淺談混凝土橋梁檢測技術(shù)與應(yīng)用
2011-09-06 來源：網(wǎng)絡(luò)
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的混凝土橋梁豎立在城市和農(nóng)村的道路上?；炷翗蛄涸诮ㄔ斓倪^程中由于材料本身的缺陷、施工的失誤、使用環(huán)境的侵蝕，隨著時間的延長，很多橋梁發(fā)生了破壞，每年用于維修和重建的費用逐年增加。北京大北窯橋、西直門立交橋等橋梁在建造不到二十年時間就進行大修和拆除重建，浪費了大量的資金。因此對橋梁質(zhì)量的檢測，是避免資金浪費和減少工程事故一個非常重要的工作，該方面檢測技術(shù)越來越為人們所重視。
目前橋梁結(jié)構(gòu)狀況的檢測是對新建和既有橋梁結(jié)構(gòu)承載能力及構(gòu)件的材料質(zhì)量和工作性能方面所存在的損傷缺損等狀況進行檢測、試驗、判斷和評價的過程。主要內(nèi)容包括兩個大的方面：一方面是新建橋梁結(jié)構(gòu)整體性能、功能狀況檢測,包括結(jié)構(gòu)承載能力和使用性能鑒定；另一方面是既有橋梁承運營期間的抗災(zāi)防災(zāi)能力檢測，包括在使用過程中受到水災(zāi)、火災(zāi)和地震等情況下的載能力和使用性能鑒定；再一方面就是橋梁結(jié)構(gòu)材料各種性能的檢測,包括材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能測試及產(chǎn)生缺陷原因的分析判斷等。
1. 橋梁檢測儀器設(shè)備
橋梁檢測的儀器設(shè)備、測試元件和技術(shù)是橋梁檢測的重要保障，必須具有科學(xué)性和準(zhǔn)確性。在靜載、動載實驗檢測中主要測試內(nèi)容包括作用力的大小、結(jié)構(gòu)截面各種應(yīng)力的分布和大小、局部結(jié)構(gòu)損壞的情況和動載作用下結(jié)構(gòu)的動應(yīng)力、自振特性、動撓度等參數(shù)。
檢測儀器包括電測試儀、光學(xué)儀器、升學(xué)儀器、機械式測試儀器、伺服式儀器等，具體的儀器有直讀式的、自動紀(jì)錄式、模擬式和數(shù)字式等。在橋梁檢測中，要求合理選用儀器的量程、準(zhǔn)確度、靈敏度和野外穩(wěn)定性抗干擾能力，儀器盡量結(jié)構(gòu)簡單，輕巧方便適合攜帶，并且堅固耐用，含有多種用途。具體選用要根據(jù)橋梁所處的環(huán)境，具體參數(shù)的測定要求等。經(jīng)常使用的測試儀器有測力計、應(yīng)變計、位移計、傾角儀、測振儀等。
2. 新建和既有橋梁結(jié)構(gòu)承載能力和使用性能的檢測
新建和既有橋梁結(jié)構(gòu)承載能力和使用性能的檢測主要是對新建橋梁進行驗收和對既有橋梁在各種災(zāi)害后評估。
公路橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能檢測,按照受力狀態(tài)可分為靜載試驗和動載試驗。橋梁靜載試驗是將靜止的荷載作用在橋梁上指定的位置而測試結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參數(shù)，從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用性能；動載試驗是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、行車口向應(yīng)等參量，從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度與行車性能。靜載試驗與動載試驗雖然在試驗?zāi)康摹y試內(nèi)容等方面不同，是兩種性質(zhì)的試驗，但對于全面分析掌握橋梁結(jié)構(gòu)的工作性能是同等重要的。
就試驗對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的后果來說，橋梁試驗可分為破壞性試驗和非破壞性試驗。一般情況下，原型結(jié)構(gòu)的破壞試驗，不論在費用上還是在方法上都存在一些具體的問題，特別是在結(jié)構(gòu)進入破壞階段后試驗是比較困難的，因此，鑒定性試驗多為非破壞性試驗。但在某些情況下，為了達(dá)到預(yù)定的試驗?zāi)康?，往往需要進行破壞性試驗，以掌握試驗結(jié)構(gòu)由彈性階段進入塑性階段甚至破壞階段時的結(jié)構(gòu)行為、破壞形態(tài)等試驗資料，此時多以模型結(jié)構(gòu)為對象，在實驗室內(nèi)進行，以便能夠較為方便可行地進行加載、控制、量測、分析，從而總結(jié)出具有普遍意義的規(guī)律，推廣應(yīng)用于原型結(jié)構(gòu)。
按試驗持續(xù)時間的長短，可分為長期試驗和短期試驗。鑒定性試驗與一般性的研究試驗多采用短期試驗方法，只有那些必須進行長期觀測的影響因素，如混凝土結(jié)構(gòu)的收縮和徐變性能、橋梁基礎(chǔ)的沉降等，才采用長期試驗方法。此外，對于大型橋梁結(jié)構(gòu)或新型橋梁結(jié)構(gòu)常常采用長期觀測或組織定期檢測，以積累這些結(jié)構(gòu)長期使用性能的資料。
3. 橋梁結(jié)構(gòu)材料混凝土各種性能檢測
混凝土目前是我國橋梁使用的最廣泛的結(jié)構(gòu)材料之一，它是由水泥、砂子、石子、水、外加劑和摻和料等組成的混合材料，經(jīng)過稱料、攪拌、運輸、澆筑、成型和養(yǎng)護等工序形成強度，由于其組成材料的復(fù)雜和工序的繁多，造成了混凝土凝結(jié)硬化后的物理、力學(xué)等性能可能和設(shè)計相差較大。目前，為孔子混凝土的質(zhì)量，我們主要從幾個方面對混凝土的性能進行檢測，一個是檢測混凝土的強度，檢測是否滿足設(shè)計要求；另一個是檢測混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的缺陷，檢測是否影響結(jié)構(gòu)的承載能力；另一為檢測混凝土構(gòu)件的幾何尺寸和內(nèi)部鋼筋的位置數(shù)量、銹蝕狀態(tài)等，檢測構(gòu)件的尺寸和配筋是否滿足設(shè)計和規(guī)范要求；還有檢測混凝土的構(gòu)件的其它性能，包括建筑熱工性能、防水、隔聲等物理特性。
3.1 混凝土強度測定。
對于混凝土強度的測定,目前的測試方法主要有回彈法、超聲法、超聲-回彈綜合法、貫入法、拔出法、斷裂法、鉆芯樣試驗法等。回彈法、超聲法以及二者的綜合法是屬于非破損試驗法,是利用混凝土的一些物理量和強度的關(guān)系，來推定結(jié)構(gòu)混凝土的強度，使用的儀器簡單操作方便，在工程現(xiàn)場應(yīng)用比較廣泛；貫入法、拔出法、斷裂法、鉆芯樣試驗法等屬于半破損方法，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定損傷，試驗數(shù)量和范圍受到限制，一般選擇受力較小不重要的構(gòu)件進行少量的試驗，對非破損方法測得到的混凝土強度進行校正。
3.2 構(gòu)件材料缺陷的檢驗。
構(gòu)件中常見的缺損有裂縫、碎裂、剝落、層離、蜂窩、空洞、環(huán)境侵蝕和鋼筋銹蝕等。其中,構(gòu)件外露的缺損,可以借助于適當(dāng)?shù)墓ぞ呋蛄烤叩容o助設(shè)備進行目視檢測。超聲波脈沖速度法可以用于探查鋼材、焊縫和混凝土中存在的裂縫、空洞、夾渣和火災(zāi)損傷等。聲波檢測法是指用工具敲擊構(gòu)件,聽其聲音的差異來判斷構(gòu)件是否存在破損,這種方法比較簡便,是一般檢查中常用的手段。使用脈沖雷達(dá)的電磁回波法是檢測具有瀝青覆蓋層的混凝土橋面板的有效方法。還可以運用紅外熱像儀測混凝土構(gòu)件各部分輻射紅外線能量，根據(jù)構(gòu)件表面的溫度場分布情況所形成的熱像圖，直觀的顯示混凝土、結(jié)構(gòu)物機器結(jié)合部位上存在的不連續(xù)缺陷。
3.3 混凝土構(gòu)件的幾何尺寸和內(nèi)部鋼筋的位置數(shù)量、銹蝕狀態(tài)等檢測。
混凝土構(gòu)件的幾何尺寸可以利用簡單的長度測量工具米尺等工具進行測量；混凝土內(nèi)部的鋼筋的檢測是通過磁測法進行檢測，是根據(jù)鋼筋或者預(yù)埋鐵件會影響磁場的方法，主要可以檢測出鋼筋的位置、直徑、數(shù)量、箍筋的間距和混凝土保護層的厚度等參數(shù)，檢測是否滿足設(shè)計和規(guī)范要求；混凝土構(gòu)件內(nèi)部鋼筋可以通過電測法檢測鋼筋的修飾狀態(tài)，或者間接檢測混凝土的電阻率、堿度以及侵蝕介質(zhì)再混凝土的含量來檢測鋼筋的銹蝕狀態(tài)。
3.4 混凝土的構(gòu)件的其它性能檢測?；炷翗?gòu)件的建筑熱工性能、防水、隔聲等物理特性可以通過各種儀器來檢測得來。
4. 根據(jù)檢測結(jié)構(gòu)進行評估鑒定或加固
通過各種檢測的數(shù)據(jù)結(jié)果，對檢測橋梁進行評估鑒定。首先調(diào)查橋梁所處的環(huán)境和目前所處的狀態(tài)，獲得橋梁的養(yǎng)護維修和受災(zāi)害的情況；接著了解橋梁設(shè)計的情況，熟悉建筑和結(jié)構(gòu)施工圖，檢測結(jié)構(gòu)混凝土材料的性能，如上述的強度、尺寸、配筋和缺陷等性能，檢測是否滿足設(shè)計和規(guī)范要求；根據(jù)調(diào)查和材料檢測的結(jié)果，建立計算模型，計算是否滿足承載力和變形要求；通過靜動載試驗檢測橋梁載和載的作用下的工作性能。
當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)無法滿足承載能力、通行能力（交通量增加、受災(zāi)后等）等要求時，需要對橋梁進行加固或技術(shù)改造。常用的加固技術(shù)方案口減輕恒載、加固臨界桿件、補充新桿件、改善原結(jié)構(gòu)的受力體系或加固主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件，來達(dá)到提高橋梁整體承載能力的目的；常用的技術(shù)改造，包括滿足承載力要求的結(jié)構(gòu)補強，滿足通行能力要求的橋面加寬、滿足使用要求的結(jié)構(gòu)受力性能改善。橋梁加固和技術(shù)改造都要結(jié)合檢測數(shù)據(jù)結(jié)果來得到經(jīng)濟、施工可行的方案。
