我國橋梁工程中常見通病及檢測手段
2015-05-21
隨著我國城建交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，公路及城市道路等級不斷提高，其中的橋涵構(gòu)造物也越來越多，但從目前運行使用的情況來看，存在一些不盡人意之處，最近頻繁出現(xiàn)的如橋梁垮塌、基礎倒毀、橋墩沉陷質(zhì)量事故嚴重影響了人們的人身安全，因此，在橋梁工程中其質(zhì)量問題已經(jīng)納入人們關(guān)注的焦點中。針對橋梁建設工程，多來來時間的檢驗告訴我們，橋梁工程質(zhì)量通病不斷危害極大，而且十分頑固，稍不注意，會帶來致命后果。同時，中國的橋梁普遍大量存在些舊橋和危橋，加強分析橋梁工程常見病害以及加大研發(fā)病害檢測技術(shù)的力度，勢在必行。
1、橋梁工程常見通病
所謂橋梁工程常見病害，具體來講可表現(xiàn)為高填土下沉、軟土地基超限沉陷、瀝青路面早期破損、水泥路面斷板開裂、路面不平、橋梁伸縮縫和橋頭跳車、隧道襯砌滲水、防護工程和小型結(jié)構(gòu)物表面粗糙、預應力結(jié)構(gòu)管道壓漿不實等相關(guān)質(zhì)量控制不利的現(xiàn)象。以下簡要針對跳車、高填土下沉以及預應力結(jié)構(gòu)孔道壓漿不實三方面來分析橋梁工程常見病害：
1.1跳車現(xiàn)象
所謂橋頭跳車，指的是橋梁構(gòu)建與橋梁臺背的路基之間發(fā)生一定的高差沉降，從而引起一定的橋梁表面不平，隨著沉降數(shù)值的增大，汽車高速奔行時，引起車輛頻繁震動，更有甚者造成騰空。
造成跳車的原因大體可表述為地基地面條件、填料、施工材料以及施工技術(shù)問題等多因素。究其原因，還是因為沉降高差的形成造成跳車現(xiàn)象。包括地基地面條件、填料、施工材料以及設計、施工方面的諸多因素。其主要表現(xiàn)為橋(涵)臺與相鄰路堤之間產(chǎn)生沉降差，造成錯臺或縱坡不順以及構(gòu)造物的附加變形(指伸縮縫)，導致跳車。對于填土沉降而言，橋臺沉降不均勻，伸縮縫和搭板兩者結(jié)合不當，造成橋臺臺階的形成，嚴重影響駕車人員舒適效果和行車安全，橋梁的沖擊力也相對較大。針對跳車現(xiàn)象一般在施工過程可以采取以下措施：首先，選取夯實效果良好的回填材料，并在壓實過程中嚴格按照規(guī)范，滿足壓實效果，減少路橋沉降高差。其次，在伸縮縫施工時應注重選取伸縮性能優(yōu)異的伸縮縫，并加以平整。最后，在適當情況下可采取填方——填方沉降——建樁的工藝流程，從而達到降低填土與結(jié)構(gòu)的沉降高差。
1.2沉降問題
路基沉降全部是地基沉降，路基填方本身基本不發(fā)生壓縮沉降，地基沉降與地質(zhì)條件和填土高度(即地基單位面積受力)有關(guān)，地質(zhì)條件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之路基沉降越大。通常在填土施工中通常會遇到深填、高填、半填半挖等不同方式的填土施工，但是不論什么方式的填土施工，通常都會遇到通車不久，便產(chǎn)生下沉現(xiàn)象，發(fā)生此現(xiàn)象的原因主要還是由于施工不當所造成的。比如施工壓實程度不夠、采用過后分層方式、在低溫施工時沒采取相應技術(shù)措施冬等等。在材料的選取上，必須采用精確的最大干容重以及最佳含水量的混凝土，否則，極大程度上會出現(xiàn)高填土下沉現(xiàn)象。堆載預壓法是工程上廣泛應用，行之有效的方法。其目的就是消除路基可能產(chǎn)生的沉降和提高軟土地基的強度，滿足路基的承載力穩(wěn)定性。根據(jù)預壓荷載的大小，預壓法分為兩種：等效預壓和超載預壓。因等效預壓沉降的大小與預壓時間有關(guān)，不能達到最終沉降量，所以采用超載預壓。
1.3預應力結(jié)構(gòu)孔道壓漿不實
灌漿強度的好壞，直接關(guān)系到孔道填充程度，若相對不飽滿，很大程度上會發(fā)生預應力鋼筋的銹蝕，這樣會造成混凝土預應力作用削減，嚴重者，會導致孔道內(nèi)淤積大量空洞，導致施工停滯，造成巨大的損失。解決預應力結(jié)構(gòu)孔道壓漿不實，必須加強灌漿強度，避免造成空洞，同時必須檢測孔道填充程度，確保填充飽滿。
2、橋梁工程常見病害檢測技術(shù)
隨著時間的作用，橋梁老化越來越嚴重，在橋梁使用年限基礎上，必須針對各項指標重新鑒定，有活著橋梁遭遇自然環(huán)境（颶風、暴雨、地震等）的破壞，需要對橋梁進行指標檢測。針對科技的日新月異，筆者主要探討當前橋梁基礎檢測以及動靜載試驗檢測技術(shù)手段。
2.1靜載檢測技術(shù)
靜載試驗檢測橋梁的項目通常包括撓度（結(jié)構(gòu)）、沉降（支座以及橋臺）、拉壓程度（結(jié)構(gòu)）、裂縫（橋面）等各項指標。測試中應獲取的主要數(shù)據(jù)與測試方法：1)根據(jù)測試目的確定要獲得數(shù)據(jù)。明確目的有利于我們在工作中把握重點，也決定了我們需要取得哪些試驗數(shù)據(jù)，同時保證關(guān)鍵測試部位數(shù)據(jù)的可靠度。試驗中使用頻率較高的儀器有應變儀、撓度計、水準儀、全站儀、百分表等。靜載檢測時，一般檢測位移、應變和裂縫檢測三大類。位移測量可用機械儀器測量或電測法進行檢測。應變測量通常采用應變片、電阻應變儀、振弦式應變計、鋼筋應力計等進行檢測。裂縫測量通常依靠目力輔以刻度放大鏡，對于較大裂縫在要求不高的情況下也可用塞尺測量。在靜載作用下，橋梁會產(chǎn)生或大或小的變形。
通常橋梁的變形分為整體變形和局部變形。所謂整體變形，指的是橋梁整體工況的形變；所謂局部變形，即梁的結(jié)構(gòu)荷載處發(fā)生的形變。按照靜載檢測規(guī)范，必須按照先整體后局部的方式，即優(yōu)先考慮橋梁的整體變形。在靜載試驗檢測時，主體檢測的是橋梁上面結(jié)構(gòu)的承載能力，在一定面積作用下測量其截面應力以及變形情況。在經(jīng)過常年使用的老式橋梁檢測時，靜載試驗主要檢測的指標是裂縫、彎度、應變程度以及抗壓拉程度。
2.2動載檢測技術(shù)
橋梁動載檢測技術(shù)是為了滿足橋梁工程使用性能的需要，應用計算機模擬探析和實際檢測相互融合的科學方法，動載試驗是動力測定評價方法的基本測試項日，是應用理論分析與試驗測試相結(jié)合的科學方法解決橋梁振動問題的必要手段。橋梁工程動載檢測的內(nèi)容包括：橋梁結(jié)構(gòu)動載性能以及結(jié)構(gòu)動載響應兩個方面，其檢測的對象表征的是結(jié)構(gòu)動載效果最優(yōu)構(gòu)建應力和變形的控制面。測試傳感器、信號放大器、光線示波器、磁帶記錄儀和數(shù)字信號處理機是動載試驗的測試的常見儀器。根據(jù)儀器的性能和使用傳感器的特性，可以選配不同的測試系統(tǒng)。具體上而言，動載檢測技術(shù)檢測流程基本為：橋梁振動頻率、振形、阻尼比的測試——橋梁動撓度、動應力、加速度、沖擊系數(shù)的測試。前者為動力特性參數(shù)，后者為動力響應測試。實踐證明，對橋梁進行動載檢測，是基于橋梁結(jié)構(gòu)動力特性來研究的。因為，橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性是結(jié)構(gòu)的固有性質(zhì)，它不隨荷載的強度以及其它壓力的大小改變而改變。動載檢測檢測的是橋梁的模態(tài)參數(shù)，作為橋梁的基本理論參數(shù)，其反映的不僅僅是整個橋梁的可承受能力，更反映了橋梁承載狀況優(yōu)良與否。
