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混凝土橋梁檢測技術與應用
更(gèng)新時間(jiān):2021-04-10 17:51
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本文主要研究了混凝土橋梁的主要檢測技術,簡單介紹了橋梁檢(jiǎn)測的儀器,闡述了混凝土橋梁檢測的內容(róng)和實驗方法(fǎ),並根據檢測結果進行改造和加固。

【關鍵詞】混凝土橋梁;檢測;加固

隨著經濟(jì)的發展,越來越多的混凝(níng)土(tǔ)橋梁豎立在城市和農村的道路(lù)上。混凝土橋梁在建造的過程中由(yóu)於材料本身的缺陷、施工的失誤、使用環境的侵蝕,隨著時間的(de)延長,很多橋梁發生了破壞,每年用於維(wéi)修和重建的費用逐年增加。北京大北窯橋、西直門立交橋等橋梁(liáng)在建造不到(dào)二十年時間就(jiù)進行大修和拆除重建,浪費了大(dà)量的(de)資金。因此(cǐ)對橋梁質量的檢(jiǎn)測,是避免資金浪費和減少工程事故一個非常重要的工(gōng)作,該方(fāng)麵檢測技(jì)術越來越為人們所重視。

目前橋梁(liáng)結構(gòu)狀況的檢(jiǎn)測是對新建和既有橋梁結(jié)構承載能力及構件的(de)材料質量和工作性能方麵所存在的損傷缺(quē)損等(děng)狀況進行檢測、試驗、判斷(duàn)和評價的過程。主要內容包括兩個大的方(fāng)麵:一方(fāng)麵(miàn)是新(xīn)建橋梁結構整體性能、功能狀況檢測,包括結構承載能力和使(shǐ)用性能鑒定;另一方麵是既有橋梁承運營期間(jiān)的抗災防災能力檢(jiǎn)測,包括在使用過(guò)程中(zhōng)受(shòu)到(dào)水災、火災和地震等情況(kuàng)下的載能力和使用性能鑒定;再一方(fāng)麵就是橋梁結構(gòu)材料各種性(xìng)能的檢測,包括材料的物理、化學(xué)和力學性(xìng)能測試及產生缺陷原因的分析判斷等[1]。

1. 橋梁檢測儀器設備(bèi)

橋梁檢(jiǎn)測的儀器設備、測試元件(jiàn)和(hé)技術是(shì)橋梁(liáng)檢測的重要保障,必須(xū)具有科學性和準確性。在靜(jìng)載、動載實驗檢測中主要測試內容包括作用(yòng)力的大小、結構截麵各種(zhǒng)應力的分布和大小、局部結構損壞的情況(kuàng)和動載作用下結構的(de)動應力、自振特性、動撓度等參數。

檢測儀器(qì)包括電測試儀(yí)、光學儀器、升學儀器、機械式測(cè)試儀器、伺服式(shì)儀器(qì)等,具體的儀器有直讀式(shì)的、自動紀錄式、模擬式和數字式等。在(zài)橋梁檢測中,要(yào)求合理選用儀器的量程、準確度、靈敏度和野外穩(wěn)定性抗幹擾能力,儀器盡量(liàng)結(jié)構簡單,輕巧(qiǎo)方便適合攜帶,並且堅固耐用,含有多種用途。具體選用要根據橋梁(liáng)所處的環境,具體參數的測定要求等。經(jīng)常使用的測試儀器有測力計、應變(biàn)計(jì)、位移計、傾角儀、測振儀等。

2. 新建和既有橋梁結構承載能力和使用性能的檢測

新建和既有橋梁結構承載能力和(hé)使用性能的檢測(cè)主要是對新(xīn)建橋梁進行驗收和對既有橋梁在各種災害後評估。

公路橋梁結構的整體(tǐ)性能檢測(cè),按照受力狀態可分為靜載試驗和(hé)動載試驗。橋梁靜載試驗是將靜止的荷載(zǎi)作用(yòng)在橋梁上(shàng)指定的位置而測試結構(gòu)的靜力位移、靜力應變、裂(liè)縫等參數,從而推斷橋梁結(jié)構在荷載作用下的工作性能及使用性能;動載試驗是利用某種激振方法激起橋梁結構的振(zhèn)動,測(cè)定橋梁結構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動力衝擊係(xì)數(shù)、行車(chē)口向應等參量,從而判斷橋梁(liáng)結構的整體剛度與行車性能。靜載試驗與動載試驗雖然在試驗目的、測(cè)試內容等方麵不同,是(shì)兩種(zhǒng)性質(zhì)的試驗,但(dàn)對(duì)於全麵分(fèn)析掌握(wò)橋梁結構的(de)工作性能是同等重要的[2]。

就試驗對結構產生的後果來(lái)說,橋梁試驗可分(fèn)為破壞(huài)性(xìng)試驗和非破壞性試驗。一般情況下,原型(xíng)結構的破壞試驗,不論在費用上還是(shì)在方法上都存在一些具體的問題,特別是在結構進入破壞階段後試驗是比較困難的,因此,鑒定性試驗多為非破壞性試驗。但在某(mǒu)些情況下,為了達到預定的試驗目(mù)的,往(wǎng)往需(xū)要進行破壞性試驗,以掌握試驗結構由彈性階段進入(rù)塑性階(jiē)段甚至破壞階段(duàn)時的結構行為、破壞(huài)形態等試驗(yàn)資料,此時多以模型結構為(wéi)對象,在實驗室內進行,以便能夠較為方便可行地進行加載、控(kòng)製、量測、分析,從而總結出具有普遍意義的規律,推廣應用於原型(xíng)結構。

按試驗(yàn)持續時間(jiān)的長短,可分為(wéi)長期試驗和短期試驗。鑒定性試驗與(yǔ)一般性的研究試驗多采用短期試驗方(fāng)法,隻有那些必須進行長期觀測的影響因素,如混凝土結構的收縮和徐變性能、橋梁基(jī)礎的沉降等,才采用長期試驗方(fāng)法。此外,對於(yú)大型橋梁結構或新型橋梁結構常常采用長期觀測或組織定期檢測(cè),以積累這些結構長期使用性能的資料。
3. 橋梁結構材料混凝土各種性能檢測

混凝土目前是我國橋梁使用的(de)最廣泛的結(jié)構(gòu)材料之一,它是由水泥、砂子、石子、水、外加劑和摻和料等組成的混合材料,經過稱料、攪(jiǎo)拌、運輸、澆(jiāo)築、成型和養護等工(gōng)序形(xíng)成強度,由(yóu)於其組成材料的複雜和工序(xù)的繁多,造成了混凝土凝結硬化後的物理、力學等性能可能和設計相差較大。目前,為孔子混凝土的質量,我們主要從幾個方(fāng)麵對混凝(níng)土的性(xìng)能進行檢測,一個是檢測混凝土的強度,檢測是否滿足設(shè)計要求;另一個是檢測混凝土(tǔ)構件產生的缺陷,檢(jiǎn)測是(shì)否影響結(jié)構的承載能力;另一為檢測混凝土構件的幾何尺寸和內部鋼筋的位(wèi)置數量、鏽(xiù)蝕狀(zhuàng)態等,檢測構件(jiàn)的尺寸和配筋是否滿足設計和規(guī)範要求(qiú);還(hái)有檢測混凝土的構件的其它性能,包(bāo)括建築熱工性能、防水、隔聲等物理特性。

3.1 混凝土強度測定(dìng)。

對(duì)於混凝(níng)土強度的測定,目前的測試方法主要有回彈法、超聲法、超聲-回彈綜合法、貫(guàn)入法、拔出法、斷裂法、鑽芯樣試驗法等。回(huí)彈法、超聲法以及二者的綜(zōng)合法是屬於非破損試驗(yàn)法,是利用混凝土(tǔ)的一些物理量和強度的關係,來推定結構混凝土的強度(dù),使用的儀器簡單操作方便(biàn),在工程現場應用比較廣(guǎng)泛;貫入法、拔(bá)出法、斷裂法、鑽芯樣試驗法(fǎ)等屬於半破損方法,對結構產生一定損傷,試驗數量和範圍受到限製,一(yī)般(bān)選擇受力較小不重要的構件進行少量的試驗,對非破損方法測得到的(de)混凝(níng)土強度進行校正。

3.2 構件材料缺陷的檢驗。

構件中常見的缺(quē)損(sǔn)有裂縫、碎裂、剝落、層離、蜂窩、空洞、環境侵蝕(shí)和鋼筋鏽蝕等。其中(zhōng),構件外露的缺損,可(kě)以借助於適當的工具或量具等輔助設備進行目(mù)視檢測。超聲波脈衝速度法可以用於探查鋼材、焊(hàn)縫和混凝(níng)土中存在的裂縫、空洞、夾渣和火災損傷等。聲波檢測法是指用工具敲擊構件,聽其聲(shēng)音的差異來判斷構件是否存在破損,這種方法比較簡便,是一般檢查中常(cháng)用的手段(duàn)。使用脈衝(chōng)雷達的電磁回波法是檢測具有瀝青覆蓋層的混凝土橋麵板(bǎn)的有效方法。還可以運(yùn)用紅外熱像儀(yí)測混凝土構(gòu)件各部分輻射紅外線能量,根據構件(jiàn)表麵的溫度場分布情況所形成的熱像圖,直觀的顯示混凝土、結構物機器結合(hé)部位上存在的不連續(xù)缺陷[3]。

3.3 混凝(níng)土構件的幾何尺寸和內部鋼筋的位置(zhì)數量、鏽蝕狀態等檢測。

混凝土構(gòu)件的幾何尺寸可以利用簡單(dān)的長度測量工具米尺等工具進行測量;混凝(níng)土內部的鋼筋的檢測是通過(guò)磁測法進行(háng)檢測,是根據鋼筋或(huò)者預埋鐵件會影響磁場的方法,主要可以檢(jiǎn)測出鋼筋的位置(zhì)、直徑、數量、箍筋的間距和混凝土保護層的厚度等參數,檢測是否滿足設計和(hé)規範(fàn)要求(qiú);混凝土構件內部鋼筋可以(yǐ)通過電測法檢測鋼筋的修飾狀態,或者間接(jiē)檢測混凝土的電阻率、堿度以及(jí)侵蝕介質再(zài)混凝土的(de)含量來(lái)檢測鋼筋(jīn)的(de)鏽蝕狀態(tài)。

3.4 混凝土的構(gòu)件的其它(tā)性能檢測。混凝土構(gòu)件的建築熱工性能、防水、隔聲等物(wù)理特性可以通過各種儀器來(lái)檢測得來。

4. 根據檢測結構進行評估鑒定或加固(gù)

通過各(gè)種檢測的數據結(jié)果,對檢(jiǎn)測橋梁進行評(píng)估鑒定。首先調查橋梁所處的環境和目前所(suǒ)處的狀態(tài),獲得橋梁的養護維修和受災害的情況;接著了解橋梁設計的情況,熟悉建築和結構(gòu)施工圖,檢測(cè)結構混凝土材料的性能,如上述的強度、尺寸、配筋和缺陷等性能,檢測是否滿足設計和規範要求;根據調查(chá)和材料檢測的結果,建(jiàn)立計算模型,計算是否滿足承載力和變(biàn)形要求;通過靜動載試驗檢測橋梁載和載的作用下的(de)工作性(xìng)能。

當橋梁結構無(wú)法滿足承(chéng)載能力、通行能(néng)力(交通量增加、受(shòu)災後等)等要(yào)求時,需要對橋梁進(jìn)行(háng)加固或技術(shù)改造[4]。常用的加固技術方案口減輕恒載、加固臨界杆件、補充新杆件、改善原結構的受力體係(xì)或加固主要承重結構構件,來達到提高(gāo)橋梁整體承載能力的目的;常用的技術改造,包括滿足承載(zǎi)力要求的結構補強,滿(mǎn)足通行能力要求的橋麵加寬、滿足使用要求的結構受力性能改善。橋(qiáo)梁(liáng)加(jiā)固(gù)和技術(shù)改造都要結合檢測數(shù)據結果(guǒ)來(lái)得到經濟、施工可行的方案。

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