據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,截至2013年底,我國公路橋梁總數(shù)達(dá)到73.53萬座,總長度達(dá)3978萬延米。在世界各種類型橋梁中占據(jù)半壁江山。
現(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(diǎn)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(qiáng)日常的維護(hù)工作,使橋梁發(fā)揮出更大的作用。
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(dāng)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(jì)、建造和施工的失誤已成事實(shí)。關(guān)鍵是要及時(shí)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(yùn)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(shí)進(jìn)行維修與加固,提前進(jìn)行處理,進(jìn)而節(jié)約橋梁維修費(fèi)用,提高橋梁運(yùn)營期的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
橋梁檢測按照受力狀態(tài)可分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。
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?。?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(yàn)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(dòng)靜載試驗(yàn)為主,輔以混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)、超聲波探測與腐蝕作用試驗(yàn)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(yùn)營條件特性的認(rèn)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。
橋梁常用檢測方法
強(qiáng)度檢測
回彈法檢測
回彈法混凝土強(qiáng)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(gè)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(qiáng)度換算表,查規(guī)范得測區(qū)的混凝土強(qiáng)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(shí)還可以設(shè)定回彈方向和碳化深度等參數(shù),自動(dòng)計(jì)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(diǎn)是操作易于掌握,儀器構(gòu)造簡單,檢測效率高,費(fèi)用低廉。缺點(diǎn)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(dòng)性大。
超聲法
超聲法對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測是利用波在混凝土中的傳播速度隨強(qiáng)度等級的增高而增大的原理進(jìn)行強(qiáng)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(dá)接受換能器,超聲儀將接收到波速、波幅、頻率、波形等聲學(xué)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(qiáng)度強(qiáng)度,進(jìn)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
超聲-回彈綜合法以材料的應(yīng)力應(yīng)變行為與強(qiáng)度的關(guān)系為依據(jù)進(jìn)行強(qiáng)度檢測。
在結(jié)構(gòu)混凝土同一測區(qū)分別測量聲時(shí)值t和回彈值R,然后利用已建立起來的測強(qiáng)公式推算該測區(qū)強(qiáng)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(bǔ)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(shí)值。
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(dǎo)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(jìn)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(hù)層厚度和鋼筋直徑進(jìn)行無損檢測。
力學(xué)檢測法
橋梁靜載試驗(yàn)
按照預(yù)定的試驗(yàn)?zāi)康呐c試驗(yàn)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(yàn)項(xiàng)目。
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(jìn)行加載。條件受限制時(shí),也以施加荷重(水泥,預(yù)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(dá)到試驗(yàn)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(jì)、全站儀和水準(zhǔn)儀,這其中最經(jīng)常采用的儀器為百分表和水準(zhǔn)儀,其基本能滿足梁橋荷載試驗(yàn)撓度測量時(shí)對精度、量程及可靠性的要求。
結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)的評價(jià)指標(biāo)主要有兩個(gè)方面:一方面通過比較控制測點(diǎn)的實(shí)測值與理論計(jì)算值來評價(jià)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(diǎn)的實(shí)測值與規(guī)范允許值來評價(jià)結(jié)構(gòu)所處的工作狀況。
橋梁動(dòng)載試驗(yàn):
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(dòng)影響,常會(huì)使其產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)大于相應(yīng)的靜力效應(yīng)。因此用動(dòng)力荷載試驗(yàn)來確定橋梁在車輛荷載的動(dòng)力效應(yīng)以及使用條件,從而對橋梁評價(jià)是十分重要。
橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析是橋梁結(jié)構(gòu)分析的又一項(xiàng)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(dòng)應(yīng)變或指定點(diǎn)的動(dòng)撓度;
二是測量橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和動(dòng)力響應(yīng)。
動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果分析,對橋梁結(jié)構(gòu)承載能力作出切合實(shí)際的評價(jià),也是對既有橋梁使用功能作實(shí)質(zhì)性的分析評定。
測試儀器主要包括拾振器、信號放大器、動(dòng)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(jī)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(dòng)。
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(jià)。不能提供現(xiàn)役橋梁的長期評價(jià),使得管理上需要定期對橋梁進(jìn)行檢測,花費(fèi)人力物力較大。
由于對路橋的質(zhì)量目前尚缺乏嚴(yán)格系統(tǒng)的量化檢驗(yàn)方法,致使一些劣質(zhì)工程得不到及時(shí)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(cái)政負(fù)擔(dān)加重;重則會(huì)發(fā)生橋毀人亡的慘劇。
所以加強(qiáng)公路橋梁檢測對于保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全和改善交通質(zhì)量以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著很重要的作用和影響。
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(yán)重程度及發(fā)展趨勢進(jìn)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(jià)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(jì)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(jià),對于推動(dòng)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。