公路橋梁梁板工程常用試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

左楊

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)公路工程交通事業(yè)發(fā)展迅猛，預(yù)制T梁、小箱梁、空心板在公路橋梁建設(shè)中應(yīng)用廣泛，做好公路工程試驗(yàn)檢測(cè)工作是確保工程質(zhì)量的有效手段。通過(guò)科學(xué)的檢測(cè)和試驗(yàn)手段可以有效的檢驗(yàn)工程實(shí)體質(zhì)量，為我國(guó)交通建設(shè)保駕護(hù)航。本文針對(duì)目前應(yīng)用廣泛的預(yù)支梁板，介紹梁板檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用的必要性。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;預(yù)制梁;試驗(yàn)檢測(cè)

1 公路梁板試驗(yàn)檢測(cè)的應(yīng)用

公路工程具有規(guī)模大、投資額高的特點(diǎn)，兼之目前公路建設(shè)中橋梁比重越來(lái)越大，一般預(yù)支梁板在梁場(chǎng)批量生產(chǎn)，如何確保生產(chǎn)梁板技術(shù)、流程的可靠性，對(duì)梁板質(zhì)量進(jìn)行控制，通過(guò)試驗(yàn)手段檢測(cè)梁板質(zhì)量顯得尤為重要。通過(guò)檢測(cè)預(yù)制梁（板）的實(shí)際強(qiáng)度、剛度和受力性能，評(píng)定預(yù)制梁（板）的強(qiáng)度、剛度是否滿足設(shè)計(jì)要求。真實(shí)、客觀地反映工程質(zhì)量情況，評(píng)價(jià)工程質(zhì)量是否符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求，同時(shí)可以向業(yè)主方提交相關(guān)技術(shù)成果，積累技術(shù)資料，為后續(xù)工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

2 梁板試驗(yàn)檢測(cè)主要檢測(cè)參數(shù)

梁板試驗(yàn)檢測(cè)主要檢測(cè)參數(shù)有外觀質(zhì)量、結(jié)構(gòu)尺寸、混凝土保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度、單梁靜載試驗(yàn)（對(duì)抽檢梁板進(jìn)行靜載試驗(yàn)，對(duì)關(guān)鍵截面進(jìn)行應(yīng)力和撓度觀測(cè)，對(duì)試驗(yàn)荷載作用下各可能出現(xiàn)的裂縫及裂縫擴(kuò)展情況進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判定）、預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)性檢測(cè)。

3 檢測(cè)內(nèi)容

根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)、福建等地交通監(jiān)管部門(mén)要求和積累的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，一般建議每個(gè)預(yù)制場(chǎng)的每種構(gòu)件首批預(yù)制構(gòu)件前2片必檢，除首2片外依據(jù)業(yè)主要求或相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行抽檢，滿足檢測(cè)數(shù)量要求。

3.1 外觀質(zhì)量

主要通過(guò)人眼觀察，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的病害、缺陷的種類、位置、嚴(yán)重程度進(jìn)行記錄描述?；炷令A(yù)制梁（板）外觀質(zhì)量的一般要求：表面光滑平整、無(wú)蜂窩麻面、無(wú)水線、無(wú)銹跡、外觀整體顏色一致、無(wú)過(guò)振現(xiàn)象、模板接縫平整、無(wú)錯(cuò)臺(tái)漏漿現(xiàn)象。

3.2 結(jié)構(gòu)尺寸

預(yù)制梁（板）的尺寸，應(yīng)以設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的尺寸為基準(zhǔn)確定尺寸的偏差，依據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程》（JTG F80/1-2017）的要求，檢測(cè)方法和尺寸偏差的允許值不再贅述。

3.3 鋼筋保護(hù)層厚度

混凝土橋梁鋼筋保護(hù)層厚度目前一般采用電磁檢測(cè)方法進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。測(cè)前先了解有關(guān)圖紙資料，以確定鋼筋的種類和直徑，設(shè)定測(cè)量參數(shù)，將傳感器置于鋼筋所在位置正上方，讀取記錄保護(hù)層厚度值，測(cè)量完成進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算保護(hù)層厚度特征值，與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較。

根據(jù)檢測(cè)構(gòu)件或部位的鋼筋保護(hù)層厚度特征值Dne與設(shè)計(jì)值Dnd的比值，按《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）的規(guī)定確定鋼筋保護(hù)層厚度評(píng)定標(biāo)度。

3.4 混凝土強(qiáng)度

梁板混凝土強(qiáng)度采用回彈法或超聲回彈法檢測(cè)。按照規(guī)范要求選取測(cè)區(qū)、測(cè)點(diǎn)進(jìn)行回彈測(cè)量，在有代表性的位置上測(cè)量碳化深度值，測(cè)點(diǎn)數(shù)不應(yīng)小于梁（板）測(cè)區(qū)數(shù)的30%，取其平均值作為該測(cè)區(qū)的碳化深度值。當(dāng)碳化深度值大于2.0 mm，應(yīng)在每一測(cè)區(qū)測(cè)量碳化深度值。此步驟可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)果，若整體批次結(jié)果較合格值大，且對(duì)于新澆筑（齡期小于3月）與監(jiān)理方溝通協(xié)調(diào)降低碳化深度檢測(cè)頻次或省略該步驟。依據(jù)規(guī)范計(jì)算回彈值，按照測(cè)強(qiáng)曲線計(jì)算或查表得到混凝土強(qiáng)度。依據(jù)實(shí)測(cè)強(qiáng)度推定值或測(cè)區(qū)平均換算強(qiáng)度值，計(jì)算其推定強(qiáng)度勻質(zhì)系數(shù)Kbt或平均強(qiáng)度勻質(zhì)系數(shù)Kbm，按《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）的規(guī)定確定混凝土強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)度。

3.5 單梁靜載試驗(yàn)

（1）準(zhǔn)備工作。收集工程設(shè)計(jì)圖紙、采用Midas進(jìn)行計(jì)算分析，建立梁板模型，計(jì)算對(duì)應(yīng)荷載作用下梁板的理論變形及應(yīng)變。檢測(cè)應(yīng)在壓漿材料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度且不少于7 d后進(jìn)行。

（2）單梁靜載試驗(yàn)內(nèi)容。以設(shè)計(jì)荷載作為控制荷載，試驗(yàn)荷載效率ηq=Ss/（S×（1+μ））控制在0.95～1.05之間，通過(guò)Midas進(jìn)行計(jì)算分析，建立梁板模型，計(jì)算對(duì)應(yīng)荷載作用下梁板的理論變形及應(yīng)變，通過(guò)靜載試驗(yàn)，分析判定梁板承載能力。①應(yīng)變：在試驗(yàn)荷載作用下，通過(guò)測(cè)試控制截面的應(yīng)變，判定預(yù)制梁（板）的實(shí)際受力狀況是否符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。②撓度（變形）：在試驗(yàn)荷載作用下，通過(guò)測(cè)試控制截面的撓度（變形），判定預(yù)制梁（板）的實(shí)際剛度是否符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。③測(cè)定殘余值：試驗(yàn)荷載卸載后，測(cè)定殘余值，目的是測(cè)試預(yù)制梁（板）的變形恢復(fù)能力。④裂縫觀測(cè)：試驗(yàn)前、后和試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)梁結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)裂縫進(jìn)行觀測(cè)，以了解梁施工質(zhì)量和利于試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證預(yù)制梁（板）能否滿足結(jié)構(gòu)的正常使用要求。⑤其他異常觀測(cè)。

（3）測(cè)點(diǎn)布置。本次檢測(cè)主要布設(shè)應(yīng)變和撓度測(cè)點(diǎn)。①應(yīng)變測(cè)試截面主要為跨中截面，在集中荷載作用下，截面上、下緣的應(yīng)變與荷載增加應(yīng)是線性關(guān)系。在試驗(yàn)梁跨中斷面沿梁高布設(shè)若干個(gè)振弦式應(yīng)變計(jì)，用于觀測(cè)試驗(yàn)梁在各級(jí)荷載作用下的應(yīng)變（應(yīng)力）變化及其分布情況具體應(yīng)變計(jì)數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際酌情考慮。②撓度測(cè)試點(diǎn)布置在跨中、1/4、3/4、支點(diǎn)截面處。

（4）加載方法。根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果對(duì)梁體主要受力部位進(jìn)行靜載測(cè)試。一般采用千斤頂控制加載，千斤頂上利用預(yù)制梁作堆載提供反力，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)有足夠重量且較準(zhǔn)確、容易估計(jì)重量的堆載物可采用堆載法加載。分3～5級(jí)加載，卸載分二級(jí)（1/2、0）進(jìn)行。加載試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)位移（或應(yīng)變）、結(jié)構(gòu)整體和薄弱部位破損實(shí)行監(jiān)測(cè)，并將結(jié)果隨時(shí)匯報(bào)給指揮人員作為控制加載的依據(jù)。隨時(shí)將控制點(diǎn)位移與計(jì)算結(jié)果比較，如實(shí)測(cè)值超過(guò)計(jì)算值較多，則應(yīng)暫停加載，待查明原因再?zèng)Q定是否繼續(xù)加載。試驗(yàn)加載過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)注意加載后梁體下緣的反應(yīng)，記錄各數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生下列情況時(shí)，應(yīng)終止加載：①當(dāng)發(fā)生撓度大于理論計(jì)算值時(shí)。②當(dāng)梁體殘余撓度或鋼筋殘余應(yīng)變大于20%時(shí)。③如發(fā)生異常情況（如過(guò)大的裂縫產(chǎn)生、或新的裂縫產(chǎn)生并迅速發(fā)展等）。

（5）數(shù)據(jù)觀測(cè)要求。在荷載試驗(yàn)前檢查測(cè)點(diǎn)有效性，確保儀器能夠正常工作，每級(jí)荷載加載穩(wěn)定后進(jìn)行讀數(shù)，讀數(shù)完畢后進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，如數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，查明原因，待無(wú)誤后進(jìn)行下一級(jí)加載。每個(gè)工況加載應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，兩級(jí)加載時(shí)間間隔不能過(guò)長(zhǎng)，否則應(yīng)重新加載。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，應(yīng)采取有效措施盡可能減少人為因素和環(huán)境因素造成的影響，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（6）梁板靜載試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定。校驗(yàn)系數(shù)η應(yīng)包括應(yīng)變

（或應(yīng)力）校驗(yàn)系數(shù)及撓度校驗(yàn)系數(shù)，其值應(yīng)符合常見(jiàn)橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的應(yīng)變（或應(yīng)力）、撓度校驗(yàn)系數(shù)常值范圍。測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)位移（或應(yīng)變）與其理論值應(yīng)呈線性關(guān)系。主要控制截面應(yīng)變沿高度分布應(yīng)符合平截面假定。主要控制測(cè)點(diǎn)的相對(duì)殘余變形（或應(yīng)變）越小，說(shuō)明結(jié)構(gòu)越接近彈性工作狀況?！鱏p不宜大于20%，當(dāng)大于20%時(shí)，表明結(jié)構(gòu)的彈性狀態(tài)不佳，應(yīng)分析原因，必要時(shí)再次進(jìn)行荷載試驗(yàn)確定。試驗(yàn)荷載作用下裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）規(guī)定容許值，卸載后其擴(kuò)展寬度應(yīng)閉合到容許值的1/3。超過(guò)上條規(guī)定時(shí)，應(yīng)結(jié)合校驗(yàn)系數(shù)的計(jì)算結(jié)果，分析原因，采取措施。

3.6 孔道壓漿密實(shí)性

（1）檢測(cè)前準(zhǔn)備工作。收集工程設(shè)計(jì)圖紙、制孔工藝、注漿資料、施工記錄等，了解預(yù)應(yīng)力孔道位置走向、注漿工藝及注漿過(guò)程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象。檢測(cè)應(yīng)在注漿材料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后且壓漿7 d后進(jìn)行。

（2）定性、定位檢測(cè)。采用沖擊彈性波定性檢測(cè)法進(jìn)行對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道整體注漿密實(shí)性的定量判定。當(dāng)綜合注漿指數(shù)小于0.98時(shí)，進(jìn)行采用沖擊回波定位檢測(cè)法，進(jìn)行定位檢測(cè)。根據(jù)沖擊回波在構(gòu)件中的傳播時(shí)間來(lái)判定測(cè)點(diǎn)處預(yù)應(yīng)力孔道的注漿密實(shí)性。

（3）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。①對(duì)于沖擊彈性波定性檢測(cè)，應(yīng)在預(yù)應(yīng)力孔道兩端錨具和鋼束端部裸露狀態(tài)下進(jìn)行，錨具和出露的預(yù)應(yīng)力鋼束端部應(yīng)清潔、干凈。②對(duì)于沖擊回波定位檢測(cè)，應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、施工記錄，描繪出被測(cè)預(yù)應(yīng)力孔道走向及位置，將構(gòu)件表面用打磨機(jī)打磨平整，并清除表面浮漿。③沖擊彈性波定性檢測(cè)，傳感器軸線應(yīng)與預(yù)應(yīng)力鋼束走向平行，激振方向與預(yù)應(yīng)力鋼束走向平行;沖擊回波定位檢測(cè)，傳感器前端應(yīng)與構(gòu)件表面密切接觸，避免點(diǎn)接觸或線接觸，激振方向應(yīng)與構(gòu)件表面垂直。④沖擊彈性波定性檢測(cè)，在預(yù)應(yīng)力孔道兩端分別激振檢測(cè);沖擊回波定位檢測(cè)，應(yīng)沿預(yù)應(yīng)力孔道走向逐點(diǎn)檢測(cè)，測(cè)點(diǎn)間距宜為10 cm，激振點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)間距宜為5 cm。⑤每次激振采集數(shù)據(jù)前，應(yīng)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行歸零標(biāo)定。每次保存數(shù)據(jù)前，應(yīng)對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行判斷，當(dāng)自動(dòng)采集波形起振明顯、無(wú)毛刺時(shí)，方可保存。⑥梁（板）檢測(cè)前，應(yīng)對(duì)該梁場(chǎng)梁（板）正常混凝土區(qū)域無(wú)孔道位置及孔道未注漿處沖擊回波的傳播波速及傳播時(shí)間進(jìn)行標(biāo)定。如現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法標(biāo)定，可采用經(jīng)驗(yàn)值。⑦當(dāng)噪聲較大時(shí)，采用信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)重新進(jìn)行檢測(cè)，提高信噪比，當(dāng)信號(hào)一致性較差時(shí)，應(yīng)分析原因，排除人為和儀器等干擾因素，重新檢測(cè)。

（4）數(shù)據(jù)分析與判定。沖擊彈性波定性檢測(cè)結(jié)果采用綜合注漿指數(shù)If進(jìn)行判定。沖擊回波定位檢測(cè)結(jié)果采用沖擊回波實(shí)際傳播時(shí)間t與正?；炷羺^(qū)域無(wú)預(yù)應(yīng)力孔道位置處及預(yù)應(yīng)力孔道未注漿位置處沖擊回波的標(biāo)定傳播時(shí)間ts、tw間的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行判斷。

4 結(jié)語(yǔ)

公路橋梁預(yù)制梁板常見(jiàn)梁型有8 m、13 m、16 m預(yù)制空心板，20 m、30 m、40 m預(yù)制箱梁，均為高等級(jí)公路橋梁建設(shè)中的常用形式，其設(shè)計(jì)理論成熟，施工經(jīng)驗(yàn)豐富，因此，從技術(shù)方面來(lái)看，在結(jié)構(gòu)分析、組織實(shí)施等方面不存在明顯難點(diǎn)。但要切實(shí)做好試驗(yàn)檢測(cè)工作，必須將試驗(yàn)過(guò)程的每一個(gè)階段的細(xì)節(jié)都作為重點(diǎn)，落實(shí)到位，才能有一個(gè)真實(shí)的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果得出科學(xué)的決策依據(jù)。

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