文/熊漢江、楊麗麗

1 前言

舊有橋梁因?yàn)椴牧闲阅?、自然環(huán)境、荷載過大的情況影響之下，會(huì)導(dǎo)致混凝土存在裂縫問題，鋼筋碳化與腐蝕等，再加上重型車輛的影響，導(dǎo)致鋼筋結(jié)構(gòu)在運(yùn)行了一定的時(shí)間之后出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞，極大的威脅了整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)營質(zhì)量。從具體的情況統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，我國已經(jīng)有40%左右的橋梁即將達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，所以對(duì)于舊橋進(jìn)行安全性等方面的評(píng)估分析，有著極為重要的作用，已經(jīng)被廣大學(xué)者進(jìn)行研究和使用，能夠使得交通運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，滿足現(xiàn)代橋梁的運(yùn)行需要[1]。橋梁和土木結(jié)構(gòu)的基本形式是相同的，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測中主要是進(jìn)行損傷狀態(tài)分析、損傷定位、損傷程度量化和殘余壽命預(yù)測等方面，可以通過無損檢測與結(jié)構(gòu)測試技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，能夠充分掌握橋梁的使用性能和效果。

2 橋梁結(jié)構(gòu)檢測內(nèi)容現(xiàn)狀分析

因?yàn)槲覈赜驈V闊，地形條件復(fù)雜，各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)條件相差較大，橋梁建設(shè)的需求量大，為我國交通事業(yè)的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用，但是隨著投入運(yùn)營時(shí)間的延長，橋梁的損傷、垮塌等事故比較嚴(yán)重，不僅給國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重人員傷亡事故，給社會(huì)的發(fā)展造成不良的影響。從實(shí)際情況分析，橋梁結(jié)構(gòu)安全性檢測沒有按照要求進(jìn)行，也向我們發(fā)出了危險(xiǎn)的信號(hào)。要充分的重視橋梁安全檢測方面的工作，積極的改進(jìn)橋梁的性能，從而可以更好地保證橋梁使用性能合格，滿足交通的運(yùn)行需要。

橋梁結(jié)構(gòu)檢測工作的進(jìn)行，就是要對(duì)結(jié)構(gòu)材料性能檢測、上部結(jié)構(gòu)性能檢測、地基結(jié)構(gòu)性能檢測等等。對(duì)于不同部分的檢測，所應(yīng)用的檢測技術(shù)有著很大的差異。所以要結(jié)合實(shí)際的檢測內(nèi)容做出有效的改進(jìn)，能夠提高檢測技術(shù)水平，滿足當(dāng)前的使用標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。

首先，結(jié)構(gòu)材料檢測中，應(yīng)該做好如下幾個(gè)方面的工作：橋梁建設(shè)中，鋼材的力學(xué)性能分析，同時(shí)要對(duì)砂、石、混凝土等結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行檢測。通常來說，鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)性能檢測中，要做好鋼筋、混凝土強(qiáng)度、銹蝕等情況的檢測，這一部分的檢測一般是通過應(yīng)用無損檢測技術(shù)的方式來實(shí)現(xiàn)，可以準(zhǔn)確地判定出結(jié)構(gòu)的性能。

其次，上部機(jī)構(gòu)檢測環(huán)節(jié)，能夠具體的掌握橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量方面，比如橋梁支座和伸縮裝置方面的檢測，或者橋面損壞的情況。這種情況下，應(yīng)該先明確具體的橋梁等級(jí)，然后做好荷載參數(shù)的檢測，保證車輛的運(yùn)行符合要求，不會(huì)存在影響車輛通行的情況。

最后，地基檢測環(huán)節(jié)，應(yīng)該做好承載力方面的檢測，還要利用管樁檢測或者樁基檢測的方式，做好沉井檢測方式的應(yīng)用。檢測環(huán)節(jié)，如果發(fā)現(xiàn)墩臺(tái)出現(xiàn)了沉降、傾斜、位移等方面的問題，就要做好地基質(zhì)量檢測，通常都是鉆孔取樣的方式來進(jìn)行。一般來說，檢測人員必須要明確具體的橋梁檢測內(nèi)容，選擇合適的檢測技術(shù)，讓結(jié)構(gòu)檢測更加的精確。根據(jù)實(shí)際其能夠來進(jìn)行保養(yǎng)和維修處理，確保橋梁的使用安全性，延長使用壽命。

3 基于無損檢測技術(shù)的橋梁特性分析

無損檢測是應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)來進(jìn)行橋梁各個(gè)結(jié)構(gòu)性能的檢測，就是不會(huì)給橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何的損害，從而可以滿足檢測的標(biāo)準(zhǔn)[3]。目前比較先進(jìn)的無損檢測技術(shù)包含有超聲波檢測、射線檢測、磁場檢測等方式，能夠?qū)Ρ砻婧蛢?nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查。

3.1 表觀與材料的質(zhì)量檢測

表觀檢查施工是對(duì)橋梁的表面結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的尺寸、線型走向、結(jié)構(gòu)病害等方面進(jìn)行檢查和確定。具體的檢測項(xiàng)目要考慮到不同橋型的特點(diǎn)來進(jìn)行，然后充分的了解橋梁的運(yùn)營狀況，判定出其符合的技術(shù)等級(jí)和具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。材料檢測一般都要確定出實(shí)際的強(qiáng)度等級(jí)、裂縫寬度與深度、碳化嚴(yán)重度以及耐久性等方面，綜合掌握各種影響橋梁使用壽命的因素和實(shí)際情況，提升結(jié)構(gòu)的制造性能，利用Ansys、SAP 等分析軟件進(jìn)行橋梁承載力方面的分析和檢測，能夠有效地評(píng)價(jià)橋梁的結(jié)構(gòu)性能，達(dá)到使用的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 常規(guī)項(xiàng)目檢測技術(shù)

從常規(guī)項(xiàng)目進(jìn)行局部進(jìn)行檢測，目前應(yīng)用的成熟檢測方法有沖擊回波技術(shù)、聲反射技術(shù)、超聲脈沖技術(shù)、紅外熱像技術(shù)、計(jì)算機(jī)斷層X 射線掃描技術(shù)等?，F(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，無損檢測技術(shù)水平得到很大的提升，應(yīng)用范圍逐步加大，效果也在逐步增強(qiáng)。很多先進(jìn)檢測儀器被廣泛地使用到實(shí)踐中，能夠?qū)㈦?、磁、雷達(dá)、信號(hào)處理等方面的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中，可以使用高新技術(shù)來完成橋梁的檢測，比如通過橋面板的雙頻帶紅外線自動(dòng)溫度成像系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的間距檢測技術(shù)等方面，可以綜合性的分析橋梁的應(yīng)用性能。此外，數(shù)字以及圖像處理技術(shù)也有了很快的發(fā)展，例如基于GPRS 技術(shù)研發(fā)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，可以更好地實(shí)現(xiàn)橋梁運(yùn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測。

4 基于結(jié)構(gòu)測試技術(shù)的橋梁特性分析

結(jié)構(gòu)測試技術(shù)主要是完成整體性的檢測，可以利用模擬加載和應(yīng)力指標(biāo)參數(shù)的檢測，能夠進(jìn)行橋梁的使用狀態(tài)的鑒定和評(píng)估，主要是有靜荷載檢測和動(dòng)荷載檢測等方面。結(jié)構(gòu)損傷的出現(xiàn)會(huì)直接影響剛度、阻尼等參數(shù)發(fā)生變化，因此，利用施加荷載的方式和相應(yīng)設(shè)備就能夠準(zhǔn)確的確定結(jié)構(gòu)性能。利用結(jié)構(gòu)靜力和動(dòng)力響應(yīng)量的變化特點(diǎn)，就能夠進(jìn)行橋梁評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)損傷情況的判定，然后能夠確定具體的結(jié)構(gòu)分析特點(diǎn)。

4.1 基于靜載試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)測試

靜載試驗(yàn)是將橋梁結(jié)構(gòu)最為不利的位置來進(jìn)行設(shè)計(jì)荷載或者等效荷載中來進(jìn)行截面靜位移、靜應(yīng)變、裂縫等方面的檢測，然后就能夠確定橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。通常來說可以按照要求分成幾個(gè)階段，比如試驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析、加載與觀測、試驗(yàn)材料分析、結(jié)構(gòu)性能分析等階段[4]。從靜態(tài)響應(yīng)損傷系統(tǒng)識(shí)別中進(jìn)行分析，最為有效的方式是通過結(jié)構(gòu)響應(yīng)的測量值和原油的理論技術(shù)參數(shù)來進(jìn)行模型建立和分析，進(jìn)行多次的調(diào)整和修改處理，就能夠獲得最終的可接受程度和校驗(yàn)系數(shù)η，確定材料的結(jié)構(gòu)性能。選擇使用合適的識(shí)別參數(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)識(shí)別處理，對(duì)于鋼筋混凝體梁橋來說，通?？梢赃x取使用梁截面剛度來進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型參數(shù)的識(shí)別和控制，而其他的橋型來說，能夠轉(zhuǎn)變成為桿件系統(tǒng)，以桿件的強(qiáng)度來確定出具體的技術(shù)參數(shù)。

4.2 基于動(dòng)載試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)測試

橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)主要是通過某些激振的方式來讓橋梁進(jìn)行振動(dòng)，測定出其固有頻率、阻尼比、振型、沖擊系數(shù)等方面的指標(biāo)，就能夠確定結(jié)構(gòu)的剛性和路面的行駛性能[5]。在具體的操作中，理論數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，確定橋梁的結(jié)構(gòu)性能，判定出其是否符合實(shí)際的交通運(yùn)行。目前最為普遍的動(dòng)態(tài)分析方法就是系統(tǒng)識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等。動(dòng)載的檢測主要是通過動(dòng)荷載、動(dòng)力特性和強(qiáng)迫振動(dòng)效應(yīng)等方面來進(jìn)行。橋梁動(dòng)載試驗(yàn)的激振方式和測試項(xiàng)目會(huì)有著明顯的區(qū)別，要結(jié)合實(shí)際情況確定，可以達(dá)到應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。

5 橋梁檢測工程實(shí)例

5.1 工程概況

某橋梁共5 跨，總長100m，跨徑組合為5m×20m，上部為簡支鋼筋混凝土“T”梁，每跨5 片“T”梁；下部結(jié)構(gòu)主要是雙柱墩臺(tái)與重力式臺(tái)基橋臺(tái)結(jié)構(gòu)形式。橋面設(shè)計(jì)成為混凝土鋪裝的形式，總寬度是8m、行車道的寬度是7m，兩側(cè)還設(shè)置有人行道，其寬度是0.5m。進(jìn)行該橋梁的檢測主要是掌握其運(yùn)行的實(shí)際情況，了解各個(gè)方面的性能，分析形成病害的主要原因，然后給后續(xù)的維修和養(yǎng)護(hù)提供良好的基礎(chǔ)。

5.2 外觀質(zhì)量及材料檢測

5.2.1 混凝土裂縫檢測

從檢測結(jié)果分析，該橋梁中很多地方都出現(xiàn)了一定的豎向裂縫，但是寬度并未超出危險(xiǎn)限制，此時(shí)還有部分裂縫已經(jīng)伸到底部的位置形成了“L”形裂縫。各“T”梁表面均出現(xiàn)10%～20%左右的麻面，對(duì)于一些嚴(yán)重?fù)p傷的部位已經(jīng)使用水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)處理，而梁體淺層結(jié)構(gòu)部分存在麻面修補(bǔ)處理。由于各個(gè)墩頂全部都沒有安裝支座的形式，造成了T 梁的端部和蓋梁連接的位置上存在有一定的損壞問題。雖然損傷程度不大，但是也會(huì)給整個(gè)橋梁的運(yùn)行造成一定的影響。還有部分墩和墩蓋存在了水侵蝕的影響，出現(xiàn)了部分的鋼筋膨脹反應(yīng)，局部混凝土出現(xiàn)的剝落的問題。

5.2.2 材質(zhì)項(xiàng)目檢測

通過使用回彈儀來進(jìn)行混凝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測，然后應(yīng)用酚酞試劑、深度測量儀來確定具體的混凝土碳化深度，然后需要使用電位法來實(shí)現(xiàn)鋼筋銹蝕程度的檢測。從檢測結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，確定該處混凝土強(qiáng)度符合要求；保護(hù)層部分的厚度對(duì)于鋼筋混凝土耐久性并不會(huì)產(chǎn)生過大的影響；碳化深度平均值在4～5mm 之間，并且保護(hù)層厚度平均值不足0.5，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)確定為0.2，并不會(huì)給鋼筋產(chǎn)生嚴(yán)重的銹蝕反應(yīng)。從混凝土腐蝕情況分析，其銹蝕嚴(yán)重性并不確定，所以導(dǎo)致銹蝕的速度并不確定。

5.3 靜載試驗(yàn)

5.3.1 試驗(yàn)方案

按照荷載的變化效率進(jìn)行分析，也就是試驗(yàn)荷載之下進(jìn)行截面內(nèi)力和控制荷載之下的截面最為不利的內(nèi)力比是0.95～1.05 的荷載設(shè)定原則，對(duì)于該橋梁的第一跨來進(jìn)行試驗(yàn)和分析。試驗(yàn)中選擇的是汽-15 級(jí)來完成對(duì)于橋梁截面的最不利內(nèi)力效應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)換算之后確定，按照該橋跨中的受力變化性，在“T”梁的跨中位置布置5 個(gè)撓度測點(diǎn)（測量儀器采用百分表）和8 個(gè)應(yīng)變傳感器。

5.3.2 試驗(yàn)檢測結(jié)果最大試驗(yàn)荷載與分級(jí)加載的影響之下能夠讓跨中截面具體的測量參數(shù)與理論數(shù)據(jù)的曲線是吻合的，經(jīng)過測量之后發(fā)現(xiàn)其應(yīng)變參數(shù)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論計(jì)算的數(shù)值。經(jīng)過試驗(yàn)荷載檢測之下，發(fā)現(xiàn)了T 梁中的最大應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.84，這就表示其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度完全能夠達(dá)到要求。梁跨中的最大相對(duì)參與應(yīng)變是6.33%，能夠達(dá)到?jīng)]有超過20%的標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)測量點(diǎn)之下的應(yīng)變值線性是比較好的，這就表示整個(gè)結(jié)構(gòu)是彈性良好的狀態(tài)中，能夠達(dá)到汽-15 的標(biāo)準(zhǔn)。

5.4 動(dòng)載試驗(yàn)

5.4.1 試驗(yàn)方案

在橋面上行駛車輛，要按照20km/h、30km/h 的速度行駛，然后就是通過跨中來急剎車可以進(jìn)行受迫振動(dòng)，然后是檢測確定橋梁的加速度行程曲線。在沒有車輛通行的條件之下，橋梁會(huì)自動(dòng)存在激勵(lì)的情況，然后此時(shí)檢測確定其固有振動(dòng)頻率。

5.4.2 試驗(yàn)檢測結(jié)果

靜載自振頻率采用脈動(dòng)法進(jìn)行測試，結(jié)果如表1 所示。

表1 自振頻率

經(jīng)過試驗(yàn)檢測之下發(fā)現(xiàn)該階段的頻率要大于理論計(jì)算參數(shù)，這就表示整個(gè)橋梁的剛度超過了理論計(jì)算參數(shù)，能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

6 結(jié)語

橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性是最為關(guān)鍵的性能參數(shù)，也關(guān)系著人們的生命安全，所以需要投入較大的力量進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的安全性檢測，以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。本文以實(shí)際橋梁的案例作為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，進(jìn)行多種病害問題的檢測確定，然后了解形成病害的原因，總結(jié)出切實(shí)可行的應(yīng)對(duì)措施，能夠保證橋梁的使用性能合格，為今后的橋梁事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。