現(xiàn)役橋梁常規(guī)檢測技術(shù)
2016-09-18
1引言
據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2013年底，我國公路橋梁總數(shù)達到73.53萬座，總長度達3978萬延米。在世界各種類型橋梁中占據(jù)半壁江山?，F(xiàn)役橋梁里程之大，也為橋梁的管理提出新問題。應(yīng)該重點關(guān)注現(xiàn)役橋梁檢測技術(shù)，保證橋梁的使用安全。依據(jù)檢測數(shù)據(jù)， 加強日常的維護工作，使橋梁發(fā)揮出更大的作用。
2橋梁檢測意義及分類
橋梁管理者最關(guān)心的問題是橋梁的健康狀況。當橋梁一旦竣工，交付使用。橋梁自然缺陷、 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、 建造和施工的失誤已成事實。關(guān)鍵是要及時發(fā)現(xiàn)和處理一些缺陷，以避免事故的發(fā)生。檢測工作對于確保橋梁安全運營與延長使用壽命具有重要的意義，并能通過檢測數(shù)據(jù)盡早發(fā)現(xiàn)橋梁病害，以便及時進行維修與加固，提前進行處理，進而節(jié)約橋梁維修費用，提高橋梁運營期的綜合經(jīng)濟效益。
橋梁檢測按照受力狀態(tài)可分為靜載試驗和動載試驗；在靜載作用下，一般要測定作用力的大小（包括靜荷載、 支座反力、推力等的大小）、構(gòu)件的內(nèi)力（包括彎矩、軸向力、剪力、 扭矩等）、 斷面上各種應(yīng)力的分布狀態(tài)及其大小、 各種變形（包括撓度、 相對位移、 轉(zhuǎn)角等）以及局部損壞現(xiàn)象（如裂紋）。按照試驗破損情況分為無損檢測、半破損檢測和破壞性檢測。我國橋梁檢測以動靜載試驗為主，輔以混凝土強度試驗、超聲波探測與腐蝕作用試驗等多種方法，這些檢測方法是傳統(tǒng)方法，在橋梁檢測中應(yīng)用最為廣泛。
目前在國內(nèi)比較成熟的檢測技術(shù)還有紅外熱像儀檢測技術(shù)、 光纖傳感器檢測技術(shù)、聲探測技術(shù)等。橋梁檢測技術(shù)已得到了一定的發(fā)展， 對結(jié)構(gòu)在工作環(huán)境、運營條件特性的認識也將不斷地得到深化，為橋梁極早發(fā)現(xiàn)病害提供了更多手段。
3橋梁常用檢測方法
3.1強度檢測
回彈法檢測混凝土強度主要是通過回彈儀在結(jié)構(gòu)混凝土各測區(qū)內(nèi)測量回彈值R，根據(jù)規(guī)范中給出的相關(guān)公式求其每個測區(qū)的平均回彈值，結(jié)合檢測的混凝土碳化深度值，然后根據(jù)規(guī)范中已建立的測區(qū)混凝土強度換算表，查規(guī)范得測區(qū)的混凝土強度值。現(xiàn)在市面上的回彈儀多是數(shù)顯式，可以在系統(tǒng)里設(shè)置國家或地區(qū)的關(guān)系曲線，同時還可以設(shè)定回彈方向和碳化深度等參數(shù)，自動計算處理回彈結(jié)果。回彈法是混凝土表面硬度的檢測方法，優(yōu)點是操作易于掌握，儀器構(gòu)造簡單，檢測效率高，費用低廉。缺點是受參數(shù)、測試環(huán)境和混凝土表面狀態(tài)影響較大，結(jié)果波動性大。
超聲法對混凝土強度進行檢測是利用波在混凝土中的傳播速度隨強度等級的增高而增大的原理進行強度檢測。將超聲波換能器置于被測物體上（黃油、凡士林或水等耦合劑等），通過儀器中的脈沖信號發(fā)生器發(fā)出一系列的周期性電脈沖，加在發(fā)射換能器上的壓電體上，轉(zhuǎn)換成超聲脈沖，穿過被測物到達接受換能器，超聲儀將接收到波速、波幅、頻率、波形等聲學參數(shù)，通過對各參數(shù)綜合分析和判斷，從而可對混凝土強度強度，進而還可以推斷混凝土完整性、均勻性的缺陷。
超聲――回彈綜合法以材料的應(yīng)力應(yīng)變行為與強度的關(guān)系為依據(jù)進行強度檢測。在結(jié)構(gòu)混凝土同一測區(qū)分別測量聲時值t和回彈值R，然后利用已建立起來的測強公式推算該測區(qū)強度的一種方法。在測試結(jié)果上將超聲法和回彈法結(jié)合在一起，起到互相補充測試受不同因素影響，產(chǎn)生的測試偏差，使結(jié)果更加接近真實值。
3.2鋼筋檢測
鋼筋銹蝕狀況檢測原理：在混凝土中鋼筋銹蝕過程中，鋼筋表面形成陽極區(qū)和陰極區(qū)，導致鋼筋離解，在陽極區(qū)生成膨脹的銹蝕產(chǎn)物。腐蝕速率受鐵離子通過混凝土從陽極遷到陰極的便利程度的影響。因此，電勢越高，電阻率越低，通常腐蝕率也就越大。半電池電位鋼筋銹蝕度測量法是目前在現(xiàn)場無損鋼筋銹蝕度檢測中較先進的一種方法。
電磁法采用電磁感應(yīng)原理對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋位置、間距、保護層厚度和鋼筋直徑進行無損檢測。
3.3力學檢測法
橋梁靜載試驗：橋梁的靜載試驗就是按照預定的試驗?zāi)康呐c試驗方案，將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置上，觀測橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參量的試驗項目。根據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標，判斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用能力。測試方法上可以采用指定荷載級別的車輛緩慢行駛到測試部位進行加載。條件受限制時，也以施加荷重（水泥，預制塊件，水箱加水等）或者以液壓千斤頂裝置施力等方式來模擬某一等級的車輛荷載，借以達到試驗的目的。目前一般梁橋撓度測量最常用的儀器主要是千分表、百分表、撓度計、全站儀和水準儀，這其中最經(jīng)常采用的儀器為百分表和水準儀，其基本能滿足梁橋荷載試驗撓度測量時對精度、量程及可靠性的要求。結(jié)構(gòu)靜載試驗的評價指標主要有兩個方面，一方面通過比較控制測點的實測值與理論計算值來評價結(jié)構(gòu)的工作性能與安全儲備；另一方面是通過比較控制測點的實測值與規(guī)范允許值來評價結(jié)構(gòu)所處的工作狀況。
橋梁動載試驗：橋梁結(jié)構(gòu)是以承受車輛荷載為土的，車輛荷載對橋梁的沖擊和振動影響，常會使其產(chǎn)生的動力效應(yīng)大于相應(yīng)的靜力效應(yīng)。因此用動力荷載試驗來確定橋梁在車輛荷載的動力效應(yīng)以及使用條件，從而對橋梁評價是十分重要。橋梁結(jié)構(gòu)的振動分析是橋梁結(jié)構(gòu)分析的又一項重要內(nèi)容。包括兩方面：一是測量車輛荷載作用在橋梁指定斷面上的動應(yīng)變或指定點的動撓度，二是測量橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和動力響應(yīng)。動載試驗結(jié)果分析，對橋梁結(jié)構(gòu)承載能力作出切合實際的評價，也是對既有橋梁使用功能作實質(zhì)性的分析評定。橋梁動載試驗的測試儀器主要包括拾振器、信號放大器、動態(tài)電阻應(yīng)變儀、光線示波器、筆錄儀、磁帶記錄儀與數(shù)字信號處理機等。通常情況下，中小跨徑梁橋可采用磁電式測試系統(tǒng)量測橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性，對大跨徑橋梁可采用壓電式測試系統(tǒng)量測超低頻振動。
4橋梁檢測的不足
橋梁檢測往往僅是為了確定橋梁的損傷狀況， 最多是在一定程度上對橋梁的繼續(xù)工作能力提出評價。 不能提供現(xiàn)役橋梁的長期評價，使得管理上需要定期對橋梁進行檢測，花費人力物力較大。
由于對路橋的質(zhì)量目前尚缺乏嚴格系統(tǒng)的量化檢驗方法， 致使一些劣質(zhì)工程得不到及時發(fā)現(xiàn)和處理。 輕則增加了日后的路橋維修保養(yǎng)成本，使國家和地方財政負擔加重； 重則會發(fā)生橋毀人亡的慘劇。 所以加強公路橋梁檢測對于保證人民生命財產(chǎn)安全和改善交通質(zhì)量以及促進經(jīng)濟發(fā)展都有著很重要的作用和影響。
5結(jié)論
現(xiàn)役橋梁檢測目的在于，通過對橋梁目前的技術(shù)狀況及損傷的性質(zhì)、部位、嚴重程度及發(fā)展趨勢進行檢查，弄清出現(xiàn)缺陷和損傷的主要原因，以便能分析和評價既存缺陷和損傷對橋梁質(zhì)量和使用承載能力的影響，并為橋梁維修和加固設(shè)計提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)和依據(jù)。普及橋梁檢測技術(shù)，對橋梁檢測結(jié)果給出正確評價，對于推動我國橋梁工程建設(shè)，提高施工質(zhì)量，延長現(xiàn)役橋梁承載能力等都具有十分重要的意義。
參考文獻
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