探析橋梁施工中檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

張 變 瑞

(山西高速公路工程檢測(cè)有限公司，山西 太原 030008)

探析橋梁施工中檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

張 變 瑞

(山西高速公路工程檢測(cè)有限公司，山西 太原 030008)

闡述了目前我國(guó)橋梁施工過(guò)程中幾種常見(jiàn)的檢測(cè)技術(shù)，并以某橋梁為例，分析了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和動(dòng)靜載荷試驗(yàn)在橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用，有利于橋梁建設(shè)的改革創(chuàng)新，確保橋梁的安全穩(wěn)定。

橋梁施工，檢測(cè)技術(shù)，動(dòng)靜載荷，裂縫

在城市化建設(shè)中，交通的建設(shè)是重中之重，而橋梁的建設(shè)工作是必不可少的。近些年來(lái)建設(shè)的橋梁數(shù)不勝數(shù)，其中不乏經(jīng)典之作。不過(guò)，值得一提的是，雖然我國(guó)橋梁建設(shè)水平正在飛速提高，但是橋梁整體的質(zhì)量仍然有待提高，因此我們?cè)跇蛄航ㄔO(shè)的過(guò)程中必須開(kāi)發(fā)出更為先進(jìn)的橋梁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，以此來(lái)完成對(duì)我國(guó)橋梁建設(shè)的改革創(chuàng)新，并保證橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量。

1 橋梁施工過(guò)程中常用的檢測(cè)技術(shù)

在橋梁檢測(cè)的過(guò)程中，所要進(jìn)行檢測(cè)的項(xiàng)目種類有很多，為了能夠保證每一項(xiàng)都可以受到最為專業(yè)的檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中衍生出來(lái)了很多的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)方法。歸納整理之后可以大致分為無(wú)線電檢測(cè)技術(shù)、自感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)以及沖擊波檢測(cè)技術(shù)。

1.1 無(wú)線電檢測(cè)技術(shù)

無(wú)線電檢測(cè)技術(shù)主要用來(lái)檢測(cè)橋面是否存在裂縫，以及裂縫的深度和大小，從而進(jìn)一步評(píng)估橋梁內(nèi)部損傷的嚴(yán)重程度。在橋梁施工過(guò)程中，由于混凝土質(zhì)量以及保養(yǎng)等因素的影響，橋面會(huì)出現(xiàn)大小深度不一的裂紋，為獲取這些裂紋對(duì)橋梁的損失情況，檢測(cè)人員通常會(huì)采用無(wú)線電對(duì)橋面進(jìn)行檢測(cè)。如果橋面裂痕較深且跨度較大的話，依靠肉眼便可以確定該橋梁橋面已經(jīng)受到較為嚴(yán)重的損傷。但是有的橋面裂縫是無(wú)法靠肉眼觀測(cè)就能夠判斷的。針對(duì)于這種橋面裂縫，就必須要使用無(wú)線電檢測(cè)技術(shù)。無(wú)線電檢測(cè)技術(shù)的基本方法是將無(wú)線電波作用于待檢橋面之上，而后采集相應(yīng)的傳感收集器的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)反射電波的時(shí)間和強(qiáng)度來(lái)確定路面裂縫的損傷情況。人類依靠肉眼是無(wú)法直接觀察到無(wú)線電的，但是卻可以通過(guò)相關(guān)儀器對(duì)其進(jìn)行收集和檢測(cè)。無(wú)線電波可以在空氣中傳播，卻無(wú)法在大部分固體介質(zhì)中傳播，比如建設(shè)橋梁所用的鋼筋混凝土，當(dāng)無(wú)線電波接觸到這些固體介質(zhì)時(shí)就會(huì)發(fā)生反射，按照原路返回發(fā)射點(diǎn)。當(dāng)橋面上已經(jīng)產(chǎn)生了裂縫時(shí)，無(wú)線電波可以在裂縫中傳播，裂縫越深，傳播時(shí)間通常就越長(zhǎng)，同時(shí)在傳播過(guò)程中的損耗也就越大。因而反射電波接收的時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度越弱，則橋面裂縫的損傷程度就越深。

1.2 自感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)

自感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)屬于預(yù)埋式橋梁檢測(cè)方法，能夠適應(yīng)于各種不同的環(huán)境，且具備一定的準(zhǔn)確性，因而被廣泛應(yīng)用于橋梁檢測(cè)之中。該檢測(cè)技術(shù)的原理是通過(guò)檢測(cè)橋梁內(nèi)部離子的電導(dǎo)率，從而判斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化，以及這種變化對(duì)橋梁內(nèi)部應(yīng)力所產(chǎn)生影響的大小。建設(shè)橋梁主要用到的材料是鋼鐵和水泥。鋼鐵容易發(fā)生銹蝕，在鋼鐵銹蝕的過(guò)程中，其中的單質(zhì)鐵與空氣中的氧氣以及滲入橋梁內(nèi)部的水一起反應(yīng)從而生成二氧化三鐵和氫氧化鐵，也就是鐵銹的主要成分。其中，氫氧化鐵在水中發(fā)生電離，電離出三價(jià)鐵陽(yáng)離子以及氫氧根離子；而水泥的主要成分是各種硅酸鹽，雖然硅酸鹽一般難溶或微溶于水，但是還是會(huì)有一小部分在水中發(fā)生電離，如果水泥結(jié)構(gòu)受到破壞，其電離過(guò)程一定會(huì)受到相應(yīng)的影響。因此當(dāng)橋梁內(nèi)部的鋼筋出現(xiàn)銹蝕或者混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，橋梁內(nèi)部的離子含量就會(huì)發(fā)生明顯變化，進(jìn)而改變橋梁內(nèi)部的導(dǎo)電率，自感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)就是對(duì)這些因子的變化進(jìn)行檢測(cè)分析，從而了解橋梁內(nèi)部應(yīng)力分布和突變，進(jìn)而確定缺陷位置和程度。

1.3 沖擊波檢測(cè)技術(shù)

沖擊波檢測(cè)技術(shù)主要用于檢測(cè)橋梁內(nèi)部構(gòu)造是否存在空洞以及空洞的大小和深度，其原理是橋梁內(nèi)部空洞在沖擊波的作用下會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖波，而脈沖波的波形和強(qiáng)弱恰好反映了內(nèi)部空洞的位置及大小情況。當(dāng)沖擊波作用于檢測(cè)區(qū)域時(shí)，如果檢測(cè)區(qū)域內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在損傷，那么就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖波，檢測(cè)人員只要對(duì)產(chǎn)生的脈沖波進(jìn)行分析處理即可得到檢測(cè)區(qū)域內(nèi)部是否存在中空情況以及裂紋分布情況。但是沖擊波檢測(cè)技術(shù)在對(duì)橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)損傷進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，往往會(huì)有很大的局限性。因?yàn)?，沖擊波如果過(guò)大，其對(duì)橋梁本身就會(huì)造成一定的破壞，這與橋梁檢測(cè)的根本目的是完全相悖的。因此，在使用沖擊波檢測(cè)技術(shù)的時(shí)候，所釋放的沖擊波強(qiáng)度一般都比較小。而沖擊波強(qiáng)度越小，其在橋梁內(nèi)部所能夠傳播的范圍也就越小，由于橋梁內(nèi)部損傷而產(chǎn)生的脈沖波的強(qiáng)度也隨之減小。也就是說(shuō)，沖擊波檢測(cè)技術(shù)為了能夠更好的得出相關(guān)結(jié)論并不對(duì)橋梁造成損壞，其所能夠檢測(cè)的范圍是比較小的。如果要對(duì)整個(gè)橋梁進(jìn)行檢測(cè)，使用沖擊波檢測(cè)技術(shù)相較于其他幾種檢測(cè)技術(shù)而言更加的費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和動(dòng)靜載荷試驗(yàn)在某橋梁施工中的具體應(yīng)用

某橋梁總跨度為100 m，跨徑組合為5×20 m，上部為鋼筋混凝土的“T”梁結(jié)構(gòu)，下部為雙柱墩臺(tái)和重力臺(tái)基結(jié)構(gòu)，樁基采用高壓灌漿法建造，橋面采用混凝土鋪設(shè)，寬度8 m，雙向兩車道。為了檢測(cè)該工程的施工質(zhì)量和橋梁性能，相關(guān)人員采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和動(dòng)靜荷載使用對(duì)橋梁進(jìn)行了全面檢測(cè)，從而進(jìn)一步確保橋梁安全穩(wěn)定性能。

2.1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要對(duì)橋梁混凝土裂縫以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，這種檢測(cè)技術(shù)顧名思義便是對(duì)檢測(cè)對(duì)象不產(chǎn)生破壞的檢測(cè)技術(shù)，因此又被稱為非破壞性檢測(cè)技術(shù)。上面所提到的無(wú)線電檢測(cè)技術(shù)、沖擊波檢測(cè)技術(shù)以及自感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)都屬于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的一種。通過(guò)無(wú)線電檢測(cè)之后，該橋梁的路面存在少量的豎向裂縫，裂縫寬度和深度均未超過(guò)規(guī)定值，并且橋面存在麻面現(xiàn)象，已經(jīng)用水泥進(jìn)行了抹平修補(bǔ)處理。由于各個(gè)橋墩均未安裝支座，因此“T”梁頂部和蓋梁之間存在混凝土損傷，并且產(chǎn)生了3條裂縫，裂縫長(zhǎng)寬分別為80 mm,0.15 mm；180 mm,0.05 mm，200 mm，0.10 mm；對(duì)此已經(jīng)采取了相應(yīng)的補(bǔ)救措施。與此同時(shí)，檢測(cè)人員采用自感應(yīng)電位法測(cè)定橋梁內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化，結(jié)構(gòu)表明橋梁電導(dǎo)率并未發(fā)生明顯突變，混凝土結(jié)構(gòu)良好，鋼筋銹蝕率為1，判定未被銹蝕。

2.2 動(dòng)靜載荷試驗(yàn)的具體應(yīng)用

為了確保橋梁能夠承載設(shè)計(jì)荷載，在橋梁施工過(guò)程中要對(duì)其進(jìn)行動(dòng)靜荷載的試驗(yàn)，從而進(jìn)一步檢測(cè)橋梁自身所能承載的實(shí)際負(fù)荷。但并不是每一座橋梁都必須要進(jìn)行動(dòng)靜載荷試驗(yàn)，一般來(lái)說(shuō)，只有跨徑大于40 m的梁式橋以及跨徑大于60 m的拱式橋即所有的大跨徑橋梁才需要進(jìn)行動(dòng)靜載荷試驗(yàn)。一方面，檢測(cè)人員在“T”梁跨度中選取5個(gè)測(cè)試點(diǎn)，布置相應(yīng)的應(yīng)變傳感器，而后對(duì)測(cè)定區(qū)域施加某一靜態(tài)壓力值，根據(jù)傳感器反映的彎矩來(lái)確定待測(cè)區(qū)域的彎矩值，檢測(cè)結(jié)果顯示：5處測(cè)量點(diǎn)的最大彎矩值為748.51 kN/m，低于762.10 kN/m的設(shè)計(jì)值，說(shuō)明橋梁符合靜載荷的要求。另一方面，檢測(cè)人員選取荷載為10 t的汽車分別以20 km/h 和30 km/h的速度行駛在橋面上，然后在“T”梁之間緊急剎車，使得橋梁受迫振動(dòng)[2]，從而去量測(cè)振動(dòng)頻率，試驗(yàn)結(jié)果表明：橋梁自振頻率為4.06 Hz，低于理論設(shè)計(jì)值5.95 Hz，由此可以確定橋梁也符合動(dòng)載荷的要求。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可以確定，該橋梁的整體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

由于材料、結(jié)構(gòu)以及自然環(huán)境等因素的影響，一些橋梁會(huì)出現(xiàn)不同程度的損傷，而無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)和靜動(dòng)載荷試驗(yàn)?zāi)軌蛉娴卦u(píng)價(jià)橋梁施工質(zhì)量，因此在橋梁施工過(guò)程中要采用相應(yīng)的技術(shù)來(lái)檢測(cè)橋梁質(zhì)量，從而確保橋梁的安全穩(wěn)定。我國(guó)橋梁建設(shè)的整體質(zhì)量仍有待改進(jìn)和加強(qiáng)，因此探索出先進(jìn)的橋梁檢測(cè)技術(shù)，對(duì)我國(guó)橋梁建設(shè)的改革創(chuàng)新以及工程質(zhì)量的保證有著十分深遠(yuǎn)的影響。

[1] 郭曉媛，楊東良.裂縫對(duì)鋼筋混凝土橋梁耐久性的影響與對(duì)策探討.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015(10)：115.

[2] 張華超.對(duì)橋梁荷載試驗(yàn)的淺談.城市建設(shè)理論研究，2013(8)：91-92.

On application of inspection techniques in bridge construction

Zhang Bianrui

(ShanxiExpresswayEngineeringInspectionCo.,Ltd,Taiyuan030008,China)

The paper illustrates the common inspection techniques in the bridge construction process in China, analyzes the application of the nondestructive inspection technique and dynamic and static loading tests in bridge structures by taking some bridge as the example, was conductive to the reform and innovation of bridge construction, to ensure the safety and stability of bridge.

bridge construction, inspection technique, dynamic and static loading, crack

2015-09-15

張變?nèi)?1983- )，女，工程師

1009-6825(2015)33-0169-02

U446

A