連續(xù)剛構橋梁荷載試驗檢測要點研究

李旭龍

（江西省交通運輸科學研究院有限公司，江西南昌330200）

0 引言

在連續(xù)剛構橋梁項目開展的過程中，橋梁荷載試驗檢測水平的高低，在一定程度上影響著橋梁的整體穩(wěn)定性。因此，在橋梁荷載試驗檢測工作開展階段，必須要在了解橋梁荷載檢測需求的基礎上，尋找出科學有效的試驗檢測方法，從而對涉及的參數進行核對，以提高連續(xù)剛構橋梁工程項目的建設進度以及建設質量。

1 橋梁荷載檢測概述

橋梁為重要的交通基礎設施，是公路工程的組成部分，所以橋梁的運營質量受到了人們的廣泛關注?；诖?，在橋梁運行中，必須保障安全性，應隨時進行橋梁運行狀態(tài)的檢測。當前所使用的橋梁運行狀態(tài)檢測方式主要是橋梁靜載試驗與動載試驗，通過對橋梁項目全方位、系統(tǒng)化的檢查，獲得檢查點結果，從而分析橋梁受力結構特點，檢測時通常會選擇橋梁結構受力最差的部分，以了解橋梁的工作狀況。檢查的結果就能夠評估橋梁是否可以達到承載性能的要求，這也是判斷橋梁質量的關鍵性環(huán)節(jié)。在橋梁投入運行之后，容易產生較多的外觀性病害問題，這就需要從橋梁結構內部實施必要的檢測，了解是否有損傷或者缺陷等問題，只有合理地進行檢測，提高檢測水平，才能保證數據的精度，以便針對橋梁的具體情況采取科學、合理的處理措施，切實提升橋梁的運行效果，保障人們的生命安全。

2 橋梁荷載檢測的目的

2.1 監(jiān)控施工質量

在一些新建設的橋梁項目中，容易在很多方面存在問題，比如地質條件、水文狀況、建筑材料、工程技術等。如果不能及時有效地處理這些問題，就會導致一些突發(fā)事件的出現(xiàn)，所以要切實保證橋梁工程的質量，就要隨時監(jiān)控施工質量，以消除質量隱患。在橋梁項目建設完成之后，質量驗收時需要進行荷載性能的檢測，主要用來確定整體和局部的受力條件是否達到設計標準要求，以此來評價工程質量，這對于提高工程水平有重要價值[1]。

2.2 估算橋梁實際承載力

某橋梁項目在運營中，因為出現(xiàn)風化，在持續(xù)外力的作用下，橋梁結構損壞嚴重，同時由于荷載設計比較小，存在嚴重超載問題，且沒有落實必要的保養(yǎng)處理措施，導致橋梁結構的質量下降明顯，安全性比較差，所以需要再次進行荷載試驗，以確定橋梁的損傷情況以及承載性能下降的狀況，為后續(xù)加固與維修提供良好的數據支持。

2.3 驗證新技術

橋梁項目施工中，結構、工藝、技術等都會影響其質量水平，尤其是一些新技術、新材料以及新工藝，往往由于沒有經過全面的驗證，而導致無法滿足現(xiàn)場施工需要?；诖耍瑧獙蛄哼M行荷載試驗，了解其運行效果，分析其是否能夠達到預期的標準，為提高橋梁質量打下基礎。

3 預應力混凝土連續(xù)剛構橋梁試驗檢測技術

3.1 聲波透射技術

聲波透射技術的工作原理是通過聲波信號進行橋梁工程結構的檢測工作，一般被應用于橋梁樁基結構部位的檢測中。在混凝土連續(xù)剛構橋梁建設施工中，應用聲波發(fā)射并收集橋梁被穿透后的聲波，通過聲波衰減的情況就可以了解到橋梁樁基結構的類型以及材料厚度參數，分析其內部是否存在損壞的情況，以保證檢測人員可以及時發(fā)現(xiàn)橋梁存在的安全隱患問題，以便展開有效措施。聲波透射技術操作簡單，運行成本也不高，所以被大量地應用到橋梁工程領域，尤其是直徑較大的樁基檢測中[2]。

3.2 紅外熱成像檢測技術

紅外熱成像檢測技術目前運用較為廣泛，主要運用于預應力混凝土連續(xù)剛構橋荷載檢測，通過紅外線成像儀可獲得相應的溫度圖，進而能夠確定橋梁的具體特性和結構特性。以材料特點為出發(fā)點，厚度較小的橋梁部位，溫度升高速度較快，通過紅外線成像儀可以進行快速檢測，且在圖像中標記出來，工作人員便能夠快速發(fā)現(xiàn)和確定位置。同時，紅外熱成像檢測技術還能夠進行橋梁缺陷部位的確定。

3.3 無線電監(jiān)測技術

預應力混凝土連續(xù)剛結構橋梁工程包含的細節(jié)比較多，施工的復雜性也比較高，在正常的運行中，極易受到很多因素的干擾和影響，威脅其安全性和穩(wěn)定性，例如會導致橋梁表面發(fā)生裂縫，給橋梁結構的承載性能和美觀性帶來不利影響。應用無線電監(jiān)測技術，可以快速確定裂縫位置，因為該區(qū)域內應力波特點比較明顯，因而能及時發(fā)現(xiàn)應力變化的具體情況，分析裂縫狀況，及時采取必要的處理和應對措施，消除安全隱患[3]。

3.4 感應檢測技術

在預應力混凝土連續(xù)剛結構的檢測環(huán)節(jié)，應用傳感器進行檢測是一種重要的方式。比如，為了能夠檢測預應力混凝土連續(xù)箱梁在車輛運行的條件下出現(xiàn)翼墻偏移的情況，需在其下部翼墻位置上安裝傳感器，檢測其位移參數信息及各項檢測參數，以確保車輛通行條件下振幅相同，并確定該振幅不會給橋梁的運行帶來任何影響。同時，受預應力混凝土連續(xù)剛構橋梁荷載持續(xù)作用的影響，鋼筋結構會出現(xiàn)振動或者彎曲的問題，如果荷載超出設計要求，還容易出現(xiàn)鋼筋折斷的問題。要想有效消除這些問題，需要使用加速器對預應力混凝土連續(xù)剛構橋梁的鋼筋進行應力波檢測，以確定具體的鋼筋運行情況，從而明確維修方案[4]。

4 工程概況

某橋梁工程全長975m，該橋梁工程于2007年建設完畢并通車運營，橋梁結構為連續(xù)剛構橋梁。由于該橋梁運營時間比較久，考慮到橋梁結構的穩(wěn)定性與安全性，經相關單位商議后決定對其荷載進行測試。

4.1 靜載試驗

4.1.1 主梁承載力試驗檢測

橋梁承載力參數，主要從以下幾方面的數據出發(fā)進行計算：一是對各段主梁結構在不同加載條件下的彎矩進行計算；二是試驗荷載效率系數0.96～1.18，彎矩最大時對應的效率系數為1.18，可以達到技術標準與規(guī)范性的要求；三是經過檢測位移參數之后，撓度校驗系數為0.621～1.280，表示該橋梁不能承受20t 的車輛通行，也就是通行荷載不足15t。

4.1.2 應力應變檢測

檢測應力應變參數時，應用的是電阻應變片以及數據實時采集系統(tǒng)，針對該橋梁底10、11 跨的邊側混凝土結構進行檢測，總計布置了5 個檢測點。以應力應變檢測結果作為分析對象，跨中應變最大值超出設計參數，表示該橋梁的承載能力并不能滿足基本荷載的要求。

4.1.3 綜合評定

經過對該橋的情況進行分析后，做出如下評價：該橋實際荷載已經無法滿足設計標準，運行存在隱患；橋梁處于超載運營狀態(tài)，橋身結構受到不同程度影響，損壞嚴重。

4.2 動載試驗

4.2.1 跑車、跳車試驗實測數據匯總

跑車工況下，使用激光撓度儀以及INV 動態(tài)測試儀檢測各個工況條件下，主橋25m 跨2L/3（L 為跨徑）截面位置撓度以及位移量是否會因速度升高而增大。

4.2.2 剎車試驗實測數據匯總

將車輛行駛速度調整為20km/h，在主橋25m 跨2L/3 截面處立即剎車，檢測其振動參數值，測定為0.349。

4.2.3 橋梁結構阻尼比計算公式：

式（1）中：Dr為橋梁工程測點位置的阻尼比；m為橋梁工程在振動衰減曲線上的波形數；Ai和Ai+m分別為在振動衰減曲線上量取的第i個和第i+m個波形的幅值。

4.3 橋梁結構自振特性檢測

該橋梁檢測之后發(fā)現(xiàn)，其自振特性是經過橋梁各個階段的振動頻率以及振型反映出來的。所以，進行橋梁的自振特性檢測的作用就是檢驗計算結論參數，從而做好橋梁結構的評價與分析[5]。

4.4 荷載試驗

經過靜載試驗進行橋梁結構的靜載作用力檢測，確定了該橋梁在試驗荷載之下的結構特性，從而就可以明確承載力參數。試驗主要通過應力測試、位移測試以及裂縫寬度檢測等方式進行，按照最終的數據結果，抽檢受橋梁荷載影響下的彈性恢復能力，發(fā)現(xiàn)其彈性恢復能力比較好，但是斜向截面的裂縫出現(xiàn)了問題，由此帶來的影響較為嚴重。

5 連續(xù)剛構橋梁荷載試驗結果的評定方法

5.1 連續(xù)剛構橋梁靜載試驗及其結果的分析和評估

針對該試驗得出的結果，可以進行如下分析：一是實際測量參數值和規(guī)范參數值的對比分析；二是實際測量值與理論參數的對比分析。前者體現(xiàn)出橋梁結構的運行情況，后者則反映出橋梁結構的工作性能和狀態(tài)。但無論是哪種方式，都要以靜載試驗作為支撐才能完成，通過分析、了解試驗的結論和數據信息，掌握數據變化規(guī)律，從而對連續(xù)剛構橋梁的運行狀況進行綜合評價，為橋梁的加固與維修提供基礎條件。需要注意的是，在進行橋梁靜載試驗以及結果分析的過程中，要考慮到相關參數的具體變化，如果獲取的參數值達不到要求，就需要進行二次試驗，以保證數據具備一定的科學性。

5.2 連續(xù)剛構橋梁動載試驗及其結果的分析和評估

對連續(xù)剛構橋梁進行動載試驗的目的，是從橋梁的多動性出發(fā)，從橋梁運行情況進行分析，發(fā)現(xiàn)其阻尼系數、頻率、板型等方面所產生的變化。剛構橋梁的動載試驗環(huán)節(jié)，需要經過一個曲線變化的過程，試驗人員需要收集和整理整個變化過程中的各項數據，然后結合具體的情況分析數據信息，并從實際情況出發(fā)，對橋梁的動載試驗結果進行分析與判斷。最后，按照各項指標的數據來評價剛構橋梁的總體性能，如果發(fā)現(xiàn)獲取的數據信息無法滿足要求，應及時采取必要的應對措施，以保證橋梁項目的運行達到合格標準。

6 影響橋梁荷載的主要因素

6.1 鋼筋銹蝕和裂縫

一方面是鋼筋銹蝕。混凝土結構內鋼筋是橋梁的重要承載結構，一旦發(fā)生銹蝕，就會對混凝土結構部件產生很大的影響，出現(xiàn)如截面積減小、混凝土與鋼筋咬合力減小、結構部分出現(xiàn)縱向開裂等問題，導致結構承載性能下降；另一方面是裂縫問題?；炷翗蛄阂坏┌l(fā)生裂縫，會嚴重損壞橋梁結構，進而發(fā)生非結構裂縫或結構裂縫。非結構裂縫是當混凝土結構無法達到規(guī)定要求或者外部因素無法滿足要求的情況下發(fā)生的裂縫問題，具體表現(xiàn)為橋梁整體結構承載性能降低。而結構裂縫則是外部荷載作用下產生的裂縫。在鋼筋混凝土結構受到外部作用力時，就會發(fā)生裂縫問題。因此，根據裂縫就可以判斷出是何種破壞形式。

6.2 結構完整性和混凝土施工質量

一方面是整體性因素。橋梁在長期運行中，有些結構部件出現(xiàn)了不同程度的損傷，使得原本設計合理的結構無法保持良好的運行效果，致使橋梁的整體性能下降，局部損傷比較嚴重的，還會導致橋梁結構承載性能降低；另一方面是混凝土的質量問題。在具體的施工中，鋼筋混凝土結構內部如果存在密實度差或質量問題，使得混凝土結構受外部作用力的侵害和影響而被侵蝕，就會導致結構表面出現(xiàn)風化、鋼筋銹蝕、碳化等問題，給結構強度帶來負面影響，同時也會出現(xiàn)橋梁承載力不足的問題。

6.3 變形和環(huán)境因素

如果發(fā)現(xiàn)限值超出荷載標準而發(fā)生結構累積變形的問題，也會給橋梁荷載造成影響；另外是環(huán)境帶來的影響。在橋梁運營中，比較常見的融雪鹽、溫度、積水排出不暢、溫度變化等問題，都會對混凝土結構造成影響，進而損害橋梁承載力，需要做出改進和調整。

6.4 試驗檢測行為及管理的影響

技術人員選擇合適的檢測技術，才能提高管理效果，有效提升施工規(guī)范化、標準化水平，保證結構利用更具合理性。此外，還要做好檢測，制定完善的規(guī)范和試驗標準，保證檢測的質量和效果。因為不同施工現(xiàn)場存在一定的差異，如果檢測人員沒有及時做好儀器設備的檢定與校準，就會給采樣標準和規(guī)范帶來不利影響，給整體工作帶來負面影響。

7 結語

通過分析橋梁技術狀態(tài)的檢測結果，發(fā)現(xiàn)該橋梁為D 級狀態(tài)。進行該項目的檢測后，對于該橋梁提出如下建議：橋梁原設計荷載根本不能滿足當前的交通通行和車輛荷載要求，在橋梁大修時，應進行上部板梁的更換處理，提升荷載等級，以達到交通運行的要求；應對橋梁鋼筋銹蝕部分進行處理，并在表面施加保護層結構；發(fā)現(xiàn)存在混凝土剝落的墩柱與改良結構，應將表層混凝土清理干凈，然后進行植筋施工，并采取外包混凝土加固處理，以達到結構總體性能的要求；經過加固維修處理后的橋梁，限載通行，應進一步落實日常維護與管理工作。