浅谈桥梁检测
2015-04-09
目前，越来越多的人开始注意到桥梁检测对于桥梁施工的重要性，掌握道路与桥梁工程基本理论和知识，精通桥梁检测的各项相关事宜，从而让桥梁隐患无处遁形。
1 桥梁检测的背景、任务和意义
传统的桥梁检测主要依赖于动静载试验和检测人员的现场目测,辅以混凝土硬度实验、超声波探测、腐蚀作用实验等多种检测手段。进入20世纪90年代,随着现代传感与通信技术的发展,无损检测技术更是出现了前所未有的发展势态,先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段,使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。美国联邦公路总署(FHWA)有大量的课题关于桥梁检测项目,如先进的桥梁测试和健康检测系统、桥梁的疲劳裂纹探测和评估系统、桥梁的锈蚀探测和评估系统等。这些课题的开展必将丰富和完善强梁的检测技术,对桥梁的检测也将变得高效、安全、方便、准确,从而为工程的顺利开展提供了强有力的保证。
通过对桥梁的使用状况、缺陷及损伤进行全面、细致、深入的现场检测，明确缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，寻找缺陷及损伤产生的原因，以便分析、评价缺陷及损伤对桥梁使用性能和承载力的影响，为桥梁维护、加固基改造设计提供及时、有针对性的第一手资料。通过对桥梁的全面检测，系统地收集当前桥梁技术数据，积累技术资料，为充实桥梁数据库、加强桥梁科学管理和提高桥梁技术水平提供必要条件；通过合理设计检测的方法，辅以布设长期监测设备，逐步建立桥梁健康监测系统，确保桥梁长期安全运营，以发挥其最佳经济效益和社会效益。
2 桥梁检测的测试技术的简述
2.1 对于表关检测
在进行试验前,必须根据设计图纸对桥梁进行理论分析,根据不同的桥型及最不利荷载组合计算结构的设计内力和试验荷载效应。加载试验一般采用重载车辆进行加载,加卸载必须分级递加或递减,且在正式加载前,要对试验桥梁进行预加载,以确保桥梁安全。在根据经验认为桥梁健康状况较差的情况下,应尽可能使用多级加载,并密切观察结构反应,必要时必须对加载方案进行调整。卸载应与加载的工况相对应,以便数据整理时进行校核。
2.2 对于静载试验检测
动载试验的激振方法常使用“跳车试验”和“跑车试验”引起试验桥梁的自振和受迫振动。拾振部分由各种传感器(加速度、速度或位移传感器)和导线组成。数据采集及分析系统一般由具有单片机控制的数据采集仪和微型计算机组成一套数据采集与分析系统。动载试验中需要注意的问题是量测噪声的抑制。由于测量信号为电磁信号,各种电磁干扰都可能影响采集数据的准确性。抑制噪声干扰主要从两方面着手,一是现场测试时减少噪声;二是在数据处理分析时剔除噪声信号。
3 桥梁检测的主要内容
3.1 表观检测
表观检查包括桥梁整体与局部构造几何尺寸的量测、结构病害的检查与量测等,表观检查的项目和要求对不同的桥型有不同的侧重点。表观检查要达到可以定量反映桥梁结构状况,依据相关规范评定桥梁技术等级的要求。结构资料的调查包括了解桥梁的原结构设计、施工工艺及过程以及桥梁的结构维修养护历史等。材料检测主要是指桥梁结构材料的无损或微损检测。对于钢筋混凝土桥梁来讲,主要是混凝土与钢筋的相关检测,包括混凝土的强度等级、碳化深度、与耐久性有关的含碱量和氯离子含量,以及钢筋的锈蚀状况、保护层厚度测试等。
3.1.1 桥面系
桥面系包括桥面铺装、人行道、栏杆、排水设施及伸缩缝等。主要从以下几个方面进行检查：(1)桥面铺装有无裂缝、剥落、洼地积水、坑穴、波浪和鼓包；(2)人行道及缘石有无剥落、破损；(3)栏杆系有无撞击损坏、松动、开裂、下挠、上拱、歪斜及构件混凝土开裂；(4)桥面排水设施有无破损、堵塞和漏水；(5)伸缩缝有无破损，其功能是否正常。
3.1.2 上部结构
(1)空心板梁体混凝土强度；(2)空心板梁体混凝土碳化深度；(3)梁体裂缝状况及分布规律等。
3.1.3 下部结构
(1)墩台裂缝状况及分布规律；(2)框架桥墩的风化、剥落、开裂、错位、下沉及水平位移或转动等情况。
3.1.4 支座
支座功能是否完好；组件是否完整、清洁；底座、梁底、辊轴混凝土是否碎裂；座板、齿板有无脱焊；有无断裂、错位和脱空现象；橡胶支座的是否老化、变形、失效。
3.2 静载试验检测
桥梁静载试验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的指定位置上,观测桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝、沉降等参量的试验项目,然后根据有关规范和规程的指标,判断桥梁结构的承载能力以及在荷载作用下的工作性能。
静载试验应在现场指挥人员统一指挥下按荷载试验方案中的计划有秩序的进行。首先检查不同分工的测试人员是否各行其职；交通管理、加载(或驾驶员)和联络人员是否到位；加载设备、通讯设备和电源(包括备用电源)是否准备妥当；加载位置、测点放样和测试仪器安装是否正确；然后调试仪器(自动记录时对测试仪表数据采集和记录设备进行连接),利用过往车辆(或初试荷载)检查各测点观测值的规律性,使整个测试系统记入正常工作状态,记录天气情况和试验开始时间,进行正式试验,采集检测数据。桥梁的静载试验需进行以下测试内容：结构的竖向挠度、侧向挠度和扭转变形。每个跨度内至少有3个测点,并取得最大的挠度及变形值,同时观测支座下沉值。有时测试也为了验证所采用的计算理论,要实测控制截面的内力、挠度纵向和横向影响线。记录控制截面的应力分布,并取得最大值和偏载特性。沿截面高度不少于5个测点,包括上、下缘和截面突变处。有些结构需测试支点及附近、横隔板附近剪应力和主拉应力,此时需将应变计布成应变化。支座的伸缩、转角，支座的沉降；墩顶位移及转角。
3.3 动载试验检测
尽管桥梁静载试验检测手段比较成熟且试验成果直观,但也存在一些弊端。如随着桥梁设计施工技术的提高,轻型构件的应用,地震和风振效应在桥梁分析中的要求考虑得更加精确。另外,现场动载试验较静载试验而言,工作量较小，费用低,试验时间短等都是其优势。
桥梁结构的动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动,测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、动力响应(加速度、动扰度)等结构特性的试验项目,从而宏观地判断桥梁结构的整体刚度与运营性能。桥梁结构的动载试验与静载试验虽然在试验目的、测试内容等方面有所不同,但对于全面分析掌握桥梁结构的工作性能是同等重要的。
4 结语
桥梁检测对于桥梁的建设起着只管种烟的作用,桥梁检测的工作技术复杂、操作难度大、科技含量高，而且是高空和危险作业，担负任务的工程技术人员责任重大。对于桥梁检测人员只有把实践和理论充分结合起来，工程技术人员才能对桥梁作出正确的检测和评估，设计出切实可行的加固方法，通过合理设计检测的方法，辅以布设长期监测设备，逐步建立桥梁健康监测系统，确保桥梁长期安全运营，以发挥其最佳经济效益和社会效益。从而增强桥梁的使用能力，延长桥梁的使用寿命。
参考文献：
[1]张碧.桥梁检测评估中应注意的几个问题.陕西铁路工程职业技术学院学报.2007 .l2
[2]李有丰，林安彦．桥梁检测评估与补强[M]．北京：机械工业出版社，2003 年.
[3]彭志波．桥梁荷载试验与旧桥检测评估[M]．安徽：安徽文化音像出版社，2004 年．
