李順堂

【摘要】本文首先對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁中進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)的重要性進(jìn)行分析，然后對(duì)目前可用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)中的常見技術(shù)方法進(jìn)行分析，包括無線電檢測(cè)技術(shù)、紅外熱像儀檢測(cè)計(jì)數(shù)、感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)、聲波投射技術(shù)、以及回彈彎沉技術(shù)這幾個(gè)方面。最后，分析了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)中關(guān)鍵技術(shù)的測(cè)試原理，望能夠使預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)剛構(gòu)橋梁；試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁是目前交通運(yùn)輸體系中最為常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式之一，展開相應(yīng)的試驗(yàn)檢測(cè)工作對(duì)確保預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁質(zhì)量達(dá)標(biāo)有重要影響。已有研究中分析認(rèn)為：對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用能夠動(dòng)態(tài)獲取與橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)相關(guān)的質(zhì)量數(shù)據(jù)，進(jìn)而用于對(duì)橋梁質(zhì)量是否合格的判斷。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用也能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員對(duì)橋梁項(xiàng)目的質(zhì)量管理提供支持，利用試驗(yàn)檢測(cè)中所得到的技術(shù)數(shù)據(jù)，督促對(duì)質(zhì)量管理工作的調(diào)整與改進(jìn)，從而使預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁工程建設(shè)而更加合理與高效。本文即重點(diǎn)以預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁為例，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用展開分析與探討：

1、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)常見方法

1）無線電檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁的運(yùn)行中，受到結(jié)構(gòu)周期性荷載作用力、材料質(zhì)量不合格、以及外部環(huán)境溫度等因素的影響，均可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)裂縫。在裂縫缺陷的影響下，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力方面產(chǎn)生變化。在此狀態(tài)下，通過對(duì)無線電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠得到裂縫產(chǎn)生區(qū)域下的應(yīng)力波特性，從而可分析得到裂縫缺陷的所處位置以及因裂縫問題對(duì)整個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的疲勞損傷。應(yīng)用無線電檢測(cè)計(jì)數(shù)能夠深入對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行探傷，從而積極分析橋梁工程項(xiàng)目中潛在的質(zhì)量與安全隱患。

2）紅外熱像儀檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

紅外熱像儀對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)檢測(cè)原理如圖（見圖1）所示。結(jié)合圖1，應(yīng)用紅外熱像儀對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)的主要作用是獲得橋梁項(xiàng)目中各個(gè)結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的溫度圖。由于不同屬性的物體在溫度上有不同的表現(xiàn)，且預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)較薄，因此在其他條件一致時(shí)，溫度上升較快，能夠被紅外熱像儀所檢測(cè)到，以熱點(diǎn)的方式顯示在溫度圖上，方便工作人員對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位。同時(shí)，根據(jù)檢測(cè)所得到的數(shù)據(jù)信息，可按照如下方式對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的缺陷深度進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，如下式所示：

該式中，L為缺陷深度，為導(dǎo)熱系數(shù)，t為時(shí)間單位，Ts為完好部分區(qū)域溫度，為溫度差異；

3）感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

在對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁的試驗(yàn)檢測(cè)中，傳感器及其技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。例如，為監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁在車輛通行狀態(tài)下的翼墻的位移情況，可將位移傳感器放置于橋梁翼墻結(jié)構(gòu)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以判斷翼墻在車輛通行狀態(tài)下的振動(dòng)幅度是否符合要求，判定其振動(dòng)幅度是否會(huì)對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生威脅。同時(shí)，在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁受荷載作用力影響時(shí)，鋼筋部分會(huì)產(chǎn)生一定程度上的振動(dòng)或彎曲，荷載超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)還可能誘發(fā)折斷現(xiàn)象，為預(yù)防此類問題的發(fā)生，可應(yīng)用加速器對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)中的鋼筋應(yīng)力波進(jìn)行測(cè)量，以判斷橋梁結(jié)構(gòu)中鋼筋的使用情況，為后續(xù)的維修決策提供依據(jù)。

4）聲波投射技術(shù)及其應(yīng)用

聲波投射技術(shù)主要被應(yīng)用于對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁的橋樁部分的監(jiān)測(cè)。此項(xiàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的基本原理如下圖2所示，即預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁中橋樁部位所使用的建筑材料具有聲波穿透的特性，故可應(yīng)用相應(yīng)裝置采集橋樁部位的聲波信號(hào)，根據(jù)對(duì)聲波的分析的對(duì)不同建筑材料類型進(jìn)行區(qū)分，并且可通過分析不同類型建筑材料在被聲波穿透后所回傳振動(dòng)波的方式來了解橋樁樁基內(nèi)部建筑材料是否存在應(yīng)力破壞的問題，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并處理。以對(duì)地基基礎(chǔ)的檢測(cè)為例，聲波投射法夏可用于樁徑>60cm的工程監(jiān)測(cè)，對(duì)判斷樁內(nèi)缺陷有確切價(jià)值，可依據(jù)概率法、PSD法、或NEP法進(jìn)行判定。

5）回彈彎沉技術(shù)及其應(yīng)用

在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁的試驗(yàn)檢測(cè)中，回彈彎沉監(jiān)測(cè)技術(shù)主要可用于在標(biāo)準(zhǔn)軸載規(guī)定下對(duì)路面表面或路基表面輪隙位置的檢測(cè)，據(jù)此可以確定路面表面或路基表面的總垂直變形值，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁整體結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行判定。

2、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)原理

目前工程實(shí)踐中可用于混凝土應(yīng)力測(cè)試的傳感器有較多類型，常見類型包括鋼弦式應(yīng)變計(jì)以及電阻式應(yīng)變計(jì)等。其中，鋼弦式應(yīng)變器制造依據(jù)為振弦理論，在應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁中時(shí)具有精度高、穩(wěn)定性高、以及靈敏度高的特點(diǎn)，可用于長(zhǎng)期性觀測(cè)。同時(shí)，由于此類應(yīng)變計(jì)在試驗(yàn)檢測(cè)中采用脈沖激振方式激振，測(cè)試速度快，并且具有良好的絕緣性能，故而適用于對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)測(cè)。其基本工作原理為：在一密封的剛質(zhì)圓筒內(nèi)的兩端張緊一細(xì)鋼弦絲，弦絲受到脈沖后可作微幅自由振動(dòng)，通過頻率檢測(cè)儀測(cè)量出鋼絲的自振頻率，即可換算出弦絲所受張力。

結(jié)合混凝土箱梁結(jié)構(gòu)中可能受到的溫度、荷載因素變化影響，在應(yīng)變器中裝設(shè)有智能式芯片，此類芯片具有記憶功能，在出廠投入使用前可以將傳感器的具體型號(hào)、編號(hào)、以及標(biāo)定系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)儲(chǔ)存于傳感器內(nèi)。鋼弦式應(yīng)變器的主要技術(shù)參數(shù)為鋼弦絲自振頻率，該參數(shù)與應(yīng)變參數(shù)之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如下式所示，即對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁而言，其混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變可以簡(jiǎn)單視作為自振頻率所對(duì)應(yīng)的二次函數(shù)：的

混凝土構(gòu)件應(yīng)變參數(shù)=待定系數(shù)A*鋼弦絲自振頻率+待定系數(shù)B*鋼弦絲自振頻率+待定系數(shù)C；

在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合最小二乘法，通過所求得的鋼弦絲自振頻率參數(shù)，確定待定系數(shù)A/B/C的取值，經(jīng)過擬合處理后得到二次函數(shù)關(guān)系式以及各待定系數(shù)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變表達(dá)式。在應(yīng)力監(jiān)控狀態(tài)下，將所測(cè)試得到的鋼弦頻率參數(shù)代入混凝土構(gòu)件應(yīng)變參數(shù)計(jì)算式中，從而可以得到預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力取值。

以預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁中的箱梁懸臂澆筑作業(yè)而言，所采取的施工工序大多為掛籃前移→立?！炷翝仓鷱埨A(yù)應(yīng)力鋼絞線。因此，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁的應(yīng)力測(cè)量也應(yīng)當(dāng)按照上述步驟進(jìn)行。同時(shí)，為確保預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁應(yīng)力結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定，需要分別對(duì)懸臂澆筑施工過程中三個(gè)工況以及特殊工況下的應(yīng)變進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)?？紤]到混凝土在應(yīng)力測(cè)量上的特殊性，建議在各個(gè)相應(yīng)工況結(jié)束10h后進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)與可靠。

3、結(jié)束語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁是目前交通運(yùn)輸體系中橋梁項(xiàng)目最主要的結(jié)構(gòu)形式之一，連續(xù)鋼構(gòu)的穩(wěn)定性將直接關(guān)系到整個(gè)橋梁項(xiàng)目交通通信的順暢性，同時(shí)也為在橋梁上所通行車輛提供安全保障。因此，在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁的建設(shè)全過程中，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面試驗(yàn)檢測(cè)是非常重要的。

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