著的檢測技術(shù)，其主要根據(jù)超聲波在混凝土中傳播所發(fā)生的參數(shù)變化來獲取結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，并以此判斷結(jié)構(gòu)性能?；炷敛牧蟽?nèi)部的顆粒比較細小且密度較大，在內(nèi)部的分布上也比較均勻，所以理論上超聲波的各項傳播參數(shù)也比較均勻。研究表明，超聲波的傳播速度與結(jié)構(gòu)的抗壓強度之間的關(guān)系可大致可視為正相關(guān)，因此可以將超聲波波速作為主要檢測參數(shù)來進行評價，以此得到相對準確、可靠的評價結(jié)果，尤其是其中的缺陷情況能建立起一個全面的認識。同時，超聲波檢測技術(shù)在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫、耐久等的評價過程中也有著不錯的應(yīng)用效果。

（3）動力檢測法。動力檢測法的應(yīng)用需要基于頻率、剛度之間的關(guān)聯(lián)性來實現(xiàn)，首先對結(jié)構(gòu)進行檢測得到振動頻率，再以此計算得到與之相對應(yīng)的振動剛度，然后就可以分析得到梁的有效預(yù)應(yīng)力水平，并代入結(jié)構(gòu)中進行驗算。動力檢測技術(shù)具有應(yīng)用簡便、成本低廉的優(yōu)點，能夠以自振頻率作為媒介來評價結(jié)構(gòu)整體的可靠性。

3.2 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁局部破損檢測方法

不同于無損檢測，局部破損檢測是指在特定儀器的支持下，對結(jié)構(gòu)的局部進行損傷檢測，并以此判斷出結(jié)構(gòu)整體的性能。

（1）預(yù)應(yīng)力筋直接檢測技術(shù)。該技術(shù)需要在暴露的預(yù)應(yīng)力筋上安設(shè)傳感器獲取其應(yīng)力水平，并根據(jù)應(yīng)力數(shù)據(jù)展開分析。該技術(shù)雖然操作簡單，但由于測量設(shè)備與孔道之間存在一定程度的摩擦、擠壓，因此很容易導致測量數(shù)據(jù)與實際情況存在偏差。

（2）應(yīng)力釋放法。這一方法通過切割的方式來將結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力釋放出來，并對結(jié)構(gòu)的應(yīng)變情況進行測量，基于材料的本構(gòu)關(guān)系來得到應(yīng)力情況。對于精度要求較高的測量工作，一般可優(yōu)先采取釋放單點應(yīng)力的方法來完成，并對各項影響因素予以充分的考慮，降低環(huán)境條件等外界因素對檢測結(jié)果的影響。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁加固處理的措施

4.1 遵循加固施工原則

為了保障加固效果，加固作業(yè)應(yīng)當滿足以下幾點原則：能夠全面、客觀、詳細地評價橋梁的性能，尤其需要關(guān)注橋梁結(jié)構(gòu)的病害發(fā)展情況，并做好相應(yīng)的記錄，形成具有系統(tǒng)性的報告。其次，技術(shù)人員應(yīng)當結(jié)合檢測報告全方位分析橋梁的運載能力和安全情況，并總結(jié)其對橋梁耐久性、承載能力的影響。最后，在加固作業(yè)中還需要對附帶產(chǎn)生的成本、工期進行評估，考慮其對加固工程的影響。最后，在不改變橋梁整體結(jié)構(gòu)與受力體系的前提下，對其中的部分構(gòu)件進行優(yōu)化調(diào)整，充分提升橋梁的承載能力。

4.2 合理應(yīng)用加固處理技術(shù)

（1）粘鋼加固法。作為一項直接對結(jié)構(gòu)進行加固的方法，其可借助結(jié)構(gòu)膠在構(gòu)件的外表面粘貼鋼板，以此來在鋼板與混凝土結(jié)構(gòu)之間形成可靠的粘結(jié)力，提升混凝土結(jié)構(gòu)的強度。特別地，對于受彎狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件，可采用該技術(shù)在其受壓區(qū)附加鋼板，以此來增加受壓區(qū)高度并擴大受力面積，達到提升截面剛度、受彎承載力的目的。

（2）表面封閉法。1）表面涂抹法，一般應(yīng)用于開展程度較小的裂縫處理中，在其表面涂抹適量的樹脂能夠形成具有一定防護作用的膜結(jié)構(gòu)。在對開展寬度變化趨勢較大的裂縫處理作業(yè)中，可選用焦油環(huán)氧樹脂進行施工，該材料具有較為突出的追蹤性，能夠根據(jù)裂縫變化的情況做出適應(yīng)性的調(diào)整。若結(jié)構(gòu)上裂縫較為密集，且伴隨有明顯的老化、離析等病害，防護膜可以采用大面積涂抹的方式。2）表面噴砂法，在施工前首先需要針對開裂面進行鑿毛，并在其上再噴鋪一層砂漿作為保護，這一密實、穩(wěn)定的保護層，能夠發(fā)揮較好的修補作用。

（3）間接加固法。應(yīng)用間接加固法時，需要技術(shù)人員能夠借助預(yù)應(yīng)力鋼絞線、拉桿等外部構(gòu)件，來改變預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力分布情況，并以此改善應(yīng)力應(yīng)變相滯后的問題。外加的構(gòu)件經(jīng)過適當?shù)牟贾媚軌蚺c原有結(jié)構(gòu)形成一個整體，共同承擔外部作用，并有效提升其承載能力，同時對裂縫的開展起到一定的約束作用。經(jīng)由該方法完成的結(jié)構(gòu)改造，在受拉作用下水平桿件內(nèi)部將會產(chǎn)生軸，向力，并順著桿端錨固節(jié)點傳遞至構(gòu)件上，當混凝土構(gòu)件所受的壓力有偏心時還需要克服由此產(chǎn)生的附加彎矩，改善結(jié)構(gòu)整體的抗彎性能。

5 結(jié)束語

目前，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁已然成為了一項在交通運輸行業(yè)發(fā)揮著重要作用的基礎(chǔ)建設(shè)，但其在運營過程中不可避免地會出現(xiàn)各種各樣的病害，阻礙其預(yù)定功能的實現(xiàn)，這就要求相關(guān)技術(shù)人員能夠充分利用高新檢測技術(shù)，并采取合適的加固措施，以此來保障橋梁工程的質(zhì)量。

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