論混凝土橋梁檢測技術(shù)
2015-07-09
引言
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展我國已經(jīng)新建了許多大、中型的橋梁，這些橋梁如建立在江河上的鐵路橋梁、建立在城市中的公路橋梁或者是城市立交橋等，而且為了保證工程的施工質(zhì)量以及運(yùn)行安全就要在橋梁的建設(shè)和運(yùn)營期間對橋梁進(jìn)行大量的常規(guī)檢測，而且有許多早期橋梁工程會因年久失修而產(chǎn)生混凝土表面脫落、鋼筋外露或者是混凝土鹽蝕等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致橋梁的局部區(qū)域出現(xiàn)破壞使得橋梁表面的抗壓能力受到嚴(yán)重的削弱。因此，對橋梁檢測技術(shù)的研究不僅要對橋梁進(jìn)行靜載試驗和動載試驗，而且還要加強(qiáng)早期橋梁的檢測與維護(hù)工程中，只有對已建橋梁進(jìn)行定期的檢測和評估才能夠有效的保證橋梁持久、安全的使用。
1混凝土橋梁檢測技術(shù)的研究
通常情況下，混凝土橋梁檢測過程要涉及到橋梁的荷載試驗，而橋梁的荷載試驗要根據(jù)橋梁的建設(shè)情況來定：對于興建的混凝土橋梁如果采用了新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝來施工，并且橋梁跨度較大的情況是需要進(jìn)行荷載試驗的；為保證混凝土橋梁能夠安全的使用，就要對橋梁按照其實際的輪位和軸重進(jìn)行模擬荷載試驗或者是等效荷載試驗；如果是對原始橋梁實施故障修復(fù)和加固改造等技術(shù)，就要對工程的施工效果進(jìn)行驗收或者進(jìn)行鑒定性的荷載試驗；如果是對那些年久失修并且還沒有施工數(shù)據(jù)的舊橋進(jìn)行檢測的時候，檢測人員在事先對該檢測橋梁的承受荷載能力進(jìn)行評估，然后才能進(jìn)行荷載試驗。
1.1 荷載試驗的分類及其準(zhǔn)備
1.1.1 荷載試驗的分類?；炷翗蛄簷z測可以根據(jù)不同方面進(jìn)行劃分。如果混凝土橋梁的檢測是按照所加荷載的性質(zhì)來進(jìn)行劃分的，則可以將荷載試驗分成靜載試驗和動力試驗這兩類；如果混凝土橋梁的檢測是按照加載數(shù)量和設(shè)計荷載的比值來進(jìn)行劃分的，則可以將荷載試驗分成基本荷載、重荷載以及輕荷載試驗這三類，本文就對靜載試驗和動力試驗進(jìn)行簡要的分析。
1.1.2 荷載試驗的準(zhǔn)備。在對混凝土橋梁進(jìn)行荷載試驗之前要盡量收集到該橋梁的設(shè)計和施工資料，因為這些重要資料是用來確定試驗荷載、布置測點(diǎn)以及測試數(shù)據(jù)分析的重要依據(jù)。這些需要收集的資料主要包括橋梁跨度的總體與橋梁各個截面的幾何尺寸、標(biāo)高、設(shè)計荷載等級、行車道標(biāo)準(zhǔn)、支座和墩臺位置標(biāo)高以及布置、材料的物理力學(xué)性能等方面。一方面，橋梁檢測所需要的控制截面的計算內(nèi)力、計算撓度、影響線和結(jié)構(gòu)的自振頻率等方面的資料可以從工程設(shè)計單位那里收集到；另一方面，橋梁檢測所需的實際尺寸、標(biāo)高和施工材料數(shù)據(jù)，還有混凝土強(qiáng)度增長數(shù)據(jù)、貪墨數(shù)據(jù)以及荷載試驗數(shù)據(jù)等方面的資料可以從施工單位那里收集到，另外還要對實橋表面實際遭受的病害程度以及環(huán)境侵蝕程度進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和研究，并且還要將受害的位置以及程度用圖形的方式來表明；此外還要對需檢測橋梁所在位置的供電情況以及交通情況進(jìn)行詳細(xì)的了解，并且要認(rèn)真觀察橋梁檢測的天氣，因為這些資料都是橋梁檢測前所要制定方案中所要涉及的內(nèi)容，如果通過這些資料能夠及早的發(fā)現(xiàn)問題就能夠及時的對試驗方案進(jìn)行修改，以便于橋梁的荷載試驗?zāi)軌蝽樌M(jìn)行。
1.2 靜載試驗的內(nèi)容
1.2.1 橋梁的靜載試驗首先要對橋梁結(jié)構(gòu)的豎向撓度、側(cè)向撓度以及扭轉(zhuǎn)變形程度進(jìn)行檢測。而且在對橋梁結(jié)構(gòu)中每個跨度范圍內(nèi)檢測時至少要對三個檢測點(diǎn)實施檢測，并且要計算最大的撓度值、最大變形值以及支座下沉值。另外，為了能夠?qū)υ囼灂r采用的計算理論進(jìn)行有效的驗證就要對混凝土橋梁控制截面的內(nèi)力進(jìn)行檢測，并且還要對撓度縱向影響線和橫向影響線進(jìn)行檢測。
1.2.2 要對控制截面的應(yīng)力分析進(jìn)行相應(yīng)的記錄，同時還要取得最大值和偏載特性
。而且沿著截面的高度至少要設(shè)置 5 個檢測點(diǎn)，其中要包括上邊緣、下邊緣和截面突出位置的檢測。在有些情況下還要對測試支點(diǎn)附近、橫隔板附近的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力進(jìn)行檢測。
1.2.3要對支座的伸縮和轉(zhuǎn)角程度、支座的沉降程度以及墩頂位移和轉(zhuǎn)角程度進(jìn)行檢測。
1.2.4要認(rèn)真仔細(xì)的觀察橋梁表面是否已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫，如果經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)有初始裂縫出現(xiàn)時就要記錄所加荷載的大小，并且要詳細(xì)的記錄裂縫出現(xiàn)的位置、裂縫出現(xiàn)的方向、長度、寬度以及卸載后裂縫的閉合情況等相關(guān)資料。如果還沒有加到預(yù)計最大試驗荷載時橋梁的控制截面變形、應(yīng)力或者是裂縫擴(kuò)展就已經(jīng)達(dá)到或者是超過了設(shè)計的荷載標(biāo)準(zhǔn)，此時就應(yīng)該馬上停止繼續(xù)加載而且還要仔細(xì)觀察撤載后裂縫的擴(kuò)展情況和殘余變形情況等。如果是懸索橋和斜拉橋等特殊結(jié)構(gòu)的橋梁，在對其進(jìn)行靜載試驗時要觀察索力和塔的變位，同時還要對支座進(jìn)行測定。
1.3動載試驗的內(nèi)容
1.3.1混凝土橋梁的動載試驗主要是通過車輛在橋上的運(yùn)行，來檢測在車輛荷載下對橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)、強(qiáng)迫振動系數(shù)以及動位移和動應(yīng)力等特性。
1.3.2 要對橋跨結(jié)構(gòu)的自振頻率、振動類型以及阻擊特性等進(jìn)行測定。在對橋跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力試驗的過程中首先就要使橋跨結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，然后通過相應(yīng)的儀器來記錄橋梁結(jié)構(gòu)振動曲線的整個過程，最終再利用準(zhǔn)們的快速傅立葉儀器對橋梁結(jié)構(gòu)的各項振動特性進(jìn)行分析。一般來說可以采取穩(wěn)態(tài)激振和脈動激振這兩種激振方式來模擬外界對橋梁結(jié)構(gòu)的動力激振。對于穩(wěn)態(tài)激振主要是讓一輛或者是多輛并行滿載車以不同的時速通過橋梁來對橋梁產(chǎn)生振動；對于脈動激振主要是通過外界隨機(jī)振源來實現(xiàn)橋梁的振動。隨著我國對橋梁動力分析設(shè)備的逐步更新，橋梁荷載能力的分析也就越來越精確，但是這僅僅是通過資料進(jìn)行的理論分析還不能夠與實際情況達(dá)到完全相符，這就要求在進(jìn)行橋梁的動力試驗時工程師要注意橋梁結(jié)構(gòu)截面上的實際最大動應(yīng)力、動撓度以及最低標(biāo)準(zhǔn)限值的大小，并且要將這些檢測參數(shù)控制在所能容許的最小范圍內(nèi)，以免動力試驗對橋梁結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞。
2 混凝土橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展
在美國的混凝土橋梁檢測技術(shù)發(fā)展中，為了保證每年大量橋梁維修經(jīng)費(fèi)使用的更加合理，美國公路管理局就將以前對橋梁的檢測數(shù)據(jù)與工程的判斷組合起來，這樣對測量錯誤就會更加明晰，這種混凝土橋梁檢測技術(shù)唄稱之為貝葉斯預(yù)測技術(shù)。貝葉斯預(yù)測技術(shù)是要在先驗信息以及工程評價的技術(shù)上對混凝土橋梁衰變進(jìn)行預(yù)測，同時還能夠?qū)π碌臋z測數(shù)據(jù)添加到已有橋梁管理系統(tǒng)的架構(gòu)當(dāng)中以利于日后的橋梁檢測。目前我國上海市就已經(jīng)開始建立一套上海市城市橋梁管理系統(tǒng)，它主要是運(yùn)用了模糊數(shù)學(xué)的知識通過對橋梁結(jié)構(gòu)的不同部位進(jìn)行評價，然后對評價結(jié)果值進(jìn)行相應(yīng)的加權(quán)處理，最終再通過計算匯總成橋梁缺損值已能夠真正有效的反映出所測試橋梁的可靠使用度。
3 總結(jié)
總之，我國橋梁檢測技術(shù)還存在著一定的缺陷，尚且不夠完善。隨著科技的不斷進(jìn)步檢測設(shè)備的不斷更新，橋梁檢測技術(shù)也會越來越成熟。因此，對橋梁結(jié)構(gòu)的檢測要對檢測理論不斷的修改，并且要對橋梁檢測手段不斷的完善，使得模型試驗結(jié)果能夠與橋梁設(shè)計理論相吻合，最終實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的可靠檢測以保證橋梁能夠安全、持久的運(yùn)行。
