論混凝土橋梁檢測(cè)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(guó)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(yíng)期間對(duì)橋梁進(jìn)行大量的常規(guī)檢測(cè)，而且有許多早期橋梁工程會(huì)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(duì)橋梁檢測(cè)技術(shù)的研究不僅要對(duì)橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)，而且還要加強(qiáng)早期橋梁的檢測(cè)與維護(hù)工程中，只有對(duì)已建橋梁進(jìn)行定期的檢測(cè)和評(píng)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(cè)技術(shù)的研究
通常情況下，混凝土橋梁檢測(cè)過程要涉及到橋梁的荷載試驗(yàn)，而橋梁的荷載試驗(yàn)要根據(jù)橋梁的建設(shè)情況來(lái)定：對(duì)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(lái)施工，并且橋梁跨度較大的情況是需要進(jìn)行荷載試驗(yàn)的；為保證混凝土橋梁能夠安全的使用，就要對(duì)橋梁按照其實(shí)際的輪位和軸重進(jìn)行模擬荷載試驗(yàn)或者是等效荷載試驗(yàn)；如果是對(duì)原始橋梁實(shí)施故障修復(fù)和加固改造等技術(shù)，就要對(duì)工程的施工效果進(jìn)行驗(yàn)收或者進(jìn)行鑒定性的荷載試驗(yàn)；如果是對(duì)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(cè)的時(shí)候，檢測(cè)人員在事先對(duì)該檢測(cè)橋梁的承受荷載能力進(jìn)行評(píng)估，然后才能進(jìn)行荷載試驗(yàn)。
1.1 荷載試驗(yàn)的分類及其準(zhǔn)備
1.1.1 荷載試驗(yàn)的分類?；炷翗蛄簷z測(cè)可以根據(jù)不同方面進(jìn)行劃分。如果混凝土橋梁的檢測(cè)是按照所加荷載的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行劃分的，則可以將荷載試驗(yàn)分成靜載試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)這兩類；如果混凝土橋梁的檢測(cè)是按照加載數(shù)量和設(shè)計(jì)荷載的比值來(lái)進(jìn)行劃分的，則可以將荷載試驗(yàn)分成基本荷載、重荷載以及輕荷載試驗(yàn)這三類，本文就對(duì)靜載試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。
1.1.2 荷載試驗(yàn)的準(zhǔn)備。在對(duì)混凝土橋梁進(jìn)行荷載試驗(yàn)之前要盡量收集到該橋梁的設(shè)計(jì)和施工資料，因?yàn)檫@些重要資料是用來(lái)確定試驗(yàn)荷載、布置測(cè)點(diǎn)以及測(cè)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(gè)截面的幾何尺寸、標(biāo)高、設(shè)計(jì)荷載等級(jí)、行車道標(biāo)準(zhǔn)、支座和墩臺(tái)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(cè)所需要的控制截面的計(jì)算內(nèi)力、計(jì)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(jì)單位那里收集到；另一方面，橋梁檢測(cè)所需的實(shí)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(zhǎng)數(shù)據(jù)、貪墨數(shù)據(jù)以及荷載試驗(yàn)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(duì)實(shí)橋表面實(shí)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(lái)表明；此外還要對(duì)需檢測(cè)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(cè)的天氣，因?yàn)檫@些資料都是橋梁檢測(cè)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(shí)的對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行修改，以便于橋梁的荷載試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行。
1.2 靜載試驗(yàn)的內(nèi)容
1.2.1 橋梁的靜載試驗(yàn)首先要對(duì)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(cè)。而且在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)中每個(gè)跨度范圍內(nèi)檢測(cè)時(shí)至少要對(duì)三個(gè)檢測(cè)點(diǎn)實(shí)施檢測(cè)，并且要計(jì)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?yàn)時(shí)采用的計(jì)算理論進(jìn)行有效的驗(yàn)證就要對(duì)混凝土橋梁控制截面的內(nèi)力進(jìn)行檢測(cè)，并且還要對(duì)撓度縱向影響線和橫向影響線進(jìn)行檢測(cè)。
1.2.2 要對(duì)控制截面的應(yīng)力分析進(jìn)行相應(yīng)的記錄，同時(shí)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(gè)檢測(cè)點(diǎn)，其中要包括上邊緣、下邊緣和截面突出位置的檢測(cè)。在有些情況下還要對(duì)測(cè)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(cè)。
1.2.3要對(duì)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(cè)。
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(cè)發(fā)現(xiàn)有初始裂縫出現(xiàn)時(shí)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(zhǎng)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(jì)最大試驗(yàn)荷載時(shí)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(jì)的荷載標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)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(duì)其進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)要觀察索力和塔的變位，同時(shí)還要對(duì)支座進(jìn)行測(cè)定。
1.3動(dòng)載試驗(yàn)的內(nèi)容
1.3.1混凝土橋梁的動(dòng)載試驗(yàn)主要是通過車輛在橋上的運(yùn)行，來(lái)檢測(cè)在車輛荷載下對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)、強(qiáng)迫振動(dòng)系數(shù)以及動(dòng)位移和動(dòng)應(yīng)力等特性。
1.3.2 要對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)的自振頻率、振動(dòng)類型以及阻擊特性等進(jìn)行測(cè)定。在對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力試驗(yàn)的過程中首先就要使橋跨結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，然后通過相應(yīng)的儀器來(lái)記錄橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)曲線的整個(gè)過程，最終再利用準(zhǔn)們的快速傅立葉儀器對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)振動(dòng)特性進(jìn)行分析。一般來(lái)說(shuō)可以采取穩(wěn)態(tài)激振和脈動(dòng)激振這兩種激振方式來(lái)模擬外界對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力激振。對(duì)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(shí)速通過橋梁來(lái)對(duì)橋梁產(chǎn)生振動(dòng)；對(duì)于脈動(dòng)激振主要是通過外界隨機(jī)振源來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁的振動(dòng)。隨著我國(guó)對(duì)橋梁動(dòng)力分析設(shè)備的逐步更新，橋梁荷載能力的分析也就越來(lái)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(shí)際情況達(dá)到完全相符，這就要求在進(jìn)行橋梁的動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)工程師要注意橋梁結(jié)構(gòu)截面上的實(shí)際最大動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)撓度以及最低標(biāo)準(zhǔn)限值的大小，并且要將這些檢測(cè)參數(shù)控制在所能容許的最小范圍內(nèi)，以免動(dòng)力試驗(yàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞。
2 混凝土橋梁檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展
在美國(guó)的混凝土橋梁檢測(cè)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(guó)公路管理局就將以前對(duì)橋梁的檢測(cè)數(shù)據(jù)與工程的判斷組合起來(lái)，這樣對(duì)測(cè)量錯(cuò)誤就會(huì)更加明晰，這種混凝土橋梁檢測(cè)技術(shù)唄稱之為貝葉斯預(yù)測(cè)技術(shù)。貝葉斯預(yù)測(cè)技術(shù)是要在先驗(yàn)信息以及工程評(píng)價(jià)的技術(shù)上對(duì)混凝土橋梁衰變進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)還能夠?qū)π碌臋z測(cè)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(cè)。目前我國(guó)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(shí)通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的不同部位進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果值進(jìn)行相應(yīng)的加權(quán)處理，最終再通過計(jì)算匯總成橋梁缺損值已能夠真正有效的反映出所測(cè)試橋梁的可靠使用度。
3 總結(jié)
總之，我國(guó)橋梁檢測(cè)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(cè)設(shè)備的不斷更新，橋梁檢測(cè)技術(shù)也會(huì)越來(lái)越成熟。因此，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)要對(duì)檢測(cè)理論不斷的修改，并且要對(duì)橋梁檢測(cè)手段不斷的完善，使得模型試驗(yàn)結(jié)果能夠與橋梁設(shè)計(jì)理論相吻合，最終實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的可靠檢測(cè)以保證橋梁能夠安全、持久的運(yùn)行。
