混凝土橋梁檢測技術(shù)及其新發(fā)展

梁開波

摘要：近年來，交通事業(yè)發(fā)展迅速，全面提升公路橋梁的安全性是保證我國交通運(yùn)輸安全的關(guān)鍵，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)公路橋梁運(yùn)營期間的技術(shù)狀況檢查，以確保橋梁安全運(yùn)營。本文首先對(duì)橋梁檢測技術(shù)應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行具體分析，然后研究了混凝土橋梁現(xiàn)階段常用的檢測技術(shù)，以此作為基礎(chǔ)，對(duì)混凝土橋梁檢測技術(shù)的新發(fā)展進(jìn)行闡述，以期可以有效地對(duì)橋梁進(jìn)行更加完善地檢測，保證橋梁的安全運(yùn)營。

關(guān)鍵詞：混凝土橋梁;檢測技術(shù);無損檢測

引言

公路橋梁經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)營，各橋梁構(gòu)件必然會(huì)出現(xiàn)各種缺損病害，原因是多方面的，一是施工因素導(dǎo)致的先天缺陷，如蜂窩、麻面等，二是由于荷載或環(huán)境作用所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)單元體破壞現(xiàn)象，并致使結(jié)構(gòu)受力性能或材質(zhì)性能發(fā)生不可逆的變化。除此以外，在我國交通建設(shè)不斷向前發(fā)展的背景下，交通運(yùn)輸?shù)闹黧w物數(shù)量也不斷增大，且增速越來越快，這對(duì)橋梁負(fù)荷能力的要求也越來越高，一些使用時(shí)間較長的橋梁會(huì)不堪重負(fù)加快損壞的速度。給公路橋梁安全運(yùn)營造成一定的威脅，因此，管養(yǎng)者需要實(shí)時(shí)掌握橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況，這樣對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康體檢就顯得非常有必要了。

1橋梁檢測的必要性

橋梁是道路工程上一種常見的、重要的構(gòu)筑物，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，有著重要的價(jià)值。建設(shè)期，首先需要對(duì)原材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測，可以提升建設(shè)質(zhì)量，保證建設(shè)項(xiàng)目符合現(xiàn)實(shí)需求，同時(shí)可以準(zhǔn)確判斷施工材料的技術(shù)指標(biāo)，減少施工材料的浪費(fèi)，最大限度發(fā)揮施工材料的性能。其次，道路與橋梁建設(shè)中，引進(jìn)了不少新型建筑材料，若想保證新型材料的有效使用，則應(yīng)該加強(qiáng)材料的檢測，便于提升新材料的生態(tài)環(huán)保價(jià)值，減少對(duì)環(huán)境的污染以及消除安全威脅等。再次，眾所周知，橋梁施工工藝較為復(fù)雜煩瑣，在實(shí)際施工中需要運(yùn)用到不同種類、不同規(guī)格、不同樣式的組件。因此，在施工進(jìn)程中應(yīng)該合理制定規(guī)劃檢測施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于施工中存在的不足與弊端，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)解決。運(yùn)營期對(duì)橋梁開展的橋梁檢查，是對(duì)公路橋梁構(gòu)造物進(jìn)行周期性的檢查，系統(tǒng)地掌握其技術(shù)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢以及相關(guān)環(huán)境的變化，找出產(chǎn)生缺陷和損傷的主要原因，分析和評(píng)價(jià)其對(duì)橋梁使用功能和承載能力的影響，為橋梁維修加固設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)和依據(jù)，也是保證橋梁安全運(yùn)營的重要手段。

2混凝土橋梁的檢測技術(shù)

2.1靜載試驗(yàn)方法

靜載試驗(yàn)是按照預(yù)定的試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)方案，將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，觀測橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參數(shù)的試驗(yàn)項(xiàng)目，然后根據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標(biāo)，判斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用功能，評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。靜載試驗(yàn)一般包括三個(gè)階段，即橋梁結(jié)構(gòu)的考察與試驗(yàn)工作準(zhǔn)備階段、加載試驗(yàn)與觀測階段、測試結(jié)果的分析總結(jié)階段。試驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，主要是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的一些技術(shù)資料的搜集，如橋梁設(shè)計(jì)文件、施工記錄、橋梁養(yǎng)護(hù)與維修方面的記錄等，其次是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場外觀檢查，對(duì)試驗(yàn)橋梁的現(xiàn)狀做出宏觀判斷，選取試驗(yàn)孔，進(jìn)行理論分析計(jì)算，確定試驗(yàn)荷載的加載效率，對(duì)試驗(yàn)荷載進(jìn)行分級(jí)，布置加載位置及加載重量，計(jì)算出各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)各測點(diǎn)的反應(yīng)如位移、應(yīng)變等。加載與觀測階段，本階段是整個(gè)檢測工作的中心環(huán)節(jié)，是在各項(xiàng)工作就緒的基礎(chǔ)上，按照預(yù)設(shè)的試驗(yàn)方案與試驗(yàn)程序，利用適宜的設(shè)備進(jìn)行加載，應(yīng)用各種測試儀器，觀測試驗(yàn)結(jié)構(gòu)受力后的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如撓度、應(yīng)變、裂縫寬度等，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場分析比較，判斷結(jié)構(gòu)受力是否正常，是否進(jìn)行下一級(jí)加載。測試結(jié)果分析總結(jié)階段是對(duì)原始測試資料進(jìn)行綜合分析的過程，對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析處理，按照相關(guān)規(guī)范對(duì)檢測對(duì)象做出科學(xué)的判斷與評(píng)價(jià)，形成橋梁靜載試驗(yàn)報(bào)告。

2.2動(dòng)載試驗(yàn)方法

橋梁動(dòng)載試驗(yàn)是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，測定橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)等參量的試驗(yàn)項(xiàng)目，從而宏觀判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、運(yùn)營性能。常用激振方法包括自振法、強(qiáng)迫振動(dòng)法和脈動(dòng)法。自振法是使橋梁產(chǎn)生有阻尼的自由衰減振動(dòng)，測試與記錄其振動(dòng)曲線，一般可采用突加荷載（即所謂的跳車試驗(yàn)）和突卸荷載兩種方法。強(qiáng)迫振動(dòng)是利用專門的激振儀器，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)施加激振力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，通過改變激振力的頻率而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，在實(shí)際檢測工作中，常采用試驗(yàn)車輛以不同的行車速度通過橋梁來實(shí)現(xiàn)，簡稱“跑車試驗(yàn)”。脈動(dòng)法是利用被測橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的微小而不規(guī)則的振動(dòng)來確定橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性的方法，它能明顯的反映結(jié)構(gòu)的固有頻率。

2.3承載能力檢算法

對(duì)在役橋梁的承載能力評(píng)定除了以上兩種方法外，現(xiàn)階段我們采用最多的就是對(duì)橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算，評(píng)定其現(xiàn)有的承載能力。所謂的檢算法，即通過對(duì)橋梁進(jìn)行外觀檢查，對(duì)橋梁缺損狀況進(jìn)行評(píng)定，橋梁材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行評(píng)定，在對(duì)橋梁驗(yàn)算時(shí)，引入橋梁檢算系數(shù)、承載能力惡化系數(shù)、截面折減系數(shù)和活載修正系數(shù)分別對(duì)極限狀態(tài)方程中的結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)和荷載效應(yīng)進(jìn)行修正，并通過比較判定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力狀況。其中承載能力惡化系數(shù)，主要考慮橋梁缺損狀況、材質(zhì)強(qiáng)度和自振頻率三個(gè)檢測指標(biāo);惡化系數(shù)主要考慮：橋梁缺損狀況、鋼筋銹蝕電位、混凝土電阻率、混凝土碳化狀況、鋼筋保護(hù)層厚度、氯離子含量、混凝土強(qiáng)度7個(gè)檢測指標(biāo);截面折減系數(shù)依據(jù)材料風(fēng)化、碳化、物理與化學(xué)損傷三項(xiàng)檢測指標(biāo);活載修正系數(shù)主要根據(jù)橋梁運(yùn)營荷載的調(diào)查統(tǒng)計(jì)情況，從典型代表交通量、大噸位車輛混入率和軸荷分布情況三個(gè)方面進(jìn)行綜合修正確定。

3未來橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展探討

3.1關(guān)于橋梁無損傷檢測技術(shù)

以前的檢測技術(shù)依靠試驗(yàn)和工作人員在現(xiàn)場的檢測，必要時(shí)還要采用混凝土檢測和超聲波測試等特殊手段。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代下，無損檢測技術(shù)誕生了，打破了傳統(tǒng)技術(shù)僵持的局面，在此技術(shù)的刺激下，許多新型的檢測方法手段不斷被創(chuàng)造出來，使得無損檢測的技術(shù)逐漸多元化、系統(tǒng)化。如今，科研人員提出了許多有別于傳統(tǒng)技術(shù)的方法，以便更全面、準(zhǔn)確地評(píng)估橋梁的破壞性。其中一部分手段已被廣泛傳播和成功應(yīng)用。例如，在測量橋梁下部結(jié)構(gòu)撓度時(shí)，可以用到激光雷達(dá);要查看橋體上的變形程度，可以使用全息干涉儀和激光斑紋;磁漏攝動(dòng)能夠成功檢測鋼索、鋼梁以及混凝土中的鋼筋;波紋管注漿情況檢測，可以采用沖擊回波法、探地雷達(dá)法，可以判斷缺陷及其深度和灌漿密實(shí)程度等。

3.2利用光纖應(yīng)變檢測技術(shù)

光纖應(yīng)變檢測技術(shù)的應(yīng)用原理是通過一些特定物理量敏感特性，借助光纖將外界物理量直接轉(zhuǎn)化為可測量的光信號(hào)。在道路與橋梁檢測中，運(yùn)用光纖檢測技術(shù)，可以對(duì)橋梁鋼鎖的預(yù)應(yīng)力、連續(xù)混凝土內(nèi)應(yīng)力、鋼索的索力、應(yīng)變特性等進(jìn)行全面的檢測，由此形成光纖智能橋梁。相較于過去的傳感器來說，光纖應(yīng)變傳感器本身的應(yīng)用范圍較廣，其不受任何環(huán)境的束縛，具有耐高壓、耐腐蝕、絕緣性較強(qiáng)的特征。即使在一些易燃易爆炸的環(huán)境中，仍然可以保持正常檢測，同時(shí)光纖檢測技術(shù)本身的重量較輕、占據(jù)體積較小、精準(zhǔn)度極高，具有較強(qiáng)的使用價(jià)值。

結(jié)語

在現(xiàn)階段，我國橋梁檢測技術(shù)領(lǐng)域仍存在一定不足，但隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，正是在這種時(shí)代背景下，我國橋梁檢測技術(shù)才逐漸走向成熟和完善。因此，只有將更多的精力投入到技術(shù)創(chuàng)新中，才能更好地推動(dòng)混凝土橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展。

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