中小桥梁梁检测的浅析
2011-07-21 来源：网络
1. 引言
在我国现役的桥梁大多数是在上世纪的 60~70 年代建立的，有的甚至更早。随着今年来我国经济的发展，交通运输量与日俱增，桥梁承担着繁重的运输任务。由于长时间繁重的交通运输任务使得桥梁大多处于病态，对于大型桥梁的维修与加固在我国已有先例，技术上也基本趋于成熟，但是在中小桥梁在这部分目前加固的例子还不是很多，本文已某小桥的加固实例对中小型桥梁的加固予以介绍。
2. 现役桥梁
2.1 现役桥梁的分布情况
截止 20 世纪末，我国的公路总里程已经达到140 多万公里，位于世界前列。我国已经建成的永久性桥梁22.5 万于座，其中不乏我国依靠自己的力量建设的大型桥梁。目前我国在大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥、连续刚构桥的建设方面取得很多的成功经验。我国桥梁建设的跨度，技术及科技含量，施工的难度均达到了世界先进水平，我国桥梁建设水平已进入世界先进行列。
[1] 通过数十年来的工程建设实践，目前我国已经培养出一批实力和素质较高的设计、施工、
监理、科研和检测队伍。随着时间的流逝，这些建于上世纪的桥梁大多数处于病害状态，因此需要加固与维修。目前大多数的科研力量多在致力于大型桥梁的维修与加固。而中小混凝土桥梁的维修与加固问题则相对落后。桥梁大多数建于上世纪，资料已经无从查起，相关的 技术资料也难已查找，为隐蔽工程的维修加大了难度。到2003 年，我国的桥梁总数大约在31 万座左右，其中的危桥数量达到3000 多座，桥梁安全引起的事故也比较频繁。[2]
2.2 桥梁病害的原因
我国桥梁的病害大多是由于超期服役，超载运行，以及在使用期间的维护不当造成的。另外，今年来我国的国民经济快速发展运输量繁重，造成大部分的桥梁疲劳破坏。混凝土施工过程中由于振捣不足造成的缺陷，大体积混凝土因水化热积蓄过多散热不均匀造成的温度裂缝。受环境中腐蚀性介质及冻融循环造成的破坏。
3. 混凝土桥梁的检测方法
3.1 钻芯法
钻芯法检验混凝土强度是混凝土结构物中钻取芯样来测定混凝土的抗压强度，是一种直观准确的检测方法。用钻芯法还可以检测混凝土的裂缝、接缝、分层、孔洞或离析等缺陷，具有直观精度高等优点，因而应用比较广泛。大多数使用于试块抗压强度不确定，因施工和 养护不良出现质量问题时，还有遭到火灾、冻害、化学侵蚀和其他损害。
3.2 回弹法
回弹法在我国应用是时间较长，大约有五十多年的历史，而且应用也越来越广泛，这不仅是因为回弹法简便、灵活、符合国情，更是由于我国已经解决了回弹法使用精度不高和不能普遍推广的关键问题。其基本原理是用弹簧驱动中锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并测试重棰被弹回来的距离，以回弹值作为与强度相关指标，来推定混凝土的强度。
3.3 超声法超声检测法是混凝土无损检测中一项十分重要的检测技术,检测的范围广泛，既可以检测混凝土的强度又可以检测混凝土裂缝、混凝土均匀性、混凝土结合面质量、混凝土中不密实区和空洞等，是一项极具生命力的检测方法。
3.4 超声回弹综合法
超声回弹综合法是采用超声仪和回弹仪在结构混凝土一测区分别测量声时值和回弹值，然后利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度的一种方法。与单一的回弹法或超声 法相比具有精度高等优点。
4. 加固实例
某工程采用超声回弹综合法对桥梁进行检测，该桥建于 1984 年，近年来由于交通量繁 重加之养护不足，造成严重的破坏。
4.1 检测仪器
ZC3—A 型回弹仪、盒尺；加速度计；速度计；挠度计；DOS—16 动态应变仪；NM—3B 型非金属超声波分析仪；传感器； 高灵敏电桥等。
4.2 桥梁的上部结构
桥面板加铺了沥青混凝土铺装层，桥面上有护栏、泻水沟等； 桥面板有桥孔、大梁、支座、横隔梁；
将构件分别按照自上而下的顺序进行编号。
4.3 上部结构的调查
1.对全桥进行裂纹调查,调查裂纹分布，包括裂纹长度、宽度和方向。同时对混凝土局部破损、
保护层剥落、露筋等现象进行调查。
2.检查T 梁混凝土保护层是否有脱落，钢筋的侵蚀程度。
3.检查桥面裂缝、磨损及破损情况，用读数显微镜观测裂缝宽度，用超声波检测仪测量裂缝
深度。对磨损及破损情况用肉眼直接观察作好记录。
4.检查栏杆及人行道板是否有裂缝，变形等异常情况，伸缩缝处栏杆及人行道是否有错位、
挤压、变形等。
5.检查伸缩缝纵坡及横向平整度，观察伸缩缝有无堵塞、渗漏、变形、开裂以及拉开或损坏
等现象。
6.检查桥梁的排水是否顺畅，排水孔是否有堵塞现象；检查桥面的照明情况。
7.检查桥台沉降情况，是否有桥头跳车现象.
8.横隔梁是否有损坏。
4.4 桥梁的无损检测
本例采用的是超声回弹法,根据超声回弹综合法检测混凝土的技术规定（CECS 02:88）的
要求，在桥梁上设置若干个检测区,测区大约为200 ㎜×500 ㎜，每个测区测量三个超声点；
在每个测区的两相对面上各测取8 个回弹值，共16 个回弹值。按单个构件计算综合法推定
强度。对于宽度较大的裂缝超声波仪器测量其深度，用酒精酚酞测量混凝土的炭化程度。
4.5 加载实验
通过地锚、千斤顶、加力架等进行分级加载。分级加载的目的在于很好的监测桥梁的变
形，应变和荷载的相互关系，加载的时间一般在夜间进行这样温度的影响比较小。加载时持
续时间15min 以后方可进行观测；卸载后观测残余应变时间间隔应不小于30min。
观测的主要内容：
1. 桥梁结构控制截面最大应力（应变）的数值及其随荷载的变化规律，包括混凝土表面应
变及外缘受力主筋的应力。
2. 检测桥梁结构在各级何在作用下的最大竖向挠度以及沿桥轴线分布曲线。
3. 在荷在作用下裂缝的变化，初始位置及变化方向。
4. 在试验荷载作用下，支座的压缩或支点的沉降，敦台的位移与转角。
测点的布置
1.测点地的位置要有代表性，以便进行测试数据的分析。
2.测点的位置要有利于仪表的安装与观测读数，并对试验操作是安全的。[4]
4.6 检测结果
4.6.1 横隔梁
曲线系数: a = 0.0080000 b = 1.720000 c = 1.570000
修正系数: η = 1.000000 β = 1.034000
构件混凝土强度推定：测区强度换算的平均值M（Fcu） = 0.00（MPa）
测区区强度换算的标准值S（Fcu） = 0.00（MPa）
测区强度换算的最小值Fcu,min = 0.0（MPa）4.6.2 主梁
曲线系数: a = 0.0080000 b = 1.720000 c = 1.570000
修正系数: η = 1.000000 β = 1.034000
构件混凝土强度推定：测区强度换算的平均值M（Fcu） = 0.00（MPa）
测区强度换算的标准值S（Fcu） = 0.00（MPa）
测区强度换算的最小值Fcu,min = 0.0（MPa）4.6.3 混凝土裂缝的检测
超声波检测法是在待测物体发出超声波脉波，量取一点转到另一点所需要的时间。因为
超声波无法传送超过裂缝，因此若有裂缝存在于传送的路径上，则超声波会绕过裂缝而寻找
其它的路径，固仪器所显示时间，是由绕行裂缝尖端后所得者，利用波传时间差量测的距离
等特性来求得裂缝的深度。
1. 冲击系数2. 动力参数测定
有重车过桥 4 次，通过振动曲线得出桥梁固有的纵、竖频率
3. 跨中的应力、应变测定
实验的车辆在桥上不同车速行驶 4 次，取驶在跨中的应变数值。
4.7 加固建议
加修排水措施，避免对混凝土中钢筋的锈蚀作用。对于破损的混凝土进行维修，对裸露
的钢筋进行处理，防止再度锈蚀。承载能力已经明显下降，建议采取临时的补救措施，以确
保行人和车辆的安全。
5.结论目前在我国对于中、小桥梁的加固上处于半理论与半经验的基础之上。其计算分析的理
论依据还不是很完善，有待进一步的研究。本文通过某桥的加固实例，提出了桥梁加固的技
术路线及施工方法，提供了宝贵的经验。
目前在我国桥梁加固的设备还不是很精确，如传感器等一些测量的仪器还有待进一步的
提高精度，以保证结果的真实性。
随着计算机软件技术的发展，大型的模拟软件的数值模拟相当重要，数值的模拟对于桥
梁的加固以及确保其安全可靠起着至关重要的作用，软件的数值模拟与工程的实例想结合应
该应用的越来越广泛，并且其与实际情况越来越接近。
