混凝土橋梁的檢測技術及其新發(fā)展

1、混凝土橋梁的檢測技術及其新發(fā)展近幾十年來，我國的江河上和城市內，都修建了很多特大和大、中型橋梁，包括鐵路橋梁、大路橋梁、公鐵兩用橋和城市的立交橋等。這些橋梁在建設中和運營管理期間，都需要舉行大量常規(guī)的技術檢測工作，以確保工程的設計要求和施工質量及運行平安。而同時很多早期修建的橋梁結構，因為年久失修，導致橋梁局部消失了一些病害，例如，混凝土表面脫落，鋼筋外露；混凝土碳化、鹽蝕嚴峻，使主要受力截面的抗壓性能受到減弱等等不一而足。因此，今日的橋梁檢測領域不僅僅包括成橋前靜載和動力實驗，還涵蓋到大量舊橋的檢測與維護上，惟獨通過檢測，評價其使用牢靠度、估量其剩余壽命，才干為橋梁主管部門的決策供應依據(jù)。在

2、我國，混凝土橋梁的檢測技術經過幾十年的進展，已比較成熟，但與國外研究的最新技術相比，還有一定的差距，本文著重推薦混凝土橋梁的檢測技術在我國及世界范圍內的應用及其新進展。一、混凝土橋梁的檢測技術混凝土橋梁的檢測離不開荷載實驗。一般來說，有以下狀況需舉行荷載實驗：一是興建的大跨度混凝土橋，尤其當采用了新結構、新材料和新工藝的橋跨結構更需舉行荷載實驗；二是需通行特種車輛的新舊橋梁，為保證該橋使用平安，需按實際輪位和軸重舉行模擬荷載實驗或等效菏載實驗；三是修復的、改建的或加固的舊橋，為驗證工程效果，需舉行驗收或鑒定性荷載實驗；四是年久失修，且缺乏設計和施工技術數(shù)據(jù)的舊橋，為推斷是否能承受預計的荷載，也

3、需舉行荷載實驗。（一）荷載實驗分類及其打算1.荷載實驗分類，按所加荷載性質，可分為靜載實驗和動力實驗；按加載數(shù)量與標準設計荷載的比值（包括沖擊系數(shù)在內）可分為三種：基本荷載實驗、重荷載實驗和輕荷載實驗，本文著重闡述靜載實驗和動力實驗。2.荷載實驗打算：實驗前，需做好充分的打算，這就要求盡可能的收集設計與施工資料，這也是為決定實驗荷載、布置測點以及以后的測試數(shù)據(jù)的對照分析。這些資料包括橋跨的總體與各截面幾何尺寸、標高、設計荷載等級、行車道標準、支座和墩臺位置標高及布置，材料的物理力學性能等。如有可能，一方面，從設計單位那里索取該橋的控制截面的計算內力、計算撓度、影響線和結構的自振頻率等；另一方面

4、，從施工方那里索取該橋的實際尺寸、標高、施工時材料數(shù)據(jù)，尤其是混凝土的強度增長數(shù)據(jù)、彈模數(shù)據(jù)、荷載實驗時混凝土的齡期等。與此同時，還應做好實橋調查工作，對實橋表面的病害，用圖標明病害位置和病害程度；摸清橋址處的供電和交通狀況，當?shù)氐臍庀鬆顩r，有無實驗所需的標準車輛等第一手資料，由于這些都可能影響到事先所擬訂的實驗方案，如能及早發(fā)覺狀況和間題，就可以對實驗方案舉行準時修改。（二）靜載實驗混凝土橋梁的靜載實驗，一般需舉行以下測試內容：1.結構的豎向撓度、側向撓度和扭改變形。每個跨度內至少有三個測點，并取得最大的撓度及變形值，同時觀測支座下沉值。有時測試也為了驗證所采用的計算理論，要實測控制截面的內

5、力和撓度縱向和橫向影響線。2.記錄控制截面的應力分布，并取得最大值和偏載特性。沿截面高度不少于5個測點，包括上、下緣和截面突變處。有些結構需測試支點及附近、橫隔板附近剪應力和主拉應力，此時需將應變計布成應變花。3.支座的伸縮、轉角，支座的沉降；墩頂位移及轉角。4.認真觀看是否已消失裂縫，消失初始裂縫時所加的荷載，認真表明裂縫消失的位置、方向、長度、寬度及卸載后閉合狀況。倘若結構的控制截面變形、應力或裂縫擴展，在尚未加到預計最大實驗荷載前，已提前達到或超過設計標準的允許值，應立刻停止加載，同時留意觀看裂縫擴展狀況，撤離儀器和人員。5.細觀看卸載后的殘余變形。對于特別結構而言，如懸索橋和斜拉橋，尚

6、需觀看索力和塔的變位并舉行支座的測定?；炷翗虻撵o載實驗，對關鍵控制截面的測試，嚴格在該截面影響線上加載標準荷載車隊，以決定標準車輛在橋上的輪位位置。除了對加載車輛的輪位有所控制外，實驗時溫度是一個重要因素。通常而言，溫度變化一攝氏度，混凝土構件將產生十個微應變的變形，對于50號混凝土，相應于0.35吻a的應力誤差。因此應做好溫度補償和收縮補償塊等工作，以直接或間接消退溫度及收縮的影響。（三）動力實驗橋梁結構的動力實驗是研究橋梁結構的自振特性和車輛動力荷載與橋梁結構的聯(lián)合振動特性，其測試數(shù)據(jù)是推斷橋梁結構運營情況和承載特性的重要指標。眾所周知，橋梁在設計時，要避開外界的強迫振動源，如風、車輛等

7、的頻率與橋跨結構的自振頻率相等，否則會引起過大的共振振幅危及橋梁的使用平安。同理，當車輛以某一速度通過橋面時，橋跨的動撓度和動應力最大，那么，此時的車速稱為臨界車速。由臨界車速引起的共振將產生動力擴大效應并直接影響到橋梁的平安使用，通常用沖擊系數(shù)來表示這種擴大效應。橋梁的動力實驗，主要是圍繞沖擊系數(shù)做文章，實際的的動力實驗包括以下內容：1.測定橋跨結構在車輛荷載下的強迫振動特性，如沖擊系數(shù)、強迫振動頻率、動位移和動應力等。2.測定橋跨結構的自振特性，如自振頻率、振型和阻尼特性等。橋跨結構的動力實驗，首先務必使結構產生振動，然后通過儀器記錄下結構的振動時程曲線，再通過特地的FFT（迅速傅立葉轉換

8、）儀器，分析出結構的各項振動特性。有兩種方法可模擬外界對結構的動力激振，這其中包括穩(wěn)態(tài)激振和脈動激振。穩(wěn)態(tài)激振包括以一輛或多輛并行滿載車列以不同速度過橋或在橋上制動。而脈動激振可直接利用外界隨機振源。動力分析設備越來越先進，具有豐盛閱歷的工程師可直接分析輸出結果。但與之同時的理論分析，與實際狀況仍存在相當?shù)牟顒e。在舉行動力實驗時，應留意結構控制截面上的實測最大動應力、動撓度和最低標準限值應小于標準的容許值。否則簡單對橋梁結構造成損壞。二、國內外檢測技術的一些最新進展在美國，每年有大量的橋梁急需修理，為了確保橋梁的修理經費的合理使用，美國大路管理局擬采用一種貝葉斯預報技術，將以前的檢測數(shù)據(jù)和工程

9、推斷組合起來，可清晰的考慮到測量的錯誤，將建立在工程評價和從前的閱歷信息上融入到將來的混凝土橋梁衰變預報中，并可隨時將新的檢測數(shù)據(jù)增添到已有橋梁的管理系統(tǒng)中的架構中。這種技術現(xiàn)已運用于克羅拉多州的一座預應力橋梁上。美國大路管理局早已開頭對美國國內全部的橋梁的基本數(shù)據(jù)建庫，并可將以后的檢測所獲得數(shù)據(jù)不斷的更新數(shù)據(jù)庫中的內容。美國AASHTO已建立起DATAPAVE路面長期管理使用性能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，信任不久其相應的橋梁數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也將建立起來。我國上海市現(xiàn)已著手建立上海市城市橋梁管理系統(tǒng)，它通過對橋梁的不同部位舉行評價，通過加權匯總成全橋的橋梁缺損情況值（Bcl），最后得出該橋的使用牢靠度，這種分析充分運用了迷糊數(shù)學的學問。目前，將損傷力學用于橋梁表面病害、故障檢測，已有不少成績間世，有學者認為可用它粗略估量老橋梁的殘余壽命。多學科的交錯大大進展了橋梁的檢測理論，這標志著以后橋梁牢靠度綜合評價技術進展的方向，檢測方法的進展也是日新月異。過去斜拉橋的斜拉索發(fā)生斷索事故，無從知曉?，F(xiàn)在，使用磁漏檢測技術可直接檢測出是否斷索和斷索部位。樁基實驗方法也已有大的突破。應用波動方程的解析