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现役桥梁常规检测技术
2016-09-18  中国桥梁网 分享到:
关键词:桥梁 检测方法 病害 

   1引言

   据统计数据显示,截至2013年底,我国公路桥梁总数达到73.53万座,总长度达3978万延米。在世界各种类型桥梁中占据半壁江山。现役桥梁里程之大,也为桥梁的管理提出新问题。应该重点关注现役桥梁检测技术,保证桥梁的使用安全。依据检测数据, 加强日常的维护工作,使桥梁发挥出更大的作用。

   2桥梁检测意义及分类

   桥梁管理者最关心的问题是桥梁的健康状况。当桥梁一旦竣工,交付使用。桥梁自然缺陷、 工程结构设计、 建造和施工的失误已成事实。关键是要及时发现和处理一些缺陷,以避免事故的发生。检测工作对于确保桥梁安全运营与延长使用寿命具有重要的意义,并能通过检测数据尽早发现桥梁病害,以便及时进行维修与加固,提前进行处理,进而节约桥梁维修费用,提高桥梁运营期的综合经济效益。

   桥梁检测按照受力状态可分为静载试验和动载试验;在静载作用下,一般要测定作用力的大小(包括静荷载、 支座反力、推力等的大小)、构件的内力(包括弯矩、轴向力、剪力、 扭矩等)、 断面上各种应力的分布状态及其大小、 各种变形(包括挠度、 相对位移、 转角等)以及局部损坏现象(如裂纹)。按照试验破损情况分为无损检测、半破损检测和破坏性检测。我国桥梁检测以动静载试验为主,辅以混凝土强度试验、超声波探测与腐蚀作用试验等多种方法,这些检测方法是传统方法,在桥梁检测中应用最为广泛。

   目前在国内比较成熟的检测技术还有红外热像仪检测技术、 光纤传感器检测技术、声探测技术等。桥梁检测技术已得到了一定的发展, 对结构在工作环境、运营条件特性的认识也将不断地得到深化,为桥梁极早发现病害提供了更多手段。

   3桥梁常用检测方法

   3.1强度检测

   回弹法检测混凝土强度主要是通过回弹仪在结构混凝土各测区内测量回弹值R,根据规范中给出的相关公式求其每个测区的平均回弹值,结合检测的混凝土碳化深度值,然后根据规范中已建立的测区混凝土强度换算表,查规范得测区的混凝土强度值。现在市面上的回弹仪多是数显式,可以在系统里设置国家或地区的关系曲线,同时还可以设定回弹方向和碳化深度等参数,自动计算处理回弹结果。回弹法是混凝土表面硬度的检测方法,优点是操作易于掌握,仪器构造简单,检测效率高,费用低廉。缺点是受参数、测试环境和混凝土表面状态影响较大,结果波动性大。

   超声法对混凝土强度进行检测是利用波在混凝土中的传播速度随强度等级的增高而增大的原理进行强度检测。将超声波换能器置于被测物体上(黄油、凡士林或水等耦合剂等),通过仪器中的脉冲信号发生器发出一系列的周期性电脉冲,加在发射换能器上的压电体上,转换成超声脉冲,穿过被测物到达接受换能器,超声仪将接收到波速、波幅、频率、波形等声学参数,通过对各参数综合分析和判断,从而可对混凝土强度强度,进而还可以推断混凝土完整性、均匀性的缺陷。

   超声――回弹综合法以材料的应力应变行为与强度的关系为依据进行强度检测。在结构混凝土同一测区分别测量声时值t和回弹值R,然后利用已建立起来的测强公式推算该测区强度的一种方法。在测试结果上将超声法和回弹法结合在一起,起到互相补充测试受不同因素影响,产生的测试偏差,使结果更加接近真实值。

   3.2钢筋检测

   钢筋锈蚀状况检测原理:在混凝土中钢筋锈蚀过程中,钢筋表面形成阳极区和阴极区,导致钢筋离解,在阳极区生成膨胀的锈蚀产物。腐蚀速率受铁离子通过混凝土从阳极迁到阴极的便利程度的影响。因此,电势越高,电阻率越低,通常腐蚀率也就越大。半电池电位钢筋锈蚀度测量法是目前在现场无损钢筋锈蚀度检测中较先进的一种方法。

   电磁法采用电磁感应原理对钢筋混凝土结构中钢筋位置、间距、保护层厚度和钢筋直径进行无损检测。

   3.3力学检测法

   桥梁静载试验:桥梁的静载试验就是按照预定的试验目的与试验方案,将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置上,观测桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量的试验项目。根据有关规范和规程的指标,判断桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力。测试方法上可以采用指定荷载级别的车辆缓慢行驶到测试部位进行加载。条件受限制时,也以施加荷重(水泥,预制块件,水箱加水等)或者以液压千斤顶装置施力等方式来模拟某一等级的车辆荷载,借以达到试验的目的。目前一般梁桥挠度测量最常用的仪器主要是千分表、百分表、挠度计、全站仪和水准仪,这其中最经常采用的仪器为百分表和水准仪,其基本能满足梁桥荷载试验挠度测量时对精度、量程及可靠性的要求。结构静载试验的评价指标主要有两个方面,一方面通过比较控制测点的实测值与理论计算值来评价结构的工作性能与安全储备;另一方面是通过比较控制测点的实测值与规范允许值来评价结构所处的工作状况。

   桥梁动载试验:桥梁结构是以承受车辆荷载为土的,车辆荷载对桥梁的冲击和振动影响,常会使其产生的动力效应大于相应的静力效应。因此用动力荷载试验来确定桥梁在车辆荷载的动力效应以及使用条件,从而对桥梁评价是十分重要。桥梁结构的振动分析是桥梁结构分析的又一项重要内容。包括两方面:一是测量车辆荷载作用在桥梁指定断面上的动应变或指定点的动挠度,二是测量桥梁结构的自振特性和动力响应。动载试验结果分析,对桥梁结构承载能力作出切合实际的评价,也是对既有桥梁使用功能作实质性的分析评定。桥梁动载试验的测试仪器主要包括拾振器、信号放大器、动态电阻应变仪、光线示波器、笔录仪、磁带记录仪与数字信号处理机等。通常情况下,中小跨径梁桥可采用磁电式测试系统量测桥梁结构的自振特性,对大跨径桥梁可采用压电式测试系统量测超低频振动。

   4桥梁检测的不足

   桥梁检测往往仅是为了确定桥梁的损伤状况, 最多是在一定程度上对桥梁的继续工作能力提出评价。 不能提供现役桥梁的长期评价,使得管理上需要定期对桥梁进行检测,花费人力物力较大。

   由于对路桥的质量目前尚缺乏严格系统的量化检验方法, 致使一些劣质工程得不到及时发现和处理。 轻则增加了日后的路桥维修保养成本,使国家和地方财政负担加重; 重则会发生桥毁人亡的惨剧。 所以加强公路桥梁检测对于保证人民生命财产安全和改善交通质量以及促进经济发展都有着很重要的作用和影响。

   5结论

   现役桥梁检测目的在于,通过对桥梁目前的技术状况及损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势进行检查,弄清出现缺陷和损伤的主要原因,以便能分析和评价既存缺陷和损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响,并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。普及桥梁检测技术,对桥梁检测结果给出正确评价,对于推动我国桥梁工程建设,提高施工质量,延长现役桥梁承载能力等都具有十分重要的意义。

   参考文献

   [1] 张喜才.桥梁结构静载试验及应用[J].公路与汽运.2004,5:69-72.

   [2] 王国鼎,袁海庆,陈开利等编著.桥梁检测与加固[M].人民交通出版社.2003,10.168-170.

   [3] 刘沐宇,袁卫国.桥梁无损检测技术的研究现状与发展[J].中外公路,2002,(6):24-26.
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