公路橋梁試驗(yàn)檢測技術(shù)的分析
更新時間:2021-04-10 17:51
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為了保障公路橋梁的建設(shè)質(zhì)量,除了制定合理的建設(shè)方案意外,還要在建設(shè)和使用過程中,通過科學(xué)合理的試驗(yàn)檢測技術(shù),對公路橋梁的外觀、力學(xué)和材料性能進(jìn)行有效分析。公路橋梁的檢測一般包括了外觀檢測、內(nèi)部缺陷檢測以及材料力學(xué)性能檢測等。常用的檢測技術(shù)包括了靜載試驗(yàn)、動載試驗(yàn)以及利用各類機(jī)械構(gòu)件和電子傳感器等進(jìn)行檢測和數(shù)據(jù)檢測等技術(shù)。
關(guān)鍵詞:公路橋梁 試驗(yàn)檢測 技術(shù)分析
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和交通運(yùn)輸量的不斷增長,國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對公路橋梁需求量也在不斷增加。雖然在過去的幾十年間,我國的公路橋梁建設(shè)技術(shù)已經(jīng)取得了長足發(fā)展,但相比起我國的道路需求量而言仍然捉襟見肘。因此,改進(jìn)道路橋梁建設(shè)質(zhì)量、提高建設(shè)效率,是道橋建設(shè)技術(shù)未來發(fā)展的重點(diǎn)之一。而公路橋梁檢測技術(shù)的分析與應(yīng)用,也是相關(guān)研究工作需要解決的重點(diǎn)問題。
1 公路橋梁檢測技術(shù)的目的及重要性
1.1 公路橋梁檢測技術(shù)的目的
通常在出現(xiàn)以下幾種情況時,需要進(jìn)行公路橋梁的質(zhì)量檢測:(1)當(dāng)公路橋梁沒有充分設(shè)計和施工資料,無法通過已有資料對其質(zhì)量進(jìn)行檢測時;(2)當(dāng)公路橋梁的施工質(zhì)量不符合施工規(guī)范要求,或在竣工試用一段時間后,出現(xiàn)了明顯的病害和質(zhì)量問題時;(3)在公路橋梁的施工質(zhì)量滿足要求,但需要得到有關(guān)質(zhì)量更為豐富的資料,或需要進(jìn)一步提高橋梁的承載能力時,都需要進(jìn)行檢測。
1.2 公路橋梁試驗(yàn)檢測技術(shù)的重要性
公路橋梁試驗(yàn)檢測是工程質(zhì)量控制以及工程驗(yàn)收的重要方法。一方面,試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)是工程施工、驗(yàn)收以及后期養(yǎng)護(hù)管理決策的重要參考,涉及到極為廣泛的橋梁建設(shè)理論體系;另一方面,對公路橋梁進(jìn)行檢測,可以更加科學(xué)選擇工程建設(shè)材料,在保證建設(shè)質(zhì)量的同時,減少工程施工成本;同時,在工程質(zhì)量檢測過程中,不斷探索新技術(shù)和新的檢測方法,不僅有利于工程施工技術(shù)的發(fā)展,還可以提高工程質(zhì)量檢測的可靠性,對于道路橋梁建設(shè)技術(shù)的發(fā)展有著積極意義。
2 公路橋梁檢測的基本內(nèi)容
2.1 公路橋梁的外觀檢測
公路橋梁的外觀檢測,主要從更加全面的角度對橋梁的質(zhì)量情況進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)并評估需要重點(diǎn)檢查的部位。例如:通過道路橋梁的外形分析其受力情況,發(fā)現(xiàn)容易產(chǎn)生較大撓度、裂縫和應(yīng)力集中部位,以及總體評估橋梁構(gòu)件的外觀情況;對于橋梁來說,還可以分別對其上、下以及附屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查,由于每一個結(jié)構(gòu)的受力情況不同,容易產(chǎn)生的質(zhì)量問題也不盡相同。總體來說需要特別關(guān)注的幾個問題包括:(1)橋梁端部的剪力縫;(2)跨中部位的裂縫及撓度;(3)連接部位的穩(wěn)定性等。另外對于橋墩的位移情況,以及拱橋拱頂?shù)牧芽p情況也需要格外關(guān)注。在外觀檢查過程中,在發(fā)現(xiàn)橋梁病害以后,還需要仔細(xì)推敲找準(zhǔn)病害的產(chǎn)生原因,以便于維修補(bǔ)救工作的進(jìn)行。
2.2 公路橋梁的內(nèi)部缺陷檢測
在公路橋梁病害問題中,有許多內(nèi)部缺陷是不能通過外觀檢測發(fā)現(xiàn)的,如:內(nèi)部的蜂窩、侵蝕以及孔洞問題等,這類問題通常存在于道路橋梁的混凝土構(gòu)件當(dāng)中,無法通過外觀或常規(guī)檢測手段輕易發(fā)現(xiàn),但往往會造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題,影響道路橋梁正常使用。要想對公路橋梁內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測,則需要采用無損檢測技術(shù),如:雷達(dá)檢測及超聲波檢測等。在進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測時,需要重點(diǎn)關(guān)注的問題包括:(1)混凝土內(nèi)部缺陷;(2)鋼材內(nèi)部缺陷;(3)焊縫缺陷、裂縫以及夾渣等。
2.3 公路橋梁的材料及力學(xué)性能檢測
實(shí)際上,隨著建筑材料技術(shù)的不斷發(fā)展,在公路橋梁建設(shè)過程中,使用的材料也越來越多樣化。在以傳統(tǒng)的鋼筋混凝土為主要材料的公路橋梁工程中,其材料特性和力學(xué)性能一般以設(shè)計資料為依據(jù),不需要進(jìn)行額外的檢測。但當(dāng)使用到新型材料或在鋼材質(zhì)量不能夠完全保證時,就需要對材料性能進(jìn)行抽樣檢測;而對于混凝土的使用性能,由于其會隨著時間推移發(fā)生變化,通常需要在橋梁工程建設(shè)時,就留存一些額外的混凝土試塊,以便于后期的強(qiáng)度檢測。如果沒有留存試塊,則同樣需要采用無損的檢測方法,對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測。在公路橋材料及力學(xué)性能檢測過程中,需要重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo)包括:(1)鋼筋和混凝土的強(qiáng)度;(2)鋼筋的銹蝕情況;(3)新型材料的力學(xué)性能等。
3 公路橋梁檢測的重要試驗(yàn)技術(shù)手段
3.1 靜載試驗(yàn)
所謂靜載試驗(yàn),就是指公路橋梁在設(shè)計載荷以及常規(guī)的車載作用下的內(nèi)部受力情況,通過觀察橋梁的變形評估橋梁的承載能力,判斷其是否滿足設(shè)計要求。橋梁靜載試驗(yàn)需要關(guān)注以下幾個要點(diǎn):第一,對橋梁施加靜止載荷時,其縱向、側(cè)向撓度以及扭轉(zhuǎn)變形程度等是否滿足設(shè)計要求,判斷是否出現(xiàn)橋梁偏載以及承受能力不足等問題;第二,分析橋梁支座的下沉情況和橋梁截面的形變位移情況;第三,在加載情況下以及試驗(yàn)完成以后,分析橋梁的裂縫的尺寸、發(fā)展情況以及卸載后裂縫的閉合情況等。在靜載實(shí)驗(yàn)中常用的測試儀器有撓度計、應(yīng)變儀、水準(zhǔn)儀以及百分表等。另外在進(jìn)行靜載實(shí)驗(yàn)時,現(xiàn)場的測試組織安排也是一項重點(diǎn)工作,只有制定好明確的分工配合工作,在每種載荷情況下測得對應(yīng)的數(shù)據(jù),才能保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3.2 動載試驗(yàn)
所謂動載試驗(yàn),顧名思義就是測試橋梁在載荷不斷發(fā)生變化情況下的承載性能,通常通過對橋梁施加附加振動力,使橋梁發(fā)生振動來進(jìn)行測試。主要檢測橋梁在動載荷情況下的動應(yīng)力以及動變形情況。需要獲取的主要檢測指標(biāo)有:橋梁在動載荷情況下的頻率、振幅以及阻尼比;橋梁對于動載荷的響應(yīng)情況,如:動應(yīng)力、動撓度、加速度以及沖擊系數(shù)等。在動載實(shí)驗(yàn)中常用的測試儀器包括光線示波器、信號放大器以及各類傳感器和計算機(jī)等。
3.3 機(jī)械測試技術(shù)
機(jī)械測試技術(shù)常用在靜載實(shí)驗(yàn)過程中測量橋梁構(gòu)件的形變變化,這類機(jī)械設(shè)備由齒輪、彈簧、杠桿等傳感和轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)組成,它們將傳感器所測得的形變量放大并加以顯示,便于測試人員讀數(shù)和分析記錄。隨著計算機(jī)和傳感器技術(shù)的成熟,傳統(tǒng)的機(jī)械傳感測試技術(shù)的精確度和使用便利性越來越不能滿足要求,而以光電信息技術(shù)為主的現(xiàn)代傳感器技術(shù)應(yīng)用則越發(fā)廣泛。但機(jī)械測試技術(shù)由于其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),還將繼續(xù)存在并使用相當(dāng)長的時間。
3.4 光纖傳感檢測技術(shù)
相比起傳統(tǒng)的機(jī)械檢測設(shè)備,光纖傳感檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛,其能檢測包括輻射、磁場、電流、電壓、位移、壓力、溫度、振動等上百種物理量,其工作原理為:公路橋梁發(fā)生形變位移以后,光纖收到拉壓產(chǎn)生應(yīng)變,其內(nèi)部的光信號發(fā)生改變。通過對光信號頻率、幅值等參數(shù)進(jìn)行分析,可以有效測得橋梁的承載變化情況。如果在施工期間將光纖傳感器設(shè)置于橋梁內(nèi)部,還可以起到長期監(jiān)測橋梁質(zhì)量變化情況的效果,大大方便了日常的橋梁檢測和維修工作。
4 結(jié)語
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展,國民出行量不斷增長,我國公路橋梁的建設(shè)工程數(shù)量必將持續(xù)上升,行業(yè)發(fā)展勢頭十分良好。而安全可靠的公路橋梁建設(shè)質(zhì)量,是保證國民出行安全的重要前提。因此,大力推進(jìn)和發(fā)展公路橋梁的質(zhì)量檢測技術(shù),對于保障和提高公路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量,維持路橋工程安全運(yùn)行,確保人民的出行安全等都有著重要意義。而隨著現(xiàn)代計算機(jī)分析和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展,工程技術(shù)人員更應(yīng)該與時俱進(jìn),開發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)的檢測技術(shù)、減少檢測誤差、提高質(zhì)量檢測精度,為橋梁工程的正常建設(shè)和后期維護(hù)提供可靠參考。該文僅針對當(dāng)前公路橋梁建設(shè)情況和檢測技術(shù)現(xiàn)狀,提出了檢測工作中需要重點(diǎn)注意的一些指標(biāo)以及行業(yè)技術(shù)的未來發(fā)展方向,對于相關(guān)研究工作的進(jìn)行具有一定的參考意義。
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