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橋梁檢查與橋梁結構檢測方法
2014-08-21 
一、概述

  道路和橋梁是交通運輸系統中不可分割的一個整體,而公路橋梁質量的好壞往往影響著整條公路的運營安全和質量,因此橋梁養護管理工作是極其重要的。

  目前,對橋梁的養護管理主要是清掃橋面、修補坑槽;對橋梁檢查,主要是通過人工目測檢查、手工記錄打分,來判定橋梁結構狀況。若要更準確判斷橋梁實際工作狀況,為橋梁加固或大修提供依據,在橋梁外觀病害檢查的基礎上,則有必要進行深一步的橋梁結構材料的檢測和荷載試驗。橋梁的科學化管理十分重要,一旦發生橋梁事故,不單經濟損失很大,政治影響會更大,因此為提高橋梁管理水平,必須重視橋梁檢測,了解橋梁檢測的工作程序、檢測項目及檢測方法,掌握試驗數據處理和分析方法。橋梁試驗檢測為養護管理提供了直接的數據和依據,其工作涉及面廣,技術復雜,難度較高,采用先進的檢測設備則可大大提高檢測的精度和工作效率。

  二、橋梁檢查

  橋梁檢查,主要是對橋梁技術狀況的調查,即橋梁缺陷和損傷的性質、部位、嚴重程度及發展趨勢,找出產生缺陷和損傷的主要原因,分析和評價其對橋梁質量和使用承載能力的影響,為橋梁維修和加固設計提供可靠的技術數據和依據。因此,橋梁檢查是在進行橋梁養護、維修與加固之前必須進行的工作,是決定維修與加固方案是否可行和正確與否的可靠保證,也是橋梁評定、養護、維修與加固工作中必不可少的重要組成部分。

  按照檢查的范圍、深度、方式和檢查目的的不同,橋梁檢查主要分為橋梁經常檢查和橋梁結構檢測兩類。

   1.橋梁經常檢查

   橋梁經常檢查包括橋梁日常巡查和橋梁定期檢查。

   橋梁日常巡查,一般一月一次,由路段養護人員或橋梁養護人員負責。其目的是隨時掌握橋梁技術狀態,確保橋梁結構功能正常,發現問題及時采取應對措施,對需要做進一步檢查和維修的橋梁寫出報告。暴風雨和洪水過后,對橋梁要加大檢查頻率。

   橋梁定期檢查,周期大約是每3~5年一次。其目的是定期采集橋梁結構技術狀態的動態數據,列入橋梁養護管理系統,為評定橋梁使用功能、制定具體橋梁維修計劃提供基本數據。定期檢查通常由具有一定檢查經驗并受過專門橋梁檢查培訓、熟悉橋梁設計、施工等方面知識的養護工程師負責組織實施。

   盡管橋梁經常檢查也使用簡單工具或儀器進行檢測,但主要是以目測橋梁外觀的檢查為主,檢查結果的評定也大多是基于表面現象和經驗。

   這兩類檢查主要由橋梁管理部門進行。

   2.橋梁特殊檢查(橋梁結構檢測)

   橋梁特殊檢查,是在橋梁經常檢查的基礎上,進一步準確確定橋梁技術狀況,由專業技術人員使用專門檢測儀器設備,應用無破損檢測手段對橋梁進行全面檢測、測強和探傷,從而找出損壞的原因、程度和范圍,分析損壞所造成的后果以及潛在缺陷可能給橋梁結構帶來的危險,為評定橋梁的耐久性和承載能力、確定維修工程的實施方案提供依據。

   通常有下列四種情況時,需對橋梁進行特殊檢查:

   (1)在橋梁經常檢查無法確定橋梁病害原因和承載能力時;

   (2)在進行橋梁重大維修加固工程之前;

   (3)在發生重大自然災害、意外事故和超重車過橋等特別事件之后;

   (4)需要評定橋梁結構實際工作狀況時。

   橋梁特殊檢查(橋梁結構檢測)一般由橋梁外觀破損檢查、橋梁結構和材料檢測以及橋梁荷載試驗三部分組成。

   三、橋梁檢測工作程序及項目

   1.橋梁檢測工作程序主要分三個階段:

   第一階段:準備階段。其包括接受委托、收集資料、現場勘察以及編制橋梁檢測方案四項內容。

   第二階段:外業檢測階段。主要是設備安裝和數據采集。

   第三階段:分析報告階段。即根據外業采集的數據,進行統計分析和計算,并編寫橋檢報告。

   對橋梁的檢測要由表及里、由淺入深地進行,才能全面了解和判斷橋梁的實際工作狀況,為橋梁的日常養護和加固維修提供科學的依據。

   2.橋梁外業檢測項目

   橋梁外業檢測包括橋梁外觀病害檢查、橋梁結構材料檢測和橋梁荷載試驗。

   1.橋梁外觀病害檢查

   依據交通部《公路養護技術規范》(JTJ 073-96)及《公路橋梁定期檢查技術》(交通部公路所),對橋梁進行外觀病害檢查打分,其目的是對橋梁結構的外觀損壞狀況,有一個初步和基本的了解,并根據橋梁損壞狀況打分、評定類別,為下一步橋梁結構材料檢測提供依據。

   2.橋梁結構材料檢測

   在橋梁外觀病害檢查的基礎上,對外觀損壞較嚴重的橋梁做進一步的橋梁結構材料檢測,其目的是深入了解橋梁結構材料的工作狀態及潛在的不利影響,并預測發展趨勢,為判斷橋梁耐久性和可靠性提供技術依據。橋梁結構材料檢測的重點是橋梁結構鋼筋銹蝕情況和混凝土強度檢測

   (1)混凝土強度檢測

   主要采用回彈法或超聲-回彈法進行。

   混凝土強度檢測是通過用回彈儀檢測混凝土表面回彈值,用超聲儀檢測混凝土內聲速,再根據混凝土強度(R)與回彈值和超聲波在混凝土中的傳播速度(V)之間的相關關系,推算混凝土強度。采用回彈法時,要考慮碳化深度的影響。混凝土強度是進行橋梁結構評定的重要指標。

   (2)鋼筋銹蝕檢測

   其檢測內容包括鋼筋銹蝕電位、混凝土氯離子含量、混凝土電阻率以及混凝土碳化深度。

   鋼筋銹蝕檢測是通過對鋼筋所處環境情況(如混凝土中氯離子含量、混凝土電阻率和碳化深度等)和鋼筋本身自然電位的檢測結果,綜合評定橋梁結構中鋼筋銹蝕狀況。其同樣是評定橋梁結構的重要參數。

   (3)鋼筋分布及混凝土保護層厚度檢測

   結構材料的檢測,是用各種專用儀器設備,對橋梁結構的鋼筋和混凝土材料,進行現場采樣、記錄檢測數據,再依據橋梁結構材料檢測評定標準及橋梁結構材料的工作狀態進行評定,同時對其原因進行初步分析。

   3.橋梁荷載試驗(動靜載試驗)

  在對橋梁進行了外觀病害檢查和結構材料檢測之后,根據檢測結果,對破損嚴重、結構材料狀況差的橋梁進行橋梁荷載試驗。其目的是通過對橋梁按設計荷載直接加載,測試橋梁在最不利荷載作用下的實際響應,以進一步分析和了解橋梁的工作狀態,從而判斷橋梁結構的實際承載能力。

   通過動載試驗可測定橋梁結構動力特性參數和在動力荷載作用下的強迫振動響應,確定橋梁在車輛荷載作用下的動力效應及使用條件。

   靜載試驗則根據不同橋型、不同設計荷載,按等效原則設計不同的加載工況,通過對橋梁實際加載,檢測橋梁最不利截面的變形和受力狀態,從而推斷橋梁結構在荷載作用下的實際工作狀態和使用承載能力。

   橋梁荷載試驗的方法,是在橋梁結構主要控制截面安裝各種傳感器,在規定荷載作用下,通過儀器記錄橋梁受力和變形數據。

   橋梁荷載試驗的實施分四個階段:方案設計階段、試驗準備階段、加載試驗階段和分析報告階段。其內容為:

   (1)方案設計階段:通過資料分析和現場勘察,編寫出詳細的橋梁試驗檢測方案,明確試驗目的和具體試驗內容,以指導橋檢。

   (2)試驗準備階段:現場安裝各種傳感器和儀器設備。

   (3)加載試驗階段:加載試驗,采集數據。

   (4)分析報告階段:數據統計、計算和分析,編寫橋檢報告。

   四、橋檢數據分析的結論及依據

   橋檢數據分析的結論包括三方面:

   1.對橋梁結構材料狀況的評價結論

   根據橋梁結構材料的檢測結果,對橋梁結構材料的現行狀況進行分析,并給出明確的評定。其重點是混凝土強度、鋼筋銹蝕和橋梁外觀破損情況。

   2.對橋梁承載力的評價結論

   通過對橋梁的檢測和檢算,對橋梁的現行承載力進行評定,給出明確的結論并分類。

   3.對橋梁工作狀態的預測和建議

   通過對橋梁現狀檢測結果的分析,對橋梁今后工作狀態進行預測,指出可能的發展趨勢,為今后橋梁養護提供建議。

   五、橋梁檢測數據采集

   橋梁檢測數據,既是外業試驗檢測的結果,也是分析報告的依據。檢測采集數據的準確與否,直接影響著橋檢的質量。

   為保證橋檢數據采集的可靠性,必須作到以下五個方面:

   1.編制好橋檢方案,正確選取檢測橋孔和檢測斷面;

   2.使用檢定合格的檢測儀器;

   3.按操作規程正確使用橋檢儀器設備;

   4.要嚴格按照操作規程安裝各種傳感器;

   5.試驗過程中,按程序加載并讀取數據,密切注意數據變化情況。

   在實施橋梁檢測時要注意以下問題:

   1.檢測抽樣

   其包括試驗檢測橋孔、試驗斷面的選定及檢測抽樣數量。試驗檢測橋孔要選取全橋有代表性的橋跨,如橋梁外觀破損較重及結構病害具有代表性的橋跨。荷載試驗斷面一般選取橋梁結構主要受力控制斷面,如跨中、支點、1/4跨等部位。在進行橋梁結構材料檢測時,應選取鋼筋銹蝕較重、混凝土滲水腐蝕較重,具有代表性和普遍性的部位進行抽樣檢測,檢測抽樣數量要按照各檢測項目的抽樣頻率進行。

   2.傳感器

   橋檢數據是通過安裝在橋梁結構各部位的傳感器采集的,因此傳感器質量的好壞直接影響著對橋梁的評價。傳感器是數據采集的第一關,其安裝位置和安裝質量直接影響著橋檢數據的質量,因此傳感器要嚴格按照橋檢方案確定的位置放線安裝,并嚴格按照操作規程和要求進行作業。如粘貼應變片時,混凝土底面的平整和粘貼質量、絕緣電阻等都十分關鍵,打磨底面、打底膠、貼片、量阻值、封膠等步驟必須逐步進行,絕不能圖省事、省力而湊合。

   3.儀器

   試驗檢測使用的儀器設備必須經檢定合格才可使用。

   4.信號線

   所有試驗用的信號電纜線,都必須編排線纜號,并按線纜阻值分組使用。

   5.加載車

   試驗用加載車都必須分別稱出每一個軸重,測量軸距;按規定停車到位;動載試驗時車速要準確、穩定。

   6.放線

   進行靜載試驗時橋面加載位置的劃線,一定要準確無誤。

   7.動靜載試驗的數據采集

   對橋梁動靜載試驗中出現的極值或異常值必須特別關注,對卸載后的橋梁結構恢復數據也不能忽視,因為它能反映出橋梁結構的彈性工作狀態,所以應保證穩定讀數次數和時間能充分反映結構的恢復情況。對動靜載試驗數據的采集,一定要“穩定第一”。此外,在加載試驗時,為防止數據不穩、漂移,應進行預加載,等結構變形穩定后記錄完數據,再進行下一道工序,以確保橋檢數據采集質量。

   8.環境影響

   橋梁動靜載試驗檢測要注意試驗環境影響因素,如荷載試驗不允許試驗場地周圍有大的震源,橋面上不允許有行人車輛通過,若實在無法避開,要做詳細記錄,數據處理時要注意剔除。靜載試驗要求環境溫度變化要小,所以宜在夜間進行。對于關鍵數據,檢測時可采用不同設備同時測量,針對不同的結構型式采用不同的儀器組合,可取得很好的效果。如在橋梁撓度檢測過程中,可根據橋梁實際情況,分別采用連通管、電測位移計和光電撓度計三種測量方法。通過實踐對比,我們感到電測位移計精度高,但安裝比較麻煩;連通管簡單、便捷,適合橋下凈空高、水深無法支架的橋梁;光電撓度計可用于靜動載試驗,但測點布置會受到一定限制。

   六、橋檢費用

   橋檢費用主要包括橋梁檢測費用和橋梁檢測配合費用兩部分。

   1.橋梁檢測費用

   其包括檢測人員工資、儀器設備使用費、各種配件材料費、檢測工作用車費、儀器檢定費、咨詢費、通訊費、保險費和方案報告編制費等,約占總費用的70%。

   2.橋梁檢測配合費用

   其包括民工費用、檢測腳手架費、水電費、交通配合費、加載車費和安全設施費等,約占總費用的30%。

   由于每座橋的大小以及檢測環境各不相同,檢測項目也不同,因此檢測方案應依據每座橋的檢測要求和檢測條件單獨編制。

   七、幾點建議

   1.建立橋梁動態管理數據庫

   實行橋梁動態數據管理,建立規范的橋梁檢查工作制度,根據道路等級制定檢測計劃,每5年對全部橋梁檢查一遍,將檢測數據結果存入數據庫,以隨時掌握橋梁實際工作狀況。

   2.用數據支持橋梁大修方案

   對所有計劃大修工程的橋梁,在制定大修方案前必須進行橋梁結構檢測,根據檢測數據結果科學編制大修方案,避免盲目性。

   3.加大橋梁檢測的投入

   通過橋梁檢測工作實踐,使我感到應加大對橋梁檢測的投入,不但是資金投入,而且從科技上也要加大投入。要盡可能采用先進的儀器設備、橋梁數據分析軟件,不斷提高橋梁管理水平。

   4.建立專業橋梁檢測隊伍

   橋梁檢測是一項專業性強、技術含量高、責任重的工作,因此對橋檢人員素質要求較高,既要有專業理論知識,又要能實際操作,既要能吃苦,更要有責任心。所以要建立專業橋梁檢測隊伍,以確保橋梁檢測數據的準確性。

   八、結語

   總之,隨著社會經濟的不斷發展,交通量的迅猛增加,尤其是車輛軸載的增大,對橋梁的要求越來越高,對橋梁的損害也越來越大,因此只有采用科學的管理手段和方法,才能保證橋梁的安全。

  
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