道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)用研究

摘要 為保障道路橋梁交通安全，提高道路橋梁質(zhì)量檢測(cè)的可靠性，該文研究了道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)用。通過(guò)綜合運(yùn)用手持式激光測(cè)距儀、車載激光掃描儀及其他設(shè)備進(jìn)行外觀檢測(cè)，評(píng)估了道路橋梁的平整度與結(jié)構(gòu)完整性等指標(biāo)；采用超聲波檢測(cè)技術(shù)精確測(cè)量了橋梁內(nèi)部裂縫寬度，以揭示結(jié)構(gòu)潛在的內(nèi)部缺陷；同時(shí)，利用回彈法測(cè)試了混凝土材料的抗壓強(qiáng)度，全面評(píng)估了材料性能。經(jīng)應(yīng)用研究可知：所檢測(cè)道路橋梁的平整度達(dá)到2 mm，撓度為5 mm，支座存在輕微磨損；內(nèi)部裂縫寬度均在安全范圍內(nèi)；混凝土材料的抗壓強(qiáng)度普遍高于23 MPa。該試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)為有效評(píng)估道路橋梁運(yùn)營(yíng)質(zhì)量提供了技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 道路橋梁；試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)；裂縫寬度；回彈法

中圖分類號(hào) U446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）21-0127-03

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加速和交通網(wǎng)絡(luò)的不斷拓展，道路橋梁作為連接城市與鄉(xiāng)村、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其安全性、耐久性和通行能力日益受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。然而，在長(zhǎng)期服役過(guò)程中，道路橋梁不可避免地會(huì)受到自然環(huán)境、車輛荷載、材料老化等多種因素的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能逐漸退化，甚至出現(xiàn)安全隱患[1]。因此，對(duì)道路橋梁進(jìn)行定期、科學(xué)地試驗(yàn)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在問(wèn)題，對(duì)于保障交通安全、延長(zhǎng)橋梁使用壽命具有重要意義[2]。

道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)作為評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)性能、確保橋梁安全運(yùn)營(yíng)的重要手段，近年來(lái)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。然而，由于橋梁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多樣性，以及檢測(cè)環(huán)境的限制和干擾，如何準(zhǔn)確、高效地開(kāi)展道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)工作，成為當(dāng)前研究的重要課題[3]。該文針對(duì)某高等級(jí)公路上的鋼筋混凝土橋梁，探討了道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的要點(diǎn)及應(yīng)用。通過(guò)該研究，期望能夠進(jìn)一步提高檢測(cè)工作的精度和效率，為橋梁的安全運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)維修提供更加可靠的技術(shù)支持。

1 道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)研究

1.1 道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)范圍分析

在針對(duì)道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，該文對(duì)道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)范圍進(jìn)行研究，以此全面地、系統(tǒng)地評(píng)估道路橋梁的實(shí)際狀況，確保其安全性、耐久性和功能性。道路橋梁的試驗(yàn)檢測(cè)范圍通常包括以下幾個(gè)方面：

（1）道路橋梁的外觀檢測(cè)：道路橋梁的外觀檢測(cè)不僅涉及對(duì)橋梁整體形態(tài)的細(xì)致觀察，以推斷其受力分布及潛在的高應(yīng)力、撓度集中區(qū)域，還涵蓋了對(duì)橋梁各組成部分——上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施的逐一審視。在外觀檢測(cè)中，需特別聚焦于跨中區(qū)域的撓度問(wèn)題、結(jié)構(gòu)的完整性、路面平整度等多項(xiàng)指標(biāo)[4]。一旦發(fā)現(xiàn)橋梁存在病害跡象，應(yīng)立即進(jìn)行深入分析，追溯病害產(chǎn)生的根本原因。

（2）道路橋梁的內(nèi)部缺陷檢測(cè)：典型的內(nèi)部缺陷包括混凝土內(nèi)部的蜂窩狀結(jié)構(gòu)、侵蝕通道及孔洞，這些病害雖不顯于表面，卻往往預(yù)示著材料劣化或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，進(jìn)而影響道路橋梁的正常使用與安全性能[5]。雷達(dá)檢測(cè)和超聲波檢測(cè)等先進(jìn)手段，能夠在不破壞結(jié)構(gòu)完整性的前提下，深入混凝土、鋼材等內(nèi)部，探測(cè)并定位隱藏的缺陷。這些技術(shù)不僅適用于混凝土內(nèi)部的空洞、不密實(shí)區(qū)域檢測(cè)，還能有效識(shí)別鋼材內(nèi)部的裂紋、腐蝕狀況。在實(shí)施內(nèi)部缺陷檢測(cè)時(shí)，關(guān)鍵在于全面覆蓋可能的問(wèn)題區(qū)域，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行細(xì)致分析。通過(guò)綜合應(yīng)用多種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以有效檢測(cè)出道路橋梁的內(nèi)部缺陷，通過(guò)及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，可以確保公路橋梁的安全運(yùn)營(yíng)與長(zhǎng)期使用。

（3）道路橋梁的材料性能檢測(cè)：隨著建筑材料技術(shù)的持續(xù)革新，道路橋梁建設(shè)領(lǐng)域迎來(lái)了材料的多樣化。由于混凝土的性能并非一成不變，隨時(shí)間的流逝會(huì)逐漸變化，因此，在橋梁建設(shè)過(guò)程中，預(yù)留混凝土試塊以監(jiān)控其長(zhǎng)期強(qiáng)度變化已成為標(biāo)準(zhǔn)做法[6]。若試塊缺失，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)便成為評(píng)估混凝土強(qiáng)度的有效替代方案。在公路橋梁材料及力學(xué)性能的綜合檢測(cè)體系中，通過(guò)對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)，可以為工程安全、耐久性的提升提供科學(xué)依據(jù)。

1.2 道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)分析

針對(duì)上述分析結(jié)果，可以看出在進(jìn)行道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，通過(guò)對(duì)道路橋梁外觀、內(nèi)部缺陷以及材料性能的試驗(yàn)檢測(cè)，即可分析道路橋梁的質(zhì)量，為此，該文對(duì)道路橋梁外觀、內(nèi)部缺陷以及材料分別設(shè)計(jì)不同的試驗(yàn)檢測(cè)方法，以確保充分完成道路橋梁安全性分析。

1.2.1 道路橋梁試驗(yàn)外觀檢測(cè)方法研究

參考《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG 5120—2021）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)道路橋梁的具體狀況，運(yùn)用一系列高精度、非接觸式的檢測(cè)工具來(lái)執(zhí)行全面的橋梁外觀質(zhì)量檢測(cè)，確保檢測(cè)過(guò)程符合規(guī)范要求。利用手持式激光測(cè)距儀結(jié)合三維掃描技術(shù)，獲得路面三維輪廓數(shù)據(jù)，從而精確地評(píng)估平整度。結(jié)合車載激光掃描儀的大范圍掃描能力與雷達(dá)檢測(cè)儀的深層探測(cè)功能，對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)（如梁板、橋面鋪裝）及下部結(jié)構(gòu)（如橋墩、支座）進(jìn)行綜合檢測(cè)，從而分析橋梁結(jié)構(gòu)完整性。采用高精度全站儀或激光位移傳感器，結(jié)合已知基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)橋梁的撓度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)，還應(yīng)用其他無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，充分檢測(cè)道路橋梁的外觀質(zhì)量，以此保障道路橋梁外觀檢測(cè)效率。

1.2.2 道路橋梁內(nèi)部缺陷檢測(cè)方法研究

利用超聲波檢測(cè)法評(píng)估道路橋梁內(nèi)部裂縫缺陷情況，該技術(shù)核心在于通過(guò)超聲波發(fā)射器向橋梁內(nèi)部發(fā)射固定長(zhǎng)度與頻率的超聲波脈沖。這些聲波在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播過(guò)程中，其波散、衰減等特性會(huì)被高靈敏度的接收器精確捕捉并分析。超聲波在遭遇橋梁內(nèi)部的缺陷（如裂縫、空洞等）或結(jié)構(gòu)界面時(shí)，會(huì)發(fā)生明顯的反射現(xiàn)象，形成反射波。這一過(guò)程中，橋梁材料的介質(zhì)特性（如密度、彈性模量等）會(huì)直接影響聲波的傳輸速度，進(jìn)而引發(fā)頻率偏移和振幅變化。通過(guò)對(duì)比發(fā)射波與接收到的反射波之間的這些差異，可以科學(xué)地推斷出橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在缺陷及其具體狀況。相較于其他檢測(cè)手段，超聲波檢測(cè)法以其非接觸性、非破壞性、高精度及高安全性而著稱。該技術(shù)無(wú)須破壞橋梁結(jié)構(gòu)，即可深入內(nèi)部進(jìn)行細(xì)致檢測(cè)，有效規(guī)避了傳統(tǒng)檢測(cè)方法可能帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)與結(jié)構(gòu)損傷。圖1為該超聲波檢測(cè)法對(duì)道路橋梁內(nèi)部裂縫的檢測(cè)過(guò)程。

1.2.3 道路橋梁的材料性能檢測(cè)方法研究

該文運(yùn)用了回彈法這一非破壞性測(cè)試技術(shù)，以評(píng)估道路橋梁中混凝土的抗壓強(qiáng)度特性。具體而言，回彈法運(yùn)用了回彈儀的工作原理，即通過(guò)彈簧驅(qū)動(dòng)的重錘，經(jīng)由彈擊桿迅速?zèng)_擊混凝土表面，隨后依據(jù)重錘反彈的距離這一關(guān)鍵參數(shù)，作為與混凝土強(qiáng)度緊密相關(guān)的指標(biāo)，進(jìn)而間接推導(dǎo)出其抗壓強(qiáng)度。在實(shí)施過(guò)程中，為確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性，在道路橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)表面上選定多個(gè)具有代表性的測(cè)試區(qū)域，每個(gè)選定區(qū)域均獨(dú)立采集了16個(gè)回彈值數(shù)據(jù)點(diǎn)。為了剔除可能由異常因素導(dǎo)致的極端值影響，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)分析的可靠性，研究采取了去極值策略，即排除了每組數(shù)據(jù)中的三個(gè)最高值與三個(gè)最低值。隨后，基于剩余更為穩(wěn)定的10個(gè)回彈值樣本，進(jìn)行了深入的統(tǒng)計(jì)分析與處理。具體平均回彈值可通過(guò)公式（1）進(jìn)行計(jì)算：

Rm=∑ 10 i=1Ri 10 （1）

式中：Rm——測(cè)區(qū)平均回彈值；Ri——第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的回彈值。結(jié)合計(jì)算得到的平均回彈值，可采用公式（2）計(jì)算出被測(cè)區(qū)域混凝土的抗壓強(qiáng)度：

fcu=α×Rm?β （2）

式中：α、β——混凝土類型、齡期的試驗(yàn)系數(shù)；fcu——混凝土抗壓強(qiáng)度估計(jì)值（MPa）。

2 道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究

2.1 工程案例

針對(duì)某高等級(jí)公路上的鋼筋混凝土橋梁展開(kāi)道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究，其全長(zhǎng)為205 m，寬度設(shè)定為9 m，設(shè)計(jì)采用了多跨簡(jiǎn)支雙T形結(jié)構(gòu)，這一設(shè)計(jì)確保了橋梁的穩(wěn)固與承載能力。橋梁的上部結(jié)構(gòu)由精心布置的16跨混凝土簡(jiǎn)支雙T形梁組成，這些構(gòu)件共同支撐起整個(gè)橋梁的通行功能。鑒于該橋梁已歷經(jīng)多年的運(yùn)營(yíng)服務(wù)，近期發(fā)現(xiàn)公路路面區(qū)域出現(xiàn)了顯著的裂縫現(xiàn)象。為了全面、深入地掌握橋梁當(dāng)前的健康狀況與整體性能，決定對(duì)橋梁的鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)實(shí)施一系列專業(yè)的試驗(yàn)檢測(cè)措施。此次檢測(cè)旨在通過(guò)科學(xué)的方法，對(duì)橋梁進(jìn)行全面的評(píng)估，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷橋梁的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，為后續(xù)可能的維護(hù)、加固或改造工作提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

2.2 外觀試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

分別采用不同無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，對(duì)道路橋梁外觀進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，以獲取橋梁外觀運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，從而評(píng)估橋梁質(zhì)量，具體試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

通過(guò)表1可知，在該文研究的道路橋梁外觀試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)分析下，該道路橋梁的結(jié)構(gòu)完整性符合合格標(biāo)準(zhǔn)，仍然可以繼續(xù)運(yùn)營(yíng)，其中，路面平整度檢測(cè)結(jié)果為2 mm，橋梁撓度為5 mm，均處于正常范圍。而橋梁支座存在輕微磨損，鋼筋銹蝕速率為0.1 mm/年，這是橋梁長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)所導(dǎo)致的，不會(huì)對(duì)橋梁安全性造成嚴(yán)重影響。由此可以看出，該橋梁的外觀質(zhì)量相對(duì)良好，未發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞問(wèn)題。

2.3 內(nèi)部缺陷試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

應(yīng)用上述設(shè)計(jì)的內(nèi)部缺陷試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)橋梁主要部位不同區(qū)域裂縫寬度進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)比允許最大裂縫情況，以評(píng)估橋梁內(nèi)部是否存在缺陷，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

通過(guò)表2可知，當(dāng)應(yīng)用超聲波檢測(cè)方法對(duì)道路橋梁不同區(qū)域展開(kāi)檢測(cè)后，可有效獲取橋梁不同區(qū)域的裂縫寬度。通過(guò)對(duì)檢測(cè)出的最大裂縫寬度與允許最大裂縫寬度進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，每一被測(cè)區(qū)域所檢出的最大裂縫均小于允許最大裂縫，說(shuō)明該橋梁不同位置的裂縫情況均處于安全范圍內(nèi)。

2.4 材料性能檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

應(yīng)用回彈法對(duì)道路橋梁不同區(qū)域的混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)估橋梁不同位置的抗壓能力，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3中，跨中區(qū)域是橋梁承受彎矩最大的位置，因此通常需要較高的混凝土強(qiáng)度來(lái)抵抗彎矩產(chǎn)生的壓應(yīng)力；支點(diǎn)附近是橋梁的支撐點(diǎn)，主要承受剪力作用，雖然剪力對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求不如彎矩直接，但支點(diǎn)附近的混凝土仍需滿足一定的強(qiáng)度要求以確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性；變截面處由于截面尺寸的變化，可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；橫隔板腹板與底板的連接處是橋梁結(jié)構(gòu)中的重要節(jié)點(diǎn)，需要承受來(lái)自各個(gè)方向的力和力矩。為此，這幾處位置的混凝土材料均需要保證較高的抗壓強(qiáng)度。在該文回彈法的檢測(cè)下，該道路橋梁跨中區(qū)域的混凝土材料抗壓強(qiáng)度保持最高，達(dá)到25.9 MPa，說(shuō)明該橋梁跨中區(qū)域能夠提供較好的抗壓能力，而道路橋梁支點(diǎn)附近的混凝土材料抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低，達(dá)到23.6 MPa，雖然低于其他位置的混凝土強(qiáng)度，但仍然可以保持可靠的承載效果。通過(guò)表3分析發(fā)現(xiàn)，該文所研究的回彈法檢測(cè)技術(shù)可有效獲取不同測(cè)點(diǎn)區(qū)域的混凝土材料抗壓強(qiáng)度值。

3 結(jié)論

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，道路橋梁的安全性和耐久性成為關(guān)注的焦點(diǎn)。該文針對(duì)采用多跨簡(jiǎn)支雙T形結(jié)構(gòu)的高級(jí)公路鋼筋混凝土橋梁，進(jìn)行了道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的要點(diǎn)及應(yīng)用研究。通過(guò)深入分析與實(shí)踐，得出以下結(jié)論：在道路橋梁的檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)于道路橋梁外觀、內(nèi)部缺陷以及材料性能是檢測(cè)的重點(diǎn)。針對(duì)不同的檢測(cè)內(nèi)容和要求，該文分別選擇了不同的檢測(cè)技術(shù)。通過(guò)系統(tǒng)的檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理了橋梁結(jié)構(gòu)中的潛在問(wèn)題，為橋梁的養(yǎng)護(hù)維修提供了科學(xué)依據(jù)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，可以制訂針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃，合理分配資源，提高養(yǎng)護(hù)效率。

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