道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

吳勇、李昌奎

（貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測(cè)咨詢有限公司，貴州貴陽(yáng) 550014）

0 引言

道路橋梁是我國(guó)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督管理具有重要意義。因此，在道路橋梁建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，需要加強(qiáng)試驗(yàn)檢測(cè)工作，提高檢測(cè)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患和問(wèn)題，并采取必要的處理措施，以確保道路橋梁在各個(gè)方面的性能和質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足交通通行的需要。各級(jí)單位應(yīng)選擇適合的道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，充分發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，隨時(shí)了解道路橋梁的運(yùn)行狀態(tài)，以提升道路橋梁運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，推動(dòng)橋梁事業(yè)的全面發(fā)展。

1 道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容

1.1 內(nèi)部缺陷檢測(cè)

道路橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土是主要的組成部分，其內(nèi)部有時(shí)會(huì)存在缺陷問(wèn)題，如裂縫、蜂窩和鋼筋銹蝕等。這些問(wèn)題無(wú)法通過(guò)外觀檢查發(fā)現(xiàn)，但卻會(huì)對(duì)道路橋梁的結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生重大影響。因此，為了應(yīng)對(duì)內(nèi)部缺陷，需要采用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)來(lái)掌握內(nèi)部情況，并采取有效的措施。目前，在道路橋梁檢測(cè)中廣泛應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，如超聲波和雷達(dá)，也可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷和敲擊方式檢測(cè)內(nèi)部問(wèn)題。超聲波檢測(cè)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫和鋼筋銹蝕等情況，而雷達(dá)電磁波則可對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)層進(jìn)行測(cè)試和分析。

1.2 外觀檢測(cè)

在道路橋梁檢測(cè)過(guò)程中，外觀檢測(cè)也具有重要意義，因?yàn)樵S多外部缺陷會(huì)延伸到內(nèi)部，進(jìn)而對(duì)道路橋梁的運(yùn)行性能產(chǎn)生較大影響。因此，加強(qiáng)外觀檢測(cè)至關(guān)重要，及時(shí)發(fā)現(xiàn)輕微的病害問(wèn)題，并采取有效措施，以確保道路橋梁的結(jié)構(gòu)性能不受影響。目前，外觀檢測(cè)主要包括裂縫檢測(cè)、撓度測(cè)試、構(gòu)件質(zhì)量檢查和上部缺陷檢測(cè)等內(nèi)容。然而，需要注意的是，針對(duì)道路橋梁工程中的拱形等特殊結(jié)構(gòu)，需要選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法，以確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性。此外，在道路橋梁檢測(cè)過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)任何缺陷或病害問(wèn)題，應(yīng)深入分析其成因，并了解其是否對(duì)道路橋梁的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，并采取有效的應(yīng)對(duì)措施[1]。

2 工程概況

現(xiàn)以某道路橋梁項(xiàng)目為例，采用靜載試驗(yàn)的方法測(cè)試是否存在缺陷問(wèn)題。該橋梁項(xiàng)目全長(zhǎng)500m，橋面寬27m，設(shè)計(jì)為雙向四車道形式。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解，該項(xiàng)目采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁構(gòu)件，下部采用柱式墩。試驗(yàn)過(guò)程中，使用300kN 的三軸載重汽車。試驗(yàn)檢測(cè)的第一步是確定加載工況，目前主要采用對(duì)稱加載和偏載等方式，使用不同的加載方式獲取各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，并繪制測(cè)量曲線，以了解橋梁的運(yùn)行狀況。第二步是布置測(cè)點(diǎn)，選擇合適的測(cè)量方法，并根據(jù)橋梁特性合理設(shè)置測(cè)點(diǎn)，選擇最佳測(cè)試方法，以獲取準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)信息。

3 靜載試驗(yàn)檢測(cè)方法

3.1 做好試驗(yàn)檢測(cè)準(zhǔn)備工作

3.1.1 選定試驗(yàn)孔

為了提高道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)的整體水平，在前期準(zhǔn)備階段應(yīng)做好各項(xiàng)工作?？紤]到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和要求，需要從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，科學(xué)合理地設(shè)置檢測(cè)孔，確保其數(shù)量和位置符合要求，為靜載試驗(yàn)的順利開(kāi)展提供基礎(chǔ)。

3.1.2 選擇腳手架和測(cè)試架

道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)需要使用多種設(shè)備，這些設(shè)備具有不同的功能和操作方法，且在操作過(guò)程中可能會(huì)受到其他設(shè)備的干擾和影響。因此，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備選擇和設(shè)置時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)備的特點(diǎn)，加強(qiáng)距離控制，確保腳手架和測(cè)試架的安裝符合要求，不對(duì)靜載試驗(yàn)產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，為提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，在安裝過(guò)程中也要加強(qiáng)控制，以確保不對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)性能造成任何影響。

3.2 加載位置選擇

加載位置的選擇對(duì)檢測(cè)結(jié)果具有直接影響，因此加載位置必須符合合理性要求，與試驗(yàn)要求完全一致，并符合當(dāng)前的試驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。確定加載位置時(shí)，檢測(cè)工作人員應(yīng)根據(jù)等效荷載的基本原則，確保加載位置符合要求，以提高試驗(yàn)檢測(cè)效果[2]。

3.3 試驗(yàn)加載要求與流程

3.3.1 荷載試驗(yàn)工況

考慮到橋梁工程的具體情況和基本結(jié)構(gòu)，為獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果信息，按照如下要求進(jìn)行：第一，對(duì)于連續(xù)梁主橋，荷載試驗(yàn)至關(guān)重要，試驗(yàn)工況包含多種類型，需考慮現(xiàn)場(chǎng)具體情況，選擇最佳工況。由于該橋梁為連續(xù)梁主梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)為單箱單室截面，橫向剛度較高，因此采用對(duì)稱荷載方式。第二，在簡(jiǎn)支梁引橋的結(jié)構(gòu)上，通過(guò)偏載和正載工況方式，使用兩輛30t 車輛進(jìn)行檢測(cè)。為提高測(cè)量精度，結(jié)合實(shí)際需要確定車輛的行駛速度，以符合測(cè)量要求，獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

圖2 測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)

3.3.2 確定試驗(yàn)荷載

進(jìn)行道路橋梁的靜載試驗(yàn)時(shí)，需要注意以下工作。第一，加強(qiáng)荷載控制，組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)橋梁截面和受力情況進(jìn)行綜合分析，選擇適當(dāng)?shù)能囕v荷載參數(shù)，通常選擇20t 和30t 車輛。技術(shù)人員應(yīng)考慮試驗(yàn)檢測(cè)的需求，選擇適合的車輛進(jìn)行測(cè)試，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。第二，明確加載和卸載的程序。在加載過(guò)程中，需要緩慢進(jìn)行，并由操作人員分析橋梁應(yīng)變和荷載變化等情況，實(shí)現(xiàn)程序化改進(jìn)。該次試驗(yàn)中，采用分次加載的方式，共分為三個(gè)級(jí)別進(jìn)行，每個(gè)級(jí)別的控制都必須嚴(yán)格執(zhí)行，以滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求。加載和卸載完成后，需間隔一定時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，以保證數(shù)據(jù)偏差在合理范圍內(nèi)。

3.3.3 測(cè)點(diǎn)布置

做好橋梁各個(gè)撓度位置和應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)工作。由于這些位置較為特殊，在靜載試驗(yàn)中應(yīng)額外設(shè)置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，特殊位置上應(yīng)設(shè)置3 個(gè)以上測(cè)點(diǎn)。對(duì)于截面的跨中位置，一般應(yīng)布置7～10 個(gè)測(cè)點(diǎn)，以獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

3.3.4 靜載試驗(yàn)儀器設(shè)備

該次橋梁靜載試驗(yàn)的環(huán)節(jié)，應(yīng)用的儀器設(shè)備比較多，如撓度測(cè)量?jī)x、百分表、水準(zhǔn)儀、應(yīng)變片等。

4 試驗(yàn)結(jié)果

在該次試驗(yàn)中，將使用16.5 預(yù)應(yīng)力預(yù)制空心板作為數(shù)據(jù)參考，并在各個(gè)預(yù)制板結(jié)構(gòu)之間設(shè)置相應(yīng)數(shù)量和型號(hào)的鋼筋，以確保橋梁在試驗(yàn)過(guò)程中達(dá)到安全性要求，并使試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合精度標(biāo)準(zhǔn)。由于橋面混凝土的厚度較大，在試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，為預(yù)防裂縫問(wèn)題的發(fā)生，將采用剛接梁法進(jìn)行裝配式板的計(jì)算。在計(jì)算過(guò)程中，會(huì)加強(qiáng)對(duì)混凝土材料彈性模量的計(jì)算分析，并考慮到車輛自身及載重的具體情況來(lái)確定參數(shù)[3]。

5 試驗(yàn)結(jié)果與承載能力評(píng)定

5.1 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定方法

在試驗(yàn)結(jié)果分析的階段，可以通過(guò)掌握靜載試驗(yàn)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)來(lái)對(duì)橋梁的性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。目前，選擇以下評(píng)估方法：第一，檢驗(yàn)系數(shù)。通過(guò)獲得各項(xiàng)檢驗(yàn)系數(shù)，在試驗(yàn)過(guò)程中反映橋梁結(jié)構(gòu)的性能，并了解當(dāng)前橋梁的具體工作情況。將實(shí)際測(cè)量值與計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比分析，若校驗(yàn)系數(shù)小于1，表示橋梁的承載性能完全符合要求，整體性能良好；若校驗(yàn)系數(shù)超過(guò)1，表示橋梁的承載性能不足，穩(wěn)定性和安全性不合格。在試驗(yàn)過(guò)程中，校驗(yàn)系數(shù)應(yīng)保持在正常范圍內(nèi)，過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)橋梁的正常使用產(chǎn)生影響。第二，理論值與實(shí)測(cè)值的關(guān)系曲線。通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)，可以分析橋梁的實(shí)際運(yùn)行情況，掌握動(dòng)態(tài)化的數(shù)據(jù)信息。如果理論值與實(shí)測(cè)值的曲線走勢(shì)變化沒(méi)有明顯偏差，說(shuō)明整個(gè)橋梁的性能基本良好。反之，若存在明顯偏差，說(shuō)明橋梁工程存在安全隱患，需要采取必要的應(yīng)對(duì)措施。

5.2 結(jié)果分析

通過(guò)分析靜載試驗(yàn)的結(jié)果，可以了解到橋梁的承載能力和使用狀態(tài)，從而反映出橋梁工作的具體情況。專業(yè)技術(shù)人員對(duì)檢測(cè)結(jié)果展開(kāi)綜合性分析，以掌握當(dāng)前是否存在安全隱患。按照當(dāng)前靜載試驗(yàn)的檢測(cè)要求，可以充分發(fā)揮先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要采用振弦式應(yīng)變計(jì)和千分表應(yīng)變計(jì)作為主要的檢測(cè)設(shè)備。確保測(cè)量參數(shù)的精度合格，能夠更加準(zhǔn)確地了解橋梁的實(shí)際運(yùn)行情況[4-5]。

6 道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)的問(wèn)題和措施

6.1 平臺(tái)移動(dòng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度不足

在進(jìn)行進(jìn)展試驗(yàn)檢測(cè)的過(guò)程中，通常存在負(fù)載平臺(tái)移動(dòng)的情況，這可能導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量結(jié)果與預(yù)期存在較大偏差。因此，在進(jìn)展試驗(yàn)的環(huán)節(jié)中，檢測(cè)技術(shù)人員應(yīng)該考慮到承載力的要求，并加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的控制，以確保其不會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。在檢測(cè)工作過(guò)程中，必須科學(xué)合理地分配加載負(fù)荷。如果負(fù)載相對(duì)較小，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重脫離，甚至直接拔起；而如果負(fù)載過(guò)大，可能會(huì)引發(fā)彎曲變形，從而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的性能產(chǎn)生不利影響。

6.2 穩(wěn)固度低造成檢測(cè)中斷

進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)，很容易出現(xiàn)穩(wěn)定性不足的情況，這會(huì)導(dǎo)致各項(xiàng)檢測(cè)工作無(wú)法順利進(jìn)行，獲取的數(shù)據(jù)也會(huì)存在較大的偏差。在試驗(yàn)檢測(cè)的環(huán)節(jié)中，材料的質(zhì)量對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響非常重要。如果使用的材料性能不達(dá)標(biāo)，將導(dǎo)致承載力不符合要求。如果在檢測(cè)過(guò)程中沒(méi)有充分分析材料方面的因素，僅僅按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，可能會(huì)導(dǎo)致下沉、塌陷等情況，進(jìn)而無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行正載試驗(yàn)。為了避免這種情況，檢測(cè)人員應(yīng)該從實(shí)際情況出發(fā)，了解材料受力的特點(diǎn)，并選擇最合適的靜載試驗(yàn)檢測(cè)方法，以確保靜載試驗(yàn)順利進(jìn)行[6]。

6.3 支架不穩(wěn)定

如果在道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)，工作人員未對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)條件進(jìn)行充分分析，所得數(shù)據(jù)將不穩(wěn)定、不精確，導(dǎo)致最終的檢測(cè)效果無(wú)法達(dá)到要求。舉例來(lái)說(shuō)，某些公路橋梁本身位于土質(zhì)比較疏松的區(qū)域，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，主梁主要通過(guò)千斤頂進(jìn)行承載。進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)之前，橋梁的受力已傳遞至支撐頂部。然而，由于支撐平臺(tái)的穩(wěn)定性無(wú)法滿足要求，受到處置條件的干擾，平臺(tái)穩(wěn)定性較差，因此無(wú)法獲得準(zhǔn)確的靜載數(shù)據(jù)。針對(duì)這一情況，在現(xiàn)場(chǎng)施工開(kāi)始之前，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)條件進(jìn)行全面分析，確保支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性合格，確保試驗(yàn)檢測(cè)順利進(jìn)行。

6.4 堆載和試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行造成的問(wèn)題

在道路橋梁靜載試驗(yàn)中，為了減少主梁完全依靠千斤頂承載的重量，避免荷載過(guò)小的情況，檢測(cè)工作通常采取堆載和試驗(yàn)同步進(jìn)行的方式。在這種情況下，為了確保安全性，檢測(cè)人員應(yīng)合理選擇堆載方法。隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，堆載架會(huì)承受較大的重量，導(dǎo)致主梁向千斤頂方向施加反向壓力，使千斤頂承受較大壓力，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)下沉[7]。然而，很多人員在檢測(cè)過(guò)程中未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題，使問(wèn)題進(jìn)一步惡化。如果系統(tǒng)的壓力超過(guò)了千斤頂?shù)念~定承載力，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損，無(wú)法滿足試驗(yàn)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)千斤頂進(jìn)行全面檢測(cè)和分析，了解現(xiàn)場(chǎng)的油壓數(shù)據(jù)，并采取科學(xué)合理的調(diào)整措施，確保檢測(cè)結(jié)果的合格性。此外，采取堆載和試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的方式時(shí)，必須采取必要的穩(wěn)定性措施，并確保壓力的增加在合理范圍內(nèi)，以避免壓力失衡對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)的效果產(chǎn)生影響[8]。

7 結(jié)語(yǔ)

在道路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)，先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，可以提升檢測(cè)質(zhì)量和效果，從而為道路橋梁的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)提供有力保障，為我國(guó)道路橋梁事業(yè)的全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。因此，在實(shí)際工作中，試驗(yàn)檢測(cè)人員需要在充分掌握道路橋梁檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和要求的基礎(chǔ)上，考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段，并有效控制影響因素，提高試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的精度，確保各項(xiàng)檢測(cè)工作順利進(jìn)行。