道路與橋梁工程檢測(cè)技術(shù)探討
2015-08-04
近年來(lái)，隨著公路工程建設(shè)步伐的加快，我國(guó)的試驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)得到了很大發(fā)展，但其受重視程度仍然不高，致使一些重大工程事故的發(fā)生。再者就是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在公路橋梁上行駛的超重車和大噸位車越來(lái)越多，橋梁受壓能力不夠會(huì)給人們的生活乃至生命造成威脅。因此，公路橋梁建設(shè)質(zhì)量是影響其使用壽命關(guān)鍵因素，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工資料以及規(guī)范作對(duì)公路橋梁的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)是保證質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以加強(qiáng)公路橋梁檢測(cè)技術(shù)的研究有一定的必要性。
公路橋梁檢測(cè)的原因
公路橋梁檢測(cè)的原因：第一是公路橋梁的質(zhì)量滿足要求，但是要求進(jìn)一步提高它們的承載力;第二是公路橋梁的施工質(zhì)量不符合規(guī)范要求，同時(shí)與公路橋梁的設(shè)計(jì)要求也有差距;第三是為了獲得更豐富的相關(guān)資料，公路橋梁需要進(jìn)行超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)；第四是公路橋梁沒(méi)有充分的設(shè)計(jì)和施工資料作為質(zhì)量檢測(cè)依據(jù);第五是公路橋梁在竣工試用一段時(shí)間以后發(fā)現(xiàn)了較為嚴(yán)重的病害和質(zhì)量隱患，對(duì)其承載力有重要影響。另外，還有就是一些短期的檢測(cè)工作已經(jīng)難以滿足現(xiàn)在大型公路橋梁的長(zhǎng)期的安全運(yùn)營(yíng)和使用的質(zhì)量要求，故需要對(duì)它們進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)期的檢測(cè)和健康監(jiān)護(hù)。
2、公路工程試驗(yàn)檢測(cè)工作的重要性
?、殴饭こ淘囼?yàn)檢測(cè)工作集試驗(yàn)檢測(cè)基本理論、測(cè)試操作技能和公路工程相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)于一體，涉及工程參數(shù)、施工質(zhì)量控制、工程驗(yàn)收評(píng)定、養(yǎng)護(hù)管理決策等方方面面；
⑵公路工程試驗(yàn)檢測(cè)工作能對(duì)新技術(shù)、新工藝及新材料進(jìn)行及時(shí)、有效地試驗(yàn)檢測(cè)和研究，鑒定其是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，為完善設(shè)計(jì)理論和積累施工工藝實(shí)踐資料，以及推廣和應(yīng)用新材料、新工藝、新技術(shù)作貢獻(xiàn)。
?、枪饭こ淘囼?yàn)檢測(cè)工作是合理控制并科學(xué)評(píng)價(jià)施工質(zhì)量的有效方法，是評(píng)價(jià)工程質(zhì)量缺陷、鑒定和預(yù)防工程質(zhì)量事故的有效手段。通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)工作，為質(zhì)量缺陷或質(zhì)量事故判定提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以便準(zhǔn)確判定事故性質(zhì)、范圍和程度，合理評(píng)價(jià)事故損失，明確責(zé)任，從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
?、裙饭こ淘囼?yàn)檢測(cè)工作能對(duì)各種施工原材料、半成品或成品進(jìn)行鑒定，檢測(cè)其質(zhì)量是否符合國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)規(guī)范及設(shè)計(jì)文件的要求，以此作為判定是否接收材料的依據(jù)。這對(duì)于合理應(yīng)用材料，為企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3、公路橋梁檢測(cè)的主要措施
3.1、靜載試驗(yàn)。公路橋梁的靜載檢測(cè)技術(shù)，以檢測(cè)目的為基礎(chǔ)獲取主要數(shù)據(jù)，公路橋梁是一個(gè)整體，所以在對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)不能涉及到各個(gè)方面。橋梁的靜載試驗(yàn)首先要針對(duì)橋梁的豎向撓度、側(cè)向撓度以及扭轉(zhuǎn)變形三個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)；其次要對(duì)控制截面的應(yīng)力分析時(shí)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，同時(shí)總結(jié)出最大值和橋梁發(fā)生的偏載特性；第三是要對(duì)支座的伸縮量和轉(zhuǎn)角改變程度、支座的沉降量以及墩頂相對(duì)位移進(jìn)行檢測(cè)；第四要認(rèn)真仔細(xì)的找出運(yùn)營(yíng)橋梁的表面是否有裂縫出現(xiàn)，如果通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有初始裂縫出現(xiàn)就要記錄試驗(yàn)所施加的加荷載，并且對(duì)于裂縫出現(xiàn)的位置、裂縫發(fā)展的方向、長(zhǎng)度、寬度以及卸載后裂縫發(fā)生閉合情況等相關(guān)資料要保證全部詳細(xì)記錄。
3.2、動(dòng)載試驗(yàn)。橋梁動(dòng)載試驗(yàn)，指通過(guò)對(duì)橋梁本身施加一定的附加振動(dòng)力，使得橋梁產(chǎn)生共振，并對(duì)橋梁回饋的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和記錄，進(jìn)而得出相應(yīng)的檢測(cè)橋梁的結(jié)構(gòu)頻率，了解橋梁的基本結(jié)構(gòu)情況和工作水平和狀態(tài)。動(dòng)載試驗(yàn)是最基礎(chǔ)的動(dòng)力檢測(cè)方法，它以應(yīng)用振動(dòng)理論和試驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)時(shí)的震動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)的主要方法。主要包括橋梁動(dòng)力特性檢測(cè)、動(dòng)載響應(yīng)的試驗(yàn)等。
3.3、公路橋梁的混凝土強(qiáng)度、質(zhì)量檢測(cè)
目前，對(duì)混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的主要方法有超聲回彈綜合法、散射法、鉆芯法、Windsor探針貫入法等。不同的檢測(cè)方法以不同的原理為支撐，而且檢測(cè)結(jié)果和要求也各自不同，但是無(wú)論使用哪種方法，在檢測(cè)前都要對(duì)各方面因素進(jìn)行綜合考慮。而對(duì)于公路橋梁的混凝土質(zhì)量檢測(cè)，主要為為BCT橋梁CT技術(shù)。BCT橋梁CT基礎(chǔ)是通過(guò)聲波在混凝土中的速度來(lái)測(cè)定混凝土的密度和均勻性等參數(shù)的，進(jìn)而來(lái)了解橋梁結(jié)構(gòu)中的混凝土質(zhì)量和出現(xiàn)的損害程度。聲波在混凝土中的傳播速度可以被作為混凝土抗壓強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。而且聲波是速度與混凝土的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)正比關(guān)系，即聲波速度越快，混凝土的抗壓強(qiáng)度越強(qiáng)，而且這一結(jié)論也被大量的試驗(yàn)和理論研究所驗(yàn)證。另外，BCT橋梁CT技術(shù)不僅可以發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，還可以作為檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢查處治效果。
4、公路橋梁的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)
4.1、雷達(dá)與紅外熱象儀施工檢測(cè)技術(shù)
“紅外熱象儀”是利用一臺(tái)紅外攝像機(jī)來(lái)產(chǎn)生一幅橋面溫度圖的。這種溫度圖象揭示了在陽(yáng)光照射下混凝土開裂部位對(duì)應(yīng)橋面的“熱點(diǎn)”。這種溫度較高的“熱點(diǎn)”是由于薄的充滿空氣的空腔就象絕熱體一樣，使得其上的混凝土的溫度上升得更快些而形成的》“雷達(dá)”的工作原理是發(fā)射短促的電磁脈沖，然后由這些電磁脈沖形成的電磁波可被混凝土中的各種異質(zhì)界面反射回來(lái)而產(chǎn)生回波。雷達(dá)回波的交替變化之波形和混凝土發(fā)生病害及出現(xiàn)裂縫后狀況有密切的對(duì)應(yīng)關(guān)系（但解釋判讀困難）。使用雷達(dá)、紅外熱象儀、激光光學(xué)、超聲波和其它一些新的技術(shù)手段可在一天之內(nèi)就能準(zhǔn)確地測(cè)量成百上千公里路面或幾十座橋的橋面。
4.2、光纖傳感器技術(shù)
對(duì)于橋梁施工檢測(cè)使用的傳感器，其原理是當(dāng)光纖受到拉壓的時(shí)候，應(yīng)變發(fā)生位置處的布里淵散射光會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的改變。從頻率上看，布里淵頻移與光纖軸向應(yīng)變量成正比。通過(guò)設(shè)備測(cè)量采集光纖溫度及布里淵頻移，進(jìn)而計(jì)算得到橋梁變形情況。纖傳感器目前在世界范圍內(nèi)，被廣泛應(yīng)用于測(cè)量溫度、壓力、振動(dòng)、位移、電場(chǎng)、電流、電壓、磁場(chǎng)、水聲、液位、流量以及輻射等物理量，超過(guò)100種。
4.3、無(wú)線電施工檢測(cè)技術(shù)
這是利用反復(fù)的周期性的疲勞荷載可以導(dǎo)致鋼橋結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）出現(xiàn)裂縫，這些裂縫以很細(xì)微的程度在擴(kuò)大。裂縫的擴(kuò)大在（結(jié)構(gòu)）構(gòu)件表面（層）會(huì)伴隨著能量的釋放，產(chǎn)生出應(yīng)力波。無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以定量的確定應(yīng)力波及其準(zhǔn)確位置。
4.4、自感應(yīng)施工檢測(cè)技術(shù)
感應(yīng)施工檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用更為廣泛，為橋梁各類物理量施工檢測(cè)而開發(fā)的傳感器多種多樣。如用于測(cè)量、定位橋梁中鋼筋斷裂產(chǎn)生的應(yīng)力波的加速計(jì)。為測(cè)量混凝土氯離子含量、鋼筋銹蝕、混凝土的導(dǎo)電率的各類小型的可埋置于梁體內(nèi)部的感應(yīng)裝置。為測(cè)量橋梁翼墻位移的位移傳感器。該類設(shè)備普遍造價(jià)低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，可大規(guī)模適用于各類新建或在役橋梁。
4.5、激光施工檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)
通過(guò)激光系統(tǒng)可即時(shí)測(cè)量測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。對(duì)普通鋼材、混凝土和木材均可良好發(fā)揮作用。該系統(tǒng)可以迅速精確地測(cè)量任意汽車通過(guò)橋梁而產(chǎn)生的變形。通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)還可通過(guò)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的比對(duì)分析判斷橋梁是否沉降或產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。
4.6、智能橋梁支座智能支座能通過(guò)預(yù)制在支座內(nèi)部的傳感器采集橋梁活載和恒載的分布，進(jìn)而提供分析判斷橋梁技術(shù)狀況的重要依據(jù)。支座內(nèi)設(shè)多個(gè)用于測(cè)量壓應(yīng)變和剪力的光學(xué)纖維感應(yīng)器。
4.7、新型傳感器國(guó)內(nèi)外開發(fā)出多種新型傳感器如磁通量傳感器、三向加速度計(jì)、超聲波三向風(fēng)速儀、光纖光柵溫度傳感器。
結(jié)束語(yǔ)
目前我國(guó)大量早期建設(shè)的橋梁進(jìn)入了病害集中爆發(fā)期，橋梁施工檢測(cè)的工作量大的需求與橋梁施工檢測(cè)設(shè)備不盡完善、功能單一，價(jià)格昂貴的矛盾還將長(zhǎng)期存在。
