中小橋梁梁檢測(cè)的淺析
2011-07-21 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
1. 引言
在我國(guó)現(xiàn)役的橋梁大多數(shù)是在上世紀(jì)的 60~70 年代建立的，有的甚至更早。隨著今年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸量與日俱增，橋梁承擔(dān)著繁重的運(yùn)輸任務(wù)。由于長(zhǎng)時(shí)間繁重的交通運(yùn)輸任務(wù)使得橋梁大多處于病態(tài)，對(duì)于大型橋梁的維修與加固在我國(guó)已有先例，技術(shù)上也基本趨于成熟，但是在中小橋梁在這部分目前加固的例子還不是很多，本文已某小橋的加固實(shí)例對(duì)中小型橋梁的加固予以介紹。
2. 現(xiàn)役橋梁
2.1 現(xiàn)役橋梁的分布情況
截止 20 世紀(jì)末，我國(guó)的公路總里程已經(jīng)達(dá)到140 多萬(wàn)公里，位于世界前列。我國(guó)已經(jīng)建成的永久性橋梁22.5 萬(wàn)于座，其中不乏我國(guó)依靠自己的力量建設(shè)的大型橋梁。目前我國(guó)在大跨度懸索橋、斜拉橋、拱橋、連續(xù)剛構(gòu)橋的建設(shè)方面取得很多的成功經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)橋梁建設(shè)的跨度，技術(shù)及科技含量，施工的難度均達(dá)到了世界先進(jìn)水平，我國(guó)橋梁建設(shè)水平已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。
[1] 通過(guò)數(shù)十年來(lái)的工程建設(shè)實(shí)踐，目前我國(guó)已經(jīng)培養(yǎng)出一批實(shí)力和素質(zhì)較高的設(shè)計(jì)、施工、
監(jiān)理、科研和檢測(cè)隊(duì)伍。隨著時(shí)間的流逝，這些建于上世紀(jì)的橋梁大多數(shù)處于病害狀態(tài)，因此需要加固與維修。目前大多數(shù)的科研力量多在致力于大型橋梁的維修與加固。而中小混凝土橋梁的維修與加固問(wèn)題則相對(duì)落后。橋梁大多數(shù)建于上世紀(jì)，資料已經(jīng)無(wú)從查起，相關(guān)的 技術(shù)資料也難已查找，為隱蔽工程的維修加大了難度。到2003 年，我國(guó)的橋梁總數(shù)大約在31 萬(wàn)座左右，其中的危橋數(shù)量達(dá)到3000 多座，橋梁安全引起的事故也比較頻繁。[2]
2.2 橋梁病害的原因
我國(guó)橋梁的病害大多是由于超期服役，超載運(yùn)行，以及在使用期間的維護(hù)不當(dāng)造成的。另外，今年來(lái)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展運(yùn)輸量繁重，造成大部分的橋梁疲勞破壞?；炷潦┕み^(guò)程中由于振搗不足造成的缺陷，大體積混凝土因水化熱積蓄過(guò)多散熱不均勻造成的溫度裂縫。受環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)及凍融循環(huán)造成的破壞。
3. 混凝土橋梁的檢測(cè)方法
3.1 鉆芯法
鉆芯法檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度是混凝土結(jié)構(gòu)物中鉆取芯樣來(lái)測(cè)定混凝土的抗壓強(qiáng)度，是一種直觀準(zhǔn)確的檢測(cè)方法。用鉆芯法還可以檢測(cè)混凝土的裂縫、接縫、分層、孔洞或離析等缺陷，具有直觀精度高等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用比較廣泛。大多數(shù)使用于試塊抗壓強(qiáng)度不確定，因施工和 養(yǎng)護(hù)不良出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，還有遭到火災(zāi)、凍害、化學(xué)侵蝕和其他損害。
3.2 回彈法
回彈法在我國(guó)應(yīng)用是時(shí)間較長(zhǎng)，大約有五十多年的歷史，而且應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，這不僅是因?yàn)榛貜椃ê?jiǎn)便、靈活、符合國(guó)情，更是由于我國(guó)已經(jīng)解決了回彈法使用精度不高和不能普遍推廣的關(guān)鍵問(wèn)題。其基本原理是用彈簧驅(qū)動(dòng)中錘，通過(guò)彈擊桿彈擊混凝土表面，并測(cè)試重棰被彈回來(lái)的距離，以回彈值作為與強(qiáng)度相關(guān)指標(biāo)，來(lái)推定混凝土的強(qiáng)度。
3.3 超聲法超聲檢測(cè)法是混凝土無(wú)損檢測(cè)中一項(xiàng)十分重要的檢測(cè)技術(shù),檢測(cè)的范圍廣泛，既可以檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度又可以檢測(cè)混凝土裂縫、混凝土均勻性、混凝土結(jié)合面質(zhì)量、混凝土中不密實(shí)區(qū)和空洞等，是一項(xiàng)極具生命力的檢測(cè)方法。
3.4 超聲回彈綜合法
超聲回彈綜合法是采用超聲儀和回彈儀在結(jié)構(gòu)混凝土一測(cè)區(qū)分別測(cè)量聲時(shí)值和回彈值，然后利用已建立起來(lái)的測(cè)強(qiáng)公式推算該測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度的一種方法。與單一的回彈法或超聲 法相比具有精度高等優(yōu)點(diǎn)。
4. 加固實(shí)例
某工程采用超聲回彈綜合法對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)，該橋建于 1984 年，近年來(lái)由于交通量繁 重加之養(yǎng)護(hù)不足，造成嚴(yán)重的破壞。
4.1 檢測(cè)儀器
ZC3—A 型回彈儀、盒尺；加速度計(jì)；速度計(jì)；撓度計(jì)；DOS—16 動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀；NM—3B 型非金屬超聲波分析儀；傳感器； 高靈敏電橋等。
4.2 橋梁的上部結(jié)構(gòu)
橋面板加鋪了瀝青混凝土鋪裝層，橋面上有護(hù)欄、瀉水溝等； 橋面板有橋孔、大梁、支座、橫隔梁；
將構(gòu)件分別按照自上而下的順序進(jìn)行編號(hào)。
4.3 上部結(jié)構(gòu)的調(diào)查
1.對(duì)全橋進(jìn)行裂紋調(diào)查,調(diào)查裂紋分布，包括裂紋長(zhǎng)度、寬度和方向。同時(shí)對(duì)混凝土局部破損、
保護(hù)層剝落、露筋等現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查。
2.檢查T 梁混凝土保護(hù)層是否有脫落，鋼筋的侵蝕程度。
3.檢查橋面裂縫、磨損及破損情況，用讀數(shù)顯微鏡觀測(cè)裂縫寬度，用超聲波檢測(cè)儀測(cè)量裂縫
深度。對(duì)磨損及破損情況用肉眼直接觀察作好記錄。
4.檢查欄桿及人行道板是否有裂縫，變形等異常情況，伸縮縫處欄桿及人行道是否有錯(cuò)位、
擠壓、變形等。
5.檢查伸縮縫縱坡及橫向平整度，觀察伸縮縫有無(wú)堵塞、滲漏、變形、開(kāi)裂以及拉開(kāi)或損壞
等現(xiàn)象。
6.檢查橋梁的排水是否順暢，排水孔是否有堵塞現(xiàn)象；檢查橋面的照明情況。
7.檢查橋臺(tái)沉降情況，是否有橋頭跳車現(xiàn)象.
8.橫隔梁是否有損壞。
4.4 橋梁的無(wú)損檢測(cè)
本例采用的是超聲回彈法,根據(jù)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土的技術(shù)規(guī)定（CECS 02:88）的
要求，在橋梁上設(shè)置若干個(gè)檢測(cè)區(qū),測(cè)區(qū)大約為200 ㎜×500 ㎜，每個(gè)測(cè)區(qū)測(cè)量三個(gè)超聲點(diǎn)；
在每個(gè)測(cè)區(qū)的兩相對(duì)面上各測(cè)取8 個(gè)回彈值，共16 個(gè)回彈值。按單個(gè)構(gòu)件計(jì)算綜合法推定
強(qiáng)度。對(duì)于寬度較大的裂縫超聲波儀器測(cè)量其深度，用酒精酚酞測(cè)量混凝土的炭化程度。
4.5 加載實(shí)驗(yàn)
通過(guò)地錨、千斤頂、加力架等進(jìn)行分級(jí)加載。分級(jí)加載的目的在于很好的監(jiān)測(cè)橋梁的變
形，應(yīng)變和荷載的相互關(guān)系，加載的時(shí)間一般在夜間進(jìn)行這樣溫度的影響比較小。加載時(shí)持
續(xù)時(shí)間15min 以后方可進(jìn)行觀測(cè)；卸載后觀測(cè)殘余應(yīng)變時(shí)間間隔應(yīng)不小于30min。
觀測(cè)的主要內(nèi)容：
1. 橋梁結(jié)構(gòu)控制截面最大應(yīng)力（應(yīng)變）的數(shù)值及其隨荷載的變化規(guī)律，包括混凝土表面應(yīng)
變及外緣受力主筋的應(yīng)力。
2. 檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)在各級(jí)何在作用下的最大豎向撓度以及沿橋軸線分布曲線。
3. 在荷在作用下裂縫的變化，初始位置及變化方向。
4. 在試驗(yàn)荷載作用下，支座的壓縮或支點(diǎn)的沉降，敦臺(tái)的位移與轉(zhuǎn)角。
測(cè)點(diǎn)的布置
1.測(cè)點(diǎn)地的位置要有代表性，以便進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的分析。
2.測(cè)點(diǎn)的位置要有利于儀表的安裝與觀測(cè)讀數(shù)，并對(duì)試驗(yàn)操作是安全的。[4]
4.6 檢測(cè)結(jié)果
4.6.1 橫隔梁
曲線系數(shù): a = 0.0080000 b = 1.720000 c = 1.570000
修正系數(shù): η = 1.000000 β = 1.034000
構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定：測(cè)區(qū)強(qiáng)度換算的平均值M（Fcu） = 0.00（MPa）
測(cè)區(qū)區(qū)強(qiáng)度換算的標(biāo)準(zhǔn)值S（Fcu） = 0.00（MPa）
測(cè)區(qū)強(qiáng)度換算的最小值Fcu,min = 0.0（MPa）4.6.2 主梁
曲線系數(shù): a = 0.0080000 b = 1.720000 c = 1.570000
修正系數(shù): η = 1.000000 β = 1.034000
構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定：測(cè)區(qū)強(qiáng)度換算的平均值M（Fcu） = 0.00（MPa）
測(cè)區(qū)強(qiáng)度換算的標(biāo)準(zhǔn)值S（Fcu） = 0.00（MPa）
測(cè)區(qū)強(qiáng)度換算的最小值Fcu,min = 0.0（MPa）4.6.3 混凝土裂縫的檢測(cè)
超聲波檢測(cè)法是在待測(cè)物體發(fā)出超聲波脈波，量取一點(diǎn)轉(zhuǎn)到另一點(diǎn)所需要的時(shí)間。因?yàn)?br />
超聲波無(wú)法傳送超過(guò)裂縫，因此若有裂縫存在于傳送的路徑上，則超聲波會(huì)繞過(guò)裂縫而尋找
其它的路徑，固儀器所顯示時(shí)間，是由繞行裂縫尖端后所得者，利用波傳時(shí)間差量測(cè)的距離
等特性來(lái)求得裂縫的深度。
1. 沖擊系數(shù)2. 動(dòng)力參數(shù)測(cè)定
有重車過(guò)橋 4 次，通過(guò)振動(dòng)曲線得出橋梁固有的縱、豎頻率
3. 跨中的應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)定
實(shí)驗(yàn)的車輛在橋上不同車速行駛 4 次，取駛在跨中的應(yīng)變數(shù)值。
4.7 加固建議
加修排水措施，避免對(duì)混凝土中鋼筋的銹蝕作用。對(duì)于破損的混凝土進(jìn)行維修，對(duì)裸露
的鋼筋進(jìn)行處理，防止再度銹蝕。承載能力已經(jīng)明顯下降，建議采取臨時(shí)的補(bǔ)救措施，以確
保行人和車輛的安全。
5.結(jié)論目前在我國(guó)對(duì)于中、小橋梁的加固上處于半理論與半經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。其計(jì)算分析的理
論依據(jù)還不是很完善，有待進(jìn)一步的研究。本文通過(guò)某橋的加固實(shí)例，提出了橋梁加固的技
術(shù)路線及施工方法，提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
目前在我國(guó)橋梁加固的設(shè)備還不是很精確，如傳感器等一些測(cè)量的儀器還有待進(jìn)一步的
提高精度，以保證結(jié)果的真實(shí)性。
隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，大型的模擬軟件的數(shù)值模擬相當(dāng)重要，數(shù)值的模擬對(duì)于橋
梁的加固以及確保其安全可靠起著至關(guān)重要的作用，軟件的數(shù)值模擬與工程的實(shí)例想結(jié)合應(yīng)
該應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，并且其與實(shí)際情況越來(lái)越接近。
