龍?zhí)K強(qiáng)

（江西省公路工程檢測中心，江西 南昌 330013）

0 引言

簡支橋梁作為重要的橋梁結(jié)構(gòu)形式之一，在實(shí)際應(yīng)用中受到多種因素的影響，導(dǎo)致簡支橋梁出現(xiàn)各類損傷。為了能夠達(dá)到理想的簡支橋梁檢修效果，須重視定位法分析簡支橋梁損傷情況，掌握簡支橋梁損傷發(fā)展?fàn)顟B(tài)，簡支橋梁的多位置損傷檢測工作十分重要，只有采用科學(xué)的檢測方法，才能達(dá)到理想的檢測效果，保障橋梁安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高車輛通行的安全性與可靠性。

1 工程概況

該項目為萬家中橋，位于滬昆高速公路昌傅至金魚石段，橋梁中心里程樁號K817+880。該橋?yàn)橹骶€橋，橋梁跨徑3×16m 鋼筋混凝土簡支空心板，橋長53.08m。板式橡膠支座。肋式橋臺、柱式橋墩。單幅每孔橫向布置12 片空心板。橋面鋪裝為10cm 瀝青混凝土+10cm 防水混凝土。該橋設(shè)計荷載等級為汽-超20、掛-120。

1.1 簡支橋梁結(jié)構(gòu)形式

簡支橋梁結(jié)構(gòu)類型可從以下幾個角度進(jìn)行劃分，不同類型的簡支橋梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和性能也存在一定差異。

以簡支橋梁建設(shè)使用的材料不同進(jìn)行區(qū)分，可以分為鋼筋混凝土簡支橋梁、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支橋梁和混合簡支橋梁結(jié)構(gòu)類型，其中混合簡支橋梁結(jié)構(gòu)是通過預(yù)制構(gòu)件與鋼筋混凝土連續(xù)構(gòu)造而成的橋梁結(jié)構(gòu)。

以簡支橋梁的預(yù)制構(gòu)件使用以及預(yù)應(yīng)力施加方式進(jìn)行區(qū)分，可以分為后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、先張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、復(fù)合式預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。復(fù)合式結(jié)構(gòu)是在鋼筋混凝土的預(yù)制構(gòu)件中利用先張法施加一定的預(yù)應(yīng)力，并在預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部預(yù)留安裝孔洞，當(dāng)準(zhǔn)備安裝時，通過后張法施加剩余部分的預(yù)應(yīng)力。

以簡支橋梁預(yù)制構(gòu)件上部構(gòu)造的斷面進(jìn)行區(qū)分，可以分為箱型簡支橋梁、工型簡支橋梁、T 型簡支橋梁、大孔空心板以及普通空心板幾種。

隨著技術(shù)水平的不斷完善，簡支橋梁結(jié)構(gòu)形式多樣，給簡支橋梁損傷檢驗(yàn)帶來了較大難度，在簡支橋梁損傷檢驗(yàn)過程中，要掌握不同橋梁的構(gòu)造類型與特點(diǎn)，才能更好地選用檢測方法，達(dá)到理想的簡支橋梁損傷檢測效果。

1.2 簡支橋梁構(gòu)造和特點(diǎn)

1.2.1 上部構(gòu)造

簡支橋梁的上部構(gòu)造中，預(yù)制構(gòu)件的構(gòu)造和裝配式橋梁構(gòu)造近乎相同，但在可視主橋梁的間距中一般不會設(shè)置橫隔板。預(yù)制構(gòu)件的主梁結(jié)構(gòu)在澆筑的連續(xù)位置和簡支橋梁存在一定區(qū)別，因此在上部構(gòu)造的施工中，必須重視對連續(xù)鋼筋的預(yù)埋，做好連接鋼筋與梁底鋼板施工。當(dāng)現(xiàn)澆連續(xù)段采用預(yù)應(yīng)力鋼束時，應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力管道的預(yù)埋并合理設(shè)置齒板。

1.2.2 現(xiàn)澆筑連續(xù)段構(gòu)造

簡支橋梁的連續(xù)結(jié)構(gòu)形成后，使用連續(xù)預(yù)制構(gòu)件和預(yù)制橫隔板共同組成簡支橋梁的上部結(jié)構(gòu)，又稱為剛性橫隔梁體結(jié)構(gòu)。在澆筑連續(xù)段的施工中，必須確保豎向、橫向和縱向都與主梁體有效銜接?，F(xiàn)澆筑環(huán)節(jié)的鋼筋設(shè)置使用預(yù)應(yīng)力鋼束或常規(guī)鋼筋即可，采用常規(guī)鋼筋材料具有操作簡單的特點(diǎn)，不會對主梁造成影響，而預(yù)應(yīng)力鋼束結(jié)構(gòu)可以達(dá)到理想的抗裂效果。

1.2.3 現(xiàn)澆筑橋面板構(gòu)造

簡支橋梁的橋面板構(gòu)造是預(yù)制構(gòu)件的整體化結(jié)構(gòu)，這一環(huán)節(jié)的澆筑施工可以大幅度提升裝配式梁體結(jié)構(gòu)的橫向抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，也具備預(yù)制橫梁隔板的作用，且用以布置頂板負(fù)彎矩區(qū)受力鋼筋或鋼束。

1.2.4 其他輔助構(gòu)造

鋪裝橋面、橋頭搭板、防撞護(hù)欄、橋墩基礎(chǔ)建設(shè)和其他輔助構(gòu)造結(jié)構(gòu)，這些巧妙的鋪裝構(gòu)造與傳統(tǒng)的橋梁類型相似，都是簡支橋梁的重要組成部分，在橋梁中起到重要的結(jié)構(gòu)作用，因此在損傷檢測中也要引起重視。

2 簡支橋梁常見損傷問題

在開展簡支橋梁的建設(shè)和施工過程中，經(jīng)常由于設(shè)計環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)以及施工材料等諸多因素的影響，使簡支橋梁存在各類缺陷，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)存在一定的安全隱患。此外，在橋梁投入使用過程中，還可能受到自然環(huán)境以及人為因素的損害，導(dǎo)致簡支橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷等病害，其中有些簡支橋梁結(jié)構(gòu)損傷是不可預(yù)見的，也很難通過直觀的方法檢測出來，給橋梁的正常運(yùn)營帶來嚴(yán)重的危害。以下針對簡支橋梁結(jié)構(gòu)常見的損傷類型和原因進(jìn)行分析。

在混凝土澆筑施工中，拉應(yīng)力強(qiáng)度如果超出了混凝土抗拉強(qiáng)度，又或者拉應(yīng)變超出極限拉應(yīng)變數(shù)值，那么混凝土結(jié)構(gòu)就會引發(fā)裂縫問題，一般情況下，裂縫的產(chǎn)生并非一種因素造成，經(jīng)常受到多重因素的共同作用產(chǎn)生。所以，簡支橋梁的裂縫損傷主要分為超載裂縫、龜裂、鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫損傷等。超載裂縫主要是在簡支橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計環(huán)節(jié)，混凝土抗壓強(qiáng)度不足，使橋梁結(jié)構(gòu)超載運(yùn)營，使一些結(jié)構(gòu)位置出現(xiàn)承壓應(yīng)力較大的現(xiàn)象，產(chǎn)生局部較大的拉應(yīng)力，進(jìn)而引發(fā)超載局壓裂縫現(xiàn)象，嚴(yán)重時還會造成壓碎問題，這種裂縫一般存在于瀝青混凝土鋪裝層內(nèi)。龜裂是混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，裂縫狀態(tài)呈現(xiàn)縱橫交錯現(xiàn)象。引發(fā)龜裂問題的主要原因可能是混凝土攪拌不充分或運(yùn)輸條件差，導(dǎo)致內(nèi)部水分蒸發(fā)較快，混凝土澆筑過程中坍落度降低，進(jìn)而產(chǎn)生龜裂損傷。還可能在混凝土養(yǎng)護(hù)階段，由于澆水養(yǎng)護(hù)不及時，或大風(fēng)天氣造成混凝土表面水分蒸發(fā)較快，產(chǎn)生塑性收縮，最終引發(fā)不規(guī)則裂縫，這種裂縫一般都不容易察覺，但是如果橋梁長期運(yùn)營，就容易引發(fā)各類事故。鋼筋銹蝕裂縫指的是鋼筋內(nèi)部發(fā)生膨脹，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，在應(yīng)力強(qiáng)度的作用下引發(fā)裂縫。這種裂縫通常情況下會沿著鋼筋長度順向延展。

3 簡支橋梁多位置損傷檢測方法

簡支橋梁損傷不僅影響橋梁整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，還將減少橋梁使用壽命，為了能夠使簡支橋梁的損失部位得以有效修復(fù)，必須做好損傷檢測，采用科學(xué)的檢測方法，達(dá)到簡支橋梁多位置損傷精準(zhǔn)檢測效果。以下通過對簡支橋梁多位置損傷檢測方法進(jìn)行分析，探討實(shí)際檢測效果。

為了達(dá)到簡支橋梁多位置損傷的系統(tǒng)化檢測目的，在簡支橋梁損傷檢測時主要從橋梁的安全性、耐久性、適應(yīng)性等幾個方面進(jìn)行檢測，并劃分1～4 個損傷等級，所使用的檢測方法必須嚴(yán)格遵循《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG 5120—2021）要求，在參考道路橋梁建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀評估的條件下，將物元分析理論融入成分分析中，構(gòu)建簡支橋梁的多層次檢測和評價。

3.1 分析計算法

在開展簡支橋梁結(jié)構(gòu)段的檢測過程中，首先，要搜集橋梁結(jié)構(gòu)相關(guān)材料，對橋梁建設(shè)材質(zhì)、地基和使用現(xiàn)狀進(jìn)行檢查。其次，將檢查后的成果進(jìn)行匯總處理，利用橋梁結(jié)構(gòu)計算理論和系數(shù)分析，計算簡支橋梁安全承載能力。利用分析計算法進(jìn)行簡支橋梁多位置損傷檢測一般分為理論計算方法和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)折算法兩種。理論計算方法是在原簡支橋梁的荷載等級不明確，或者所有參數(shù)確定難度較大時，利用簡支橋梁結(jié)構(gòu)計算理論，對橋梁的承載力進(jìn)行估算，隨后通過實(shí)際限定荷載與其進(jìn)行對比，判斷簡支橋梁的承載效果，并檢測出簡支橋梁損傷情況。在這種方法的應(yīng)用過程中，必須選用實(shí)際荷載數(shù)值進(jìn)行計算，通過荷載等級進(jìn)行驗(yàn)算。簡支橋梁的材料強(qiáng)度要以實(shí)際測量結(jié)果為準(zhǔn)，準(zhǔn)確估算結(jié)構(gòu)缺陷，將其計算到整體荷載數(shù)值中。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)折算方法運(yùn)用是結(jié)合原本簡支橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的荷載等級展開對比分析，了解橋梁材料老化程度以及簡支橋梁運(yùn)行情況，結(jié)合實(shí)際交通狀態(tài)，分析影響簡支橋梁使用期限的因素，通過調(diào)查研究，確定所有因素的影響系數(shù)，利用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)折算法計算出簡支橋梁的安全承載能力。

3.2 荷載試驗(yàn)檢測法

在檢測簡支橋梁的結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)時，可以采用荷載試驗(yàn)檢測方法，能夠直接獲取結(jié)果，準(zhǔn)確且直觀地掌握簡支橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)和性能，具有一定可靠性。利用荷載試驗(yàn)檢測方法可以分成動載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)兩種，行業(yè)領(lǐng)域?qū)奢d試驗(yàn)檢測方法具有明確的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。簡支橋梁結(jié)構(gòu)采用靜載試驗(yàn)進(jìn)行檢測時，需要充分考慮橋梁的荷載設(shè)計等級，并在最不利于簡支橋梁荷載承受的位置設(shè)置靜載，一般選用重載車輛。

結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力控制情況，確定荷載具體位置，隨后進(jìn)行靜載施加，在施加靜載的同時，嚴(yán)格把控靜載量，一般按照荷載的0.8 倍進(jìn)行加載，需要進(jìn)行提前估算，倘若對簡支橋梁本身結(jié)構(gòu)造成較大的病害損失，初步判斷簡支橋梁承載能力下降，可以適當(dāng)下調(diào)靜載的加載量，并逐步小幅度進(jìn)行加載試驗(yàn)。

在進(jìn)行超載試驗(yàn)時，也可以提高加載量，但是必須嚴(yán)格把控加載幅度，做好參數(shù)檢查，測試界面靜位移和靜轉(zhuǎn)角等參數(shù)，判斷簡支橋梁運(yùn)行情況。利用靜載試驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^地測量橋梁結(jié)構(gòu)承載力，選擇橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和設(shè)計方法，保證橋梁結(jié)構(gòu)承載力測算的準(zhǔn)確性。還可以通過對于簡支橋梁結(jié)構(gòu)的響應(yīng)數(shù)值和理論參數(shù)進(jìn)行對比，獲取響應(yīng)校驗(yàn)系數(shù)，對簡支橋梁的性能進(jìn)行準(zhǔn)確評價。

橋梁結(jié)構(gòu)的動載試驗(yàn)過程中，利用車輛通行、環(huán)境激振以及沖擊的加載方式進(jìn)行檢驗(yàn)，并在簡支橋梁上利用采集信號的設(shè)備，獲取橋梁振動的信號，對收集的信號進(jìn)行處理，得到簡支橋梁結(jié)構(gòu)的振動頻率，從而了解簡支橋梁的機(jī)械性能。對橋梁結(jié)構(gòu)施加荷載的檢測方法，可以用儀器設(shè)備檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)，獲取相應(yīng)特征，再針對獲取的相應(yīng)特征進(jìn)行計算分析，對比理論情況下參數(shù)發(fā)生的改變情況，從而識別簡支橋梁結(jié)構(gòu)損傷情況，也能夠?qū)喼蛄盒阅苓M(jìn)行整體性評價。

3.3 實(shí)物調(diào)查比較法

利用實(shí)物調(diào)查比較法進(jìn)行簡支橋梁多位置損傷檢測過程中，主要是結(jié)合橋梁運(yùn)營過程中的交通狀態(tài)，判斷和檢測簡支橋梁承載力。對簡支橋梁進(jìn)行長時段的觀測，結(jié)合橋梁運(yùn)營過程中車輛荷載統(tǒng)計，計算和評估當(dāng)車輛通行時簡支橋梁主要部位的撓度變化、應(yīng)力變化、裂縫情況等，隨后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計算，計算出橋梁承載力等級，對不同的簡支橋梁構(gòu)件測算時，選用的表達(dá)方式也有所差異，比如在受軸向力的構(gòu)件檢測時，保證承載力標(biāo)準(zhǔn)是利用軸力來呈現(xiàn)，對受彎構(gòu)件的承載力檢測時，以彎矩為標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)物調(diào)查比較法的應(yīng)用流程如下：

第一，對簡支橋梁所有構(gòu)件進(jìn)行分析，當(dāng)處于設(shè)計荷載的條件下，計算簡支橋梁構(gòu)件的剪力、彎矩和軸力情況；

第二，對簡支橋梁構(gòu)件恒載內(nèi)力進(jìn)行計算；

第三，對簡支橋梁所有構(gòu)件的真實(shí)截面特性和設(shè)計規(guī)范進(jìn)行計算，明確簡支橋梁構(gòu)建截面的承載能力；

第四，對計算簡支橋梁構(gòu)建活載承載力進(jìn)行計算；

第五，對比第4 個步驟和第1 個步驟的計算數(shù)值，評價單元承載力。采用這種方法進(jìn)行簡支橋梁的損傷檢測時，具有評估結(jié)構(gòu)容易理解的特點(diǎn)，但是對結(jié)構(gòu)失效模式的判斷仍舊存在一定的困難。

4 簡支橋梁多位置損傷檢測的意義

通過以上方法對簡支橋梁損傷情況進(jìn)行檢測，找出簡支橋梁缺陷位置，明確橋梁運(yùn)行情況，利用精確的儀器，還能夠?qū)蛄旱膿p傷位置、損傷程度、損傷缺陷性質(zhì)以及損傷部位的發(fā)展趨勢評估，準(zhǔn)確地找到產(chǎn)生簡支橋梁損傷的原因，精準(zhǔn)評價簡支橋梁的承載力和使用性能，為簡支橋梁結(jié)構(gòu)維修、加固、改造提供支持，保障橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和運(yùn)行安全。通過開展簡支橋梁全面檢測，能夠系統(tǒng)化獲取簡支橋梁技術(shù)數(shù)據(jù)，積累豐富的技術(shù)資料，也為充實(shí)簡支橋梁數(shù)據(jù)庫，提高橋梁科學(xué)管理水平提供支持。通過合理設(shè)計檢測方法，布設(shè)長期檢測設(shè)備，逐步構(gòu)建完善的橋梁檢測系統(tǒng)，保證橋梁長期穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)揮出橋梁的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

綜上所述，橋梁是我國基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分，其不僅關(guān)乎交通運(yùn)輸?shù)谋憷耘c安全性，也象征著城市發(fā)展水平。隨著我國道路橋梁建設(shè)技術(shù)水平的不斷提升，也引入了豐富的橋梁結(jié)構(gòu)，滿足了不同情況下的車輛通行需求。隨著簡支橋梁的引入，對我國橋梁事業(yè)的建設(shè)與發(fā)展起到了良好的推動作用，但在簡支橋梁建設(shè)中也會受到各類因素的影響，使橋梁產(chǎn)生各類損失。為此，文章以實(shí)際簡支橋梁建設(shè)項目為基礎(chǔ)，探討了建筑橋梁結(jié)構(gòu)的常見形式，細(xì)化分析簡支橋梁構(gòu)造特點(diǎn)，并闡述當(dāng)前簡支橋梁常見的損傷問題，提出科學(xué)的損傷檢測方法，為保障簡支橋梁穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。