路橋工程的試驗檢測技術(shù)

黃 燕，安建鑫，李 哲

(許昌華盛公路工程檢測有限公司，河南 許昌 461000)

0 引言

近年來，路橋工程質(zhì)量備受關(guān)注，為了保障車輛通行安全，需要重視路橋工程試驗檢測工作。路橋檢測是指利用先進的檢測儀器和技術(shù)工藝，檢測路橋的使用性能、質(zhì)量等。通過試驗檢測技術(shù)，可以及時掌握路橋工程的使用情況，找出病害問題，為路橋加固維修奠定良好的基礎(chǔ)。為此，必須掌握路橋工程試驗檢測技術(shù)要點，規(guī)范檢測工藝流程，只有這樣才能讓路橋工程質(zhì)量有保證，提高工程的安全性，延長路橋工程的使用壽命。

1 路橋工程試驗檢測的作用

作為道路網(wǎng)中的重要一員，路橋工程是否通暢、行車是否安全極為關(guān)鍵。為此，必須做好路橋工程試驗檢測工作，目前，在路橋工程試驗檢測當中，重點在于檢測橋梁上部承重結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及橋面系等。上部承重結(jié)構(gòu)往往檢測項目的病害位置、范圍大小、危害程度等，常見檢測項目有表面病害，如混凝土蜂窩、孔洞、剝落等。變形位移檢測時，重點檢測是否存在結(jié)構(gòu)變位，是否需要校核跨中撓度等。在橋梁上部承重結(jié)構(gòu)表面裂縫檢測當中，檢測內(nèi)容包括：斜裂縫、豎向裂縫、水平裂縫等。通過路橋工程試驗檢測，可以起到以下作用。

1)做好路橋檢測工作，不僅可以詳細了解路橋工程主體結(jié)構(gòu)的實際情況，同時還可以掌握其上附屬的構(gòu)造物使用性能，能夠準確判斷病害的性質(zhì)和嚴重程度，綜合評估路橋工程的使用狀態(tài)。

2)做好路橋檢測工作，可以全面評估路橋工程當前的狀態(tài)，能夠根據(jù)評定結(jié)果，準確了解路橋工程的安全等級，科學評價工程的質(zhì)量和承載能力，并提出相應的加固維修方案。

3)做好路橋檢測工作，可以獲取最新、最準確的路橋工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將其納入到工程數(shù)據(jù)庫當中，為后期維修養(yǎng)護提供客觀、準確的數(shù)據(jù)補充，這對于路橋工程養(yǎng)護意義重大。

2 工程概況

某路橋改建工程，為四跨預應力混凝土連續(xù)梁橋，跨徑布設(shè)情況如：33+45+45+33 m，采用單箱雙室的箱梁截面，邊腹板、中腹板分別采用斜腹板和直腹板。在確定墩頂斜腹板厚度時，需要重點考慮抗剪需求。當前本工程已通車運營多年，施工時，橋梁采取了滿堂支架灌注法，經(jīng)過多年行車荷載和自然因素的反復作用，橋梁承載力是否仍可滿足安全狀態(tài)需求是當前考慮的重點。為此，對本橋梁進行了動載試驗檢測，從而確定其承載力，確保工程質(zhì)量。

3 動載試驗概述

橋梁結(jié)構(gòu)在很多外界動荷載作用下，會出現(xiàn)振動情況，如地震、風、車輛等。在橋梁結(jié)構(gòu)中，振動分析是十分關(guān)鍵的一個檢測重點，但影響橋梁結(jié)構(gòu)振動的因素很多，為了更好地解決此類問題，需要進行動載試驗。測試方向不同，則測試內(nèi)容也會有所區(qū)別，測試方向為動荷載的動力特性時，測試內(nèi)容則在力數(shù)值、方向和頻率方面；若測試方向為橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性，測試內(nèi)容則在阻尼比、振型和自振頻率方面。通過動載試驗，可以獲取重要的參數(shù)。目前，在橋梁動載試驗當中，所選用的試驗方法很多，常見的有行車激振法、環(huán)境隨機激振法、跳車激振法等。

1)行車激振法。按照既定速度，行駛中的汽車從橋面駛離后，橋梁結(jié)構(gòu)仍存在一定余振現(xiàn)象，此時通過儀器設(shè)備獲取余振信號，從而取得橋梁結(jié)構(gòu)自振特性參數(shù)。該試驗檢測法，多用于較小尼阻的橋梁工程當中。同時，還需要與行車動力響應試驗同時使用，確保試驗的可行性。為了確保測量的余振信號準確，一般需要在不同車速下完成，也可以將障礙物布設(shè)到橋梁一些特征截面上，以此達到提高信號的目的。在行車激振法應用當中，不可避免需要計算沖擊系數(shù)，沖擊系數(shù)計算是指計算橋面無障礙行車下的動撓度時程曲線。跨徑較小的橋梁，一旦出現(xiàn)直接求取法誤差較大的情況，必須根據(jù)實際情況，利用數(shù)字低通濾波法獲取最大靜撓度、應變。若橋梁跨徑過大，再加上受到現(xiàn)場條件因素的影響，可以通過檢測儀器先確定動應變的時程曲線，隨后按照曲線上的波形進行沖擊系數(shù)計算。

2)環(huán)境隨機激振法。也被稱為脈動法，在采用該試驗檢測法時，需要管制交通，在無車輛通行的情況下完成。同時，對于橋梁周圍也有嚴格的要求，不得出現(xiàn)其他振源，以此對某種激勵下橋梁的反應進行準確測定，獲取橋梁振動參數(shù)。在樣本過長的情況下，能量很容易出現(xiàn)不均勻情況，此時應進行樣本平均值計算。當需要試驗檢測的橋型屬于較低自振頻率時，比如懸索橋、斜拉橋等，所需的測試時間會更長，要求在30 min以上，這樣才能保證檢測結(jié)果準確、有效。若橋梁屬于跨徑較小的橋型，此類橋梁具有較強振動敏感性，可適當縮短檢測時間。一般來講，環(huán)境激振法多適用于大跨度柔性橋梁。

3)跳車激振法。將三角形墊塊布設(shè)到橋面，將其作為障礙物。當汽車由墊塊上通過后，車輪下落時，必定會對橋梁結(jié)構(gòu)形成一定沖擊，出現(xiàn)橋梁振動現(xiàn)象。此類試驗檢測法，多用于較大剛度的橋梁，也可以用于振動較小或不容易振動的橋梁。采用跳車激振法，若車輛重量不同，則所得到的檢測結(jié)果也會存在很大差異，這種情況下，需要及時修正車身自重，從而確保檢測結(jié)果的準確性。根據(jù)本工程實際情況，最終決定采取行車激振法進行橋梁動載試驗檢測分析。

4 動載試驗方案及分析

在本次試驗中，需要根據(jù)工程實際情況，配備合理的試驗檢測儀器設(shè)備，準確確定測試參數(shù)、量測范圍和測試精度。在行車試驗中，為檢測汽車通行時，所產(chǎn)生的橋梁振動響應情況，在試驗當中，采取不同車速進行分析，車速共分為5個檔次，即10 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h。根據(jù)工程試驗要求，為了準確反映出橋梁的性能，可選取跨中截面作為本試驗的測點。全橋測試加載工況為10-11軸跨中截面(C-C)、10-11軸1/4截面(D-D)并確定測點位置。通過試驗分析，可獲取行車時，各測點響應幅值、最大動位移、沖擊系數(shù)具體如表1所示。

表1 不同行車速度下的動載試驗數(shù)據(jù)

由此可見，在跨中和L/4測點中，當行車速度為50 km/h時，橋梁振動最大，即伴隨行車速度的不斷提升，橋梁振幅越來越大。同時，隨著行車速度的提升，橋梁實測沖擊系數(shù)也會隨之增長，根據(jù)試驗檢測可知，當行車速度在30 km/h時，實測沖擊系數(shù)為0.19，根據(jù)計算可得，不同車速下的實測沖擊系數(shù)平均值為0.19，基本上與設(shè)計值相符。由試驗檢測結(jié)果可知，相比正常值，所得沖擊系數(shù)較大，說明橋面平整度較差，在日常維修養(yǎng)護當中，需要注重橋面平整性，盡可能降低沖擊效應。

5 結(jié)語

路橋是綜合交通運輸系統(tǒng)的重要組成部分，是衡量一個國家、一個地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要指標。隨著交通量的持續(xù)增長，路橋項目里程和數(shù)量隨之增多，路橋病害問題也愈加嚴重，甚至威脅到了人們出行的安全。為了保障路橋工程運營安全，必須重視路橋試驗檢測技術(shù)的合理應用，采取科學、有效的措施，提高路橋試驗檢測水平。本文基于具體案例，提出了動載試驗法，并在全面了解動載試驗法常用方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實際，最終采用了行車激振法。在具體試驗中，采取5類不同車速條件，具體分析了橋梁的最大振幅、最大動位移及沖擊系數(shù)，相比正常值，所得沖擊系數(shù)較大，要求重視橋面的平整性，采取有效措施提高橋面平整度，以此提高橋梁結(jié)構(gòu)承載力，延長橋梁工程服務壽命。