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[關鍵詞] 橋梁;樁基;檢測;技術
[中圖分類號] U443.15 [文獻標識碼] A
1 樁基工程及樁基檢測技術的分類研究
1.1 樁基工程分類
樁基工程根據其不同的應用功能,受力情況和施工方法,有著不同的分類,對應的樁基檢測方法也會有所不同。不同樁的樁身完整性的判別標準亦不同,一般按照樁身完整性類別不同可將其化為以下四類:一類樁樁身完整且能正常使用;二類樁樁身基本完整僅有輕度缺陷,仍可使用;三類樁樁身缺陷明顯影響樁身結構承載力;四類樁樁身缺陷嚴重影響樁身結構承載力。
1.2 樁基檢測技術分類
目前我國常使用的樁基檢測技術主要分為四大類,每類又分為兩種不同的檢測方法,一般來說,各類技術的選擇是以檢測目的和技術優缺點為基本的評判依據,而事實上每類技術都有其適用的范圍[1]。
2 常用樁基工程檢測技術的功能及優缺點分析
根據以上筆者對樁基工程及樁基檢測技術的分類研究,下面我們就幾類常見的不同樁基檢測技術的檢測目的和功能,以及相應的優缺點進行對比分析。
直接檢測技術中的取樣試件試驗可以反映灌注混凝土強度及灌注前混凝土性能,是混凝土灌注樁施工質量驗收主控項目,常用于檢測混凝土是否達到設計要求的強度等級。
在輻射檢測技術中,常用超聲波透射法檢測灌注樁的樁身缺陷及其位置,以判定其樁身的完整性的類別,這種檢測方法過程比較細致,且不受樁徑樁長的限制,但因要預埋聲測管,成本高,最終無法定量地判斷樁身缺陷。
動力試樁技術主要有低應變法和高應變法。其中低應變法測試簡便、原理清晰、成本低、成果可靠,常用于檢測各類樁基樁身缺陷及其位置,以判定樁身完整性類別。但這種檢測方法也存在局限,如樁頭混凝土比較松軟時,應力波不能沿樁身往樁底傳播,將無法獲取樁底的反射信號;當樁身缺陷較多時,會影響后續的缺陷反射信號測試;當樁身存在擴頸或縮頸等變化較緩慢的缺陷時,將會使變化界面處的反射信號不太明顯,造成誤判或漏判;檢測效果還會受樁長徑比的影響,如對深部的缺陷反應不靈敏;該檢測方法還存在缺陷只定性而不能定量分析的不足。相對低應變法而言,高應變法所用設備較為笨重,效率低且費用高,但其有效檢測深度和激勵能量較大,尤其是其在用于判定樁身水平整合型縫隙或預制樁接頭等缺陷時,可有效查明是否影響到豎向抗壓承載力,因此這種方法常用于判定單樁豎向抗壓承載能力是否滿足設計要求,除此之外還可用于分析樁側和樁端阻力,但波形分析中的不確定性依然會導致其誤差偏大。
在靜力試樁技術中,可分為鉆芯法和靜載試驗法。其中鉆芯法所取巖芯可制作成試件進行強度試驗,因此常用于檢測灌注樁樁長,樁身混凝土強度(只反映小部分的混凝土質量),樁底沉渣厚度,還可以判斷樁身完整性類別,但也存在盲區,且設備龐大,操作費工費時,價格也較高昂。而靜荷載試驗根據其受力因素的不同,可分為單樁豎向抗壓、抗拔和水平靜載試驗。單樁豎向抗壓靜載試驗既可用于確定和判斷單樁豎向抗壓極限承載力是否滿足設計要求,還可通過樁身內力及變形測試來測定樁側、樁端阻力,同時還能驗證高應變法的單樁豎向抗壓承載力檢測的結果。單樁豎向抗拔靜載試驗主要用于確定單樁豎向抗拔極限承載力,判定其是否滿足設計要求,以及測定樁的側摩阻力,但它也有與單樁豎向抗壓靜載試驗相同的局限之處;單樁水平靜載試驗主要用于確定單樁水平臨界和極限承載力,推定土抗力參數,判定水平承載力是否滿足設計要求,測定樁身是否彎矩和撓曲[2]。但這種三種檢測方法都很費時、費工、費錢,且用數量較少的樁作靜載試驗所得出的結果較為片面,難以代表全體樁基的質量情況,都不適用于高承載力樁。
3 我國常見的幾類樁基檢測技術有效檢測和綜合使用
根據目前普遍使用的橋梁樁基檢測方法一般規定為聲波透射法、低應變動測法及鉆孔取芯法等普檢技術,這些技術方法因各自的理論假設及各種因素影響,均存在一定的局限性,因此有必要充分和有效利用各種方法的優點來解決工程上的實際問題。
3.1 各類樁基檢測技術的有效檢測方法
若樁基檢測在低應變動測法所適用范圍內,盡量采用動測法,動測結果樁基施工存在沉渣及持力層不符合要求時,可用低應變動測法對聲波透射法進行校核;對于動測法之外的地質條件復雜、主墩樁或較重要部位的樁基,則可用聲波透射法進行檢測。若動測法受到地質條件的影響,使得樁底持力層、沉渣等難以判斷,可采用鉆孔取芯法進行校核,當取芯時,通過加固處理難以解決樁基存在的局部缺陷或持力層稍差現象時,可采用高應變動測法進行承載力檢驗。
3.2 各類樁基檢測技術的綜合應用
采用一種方法對樁身質量(完整性)做出正確判定時,根據檢測目的,檢測方法的適用范圍,并綜合考慮各種因素如地質情況、設計、施工因素以及受檢樁類型等,同時選用多種方法進行檢測,實現優勢互補,以提高檢測結果的準確性和可靠性[3]。如可聯合低應變法和鉆孔取芯法處理大直徑灌注樁的完整性。
結語:橋梁樁基工程及檢測技術分類繁多,為了保證各類樁基工程用到合適的樁基檢測技術,筆者建議應綜合各類檢測技術的優點,研究出一套高效的綜合檢測技術,以適用當前形勢的需要。
參考文獻:
[1]黃梅,劉浩.淺析橋梁樁基的分類及其檢測技術[J].民營科技,2010(6):198-198.
[2]劉冀.樁基檢測技術的綜合應用[D].中南大學碩士學位論文,2011(1):9-27.
[3]馮建亞.橋梁樁基檢測技術應用與探討[J].職業教育―科技與向導,2011(8):148-148.
關鍵詞:混凝土橋梁;裂縫;檢測
中圖分類號:U448.33文獻標識碼: A 文章編號:
一、荷載裂縫控制問題與橋墩裂縫檢測分析
1.荷載裂縫控制問題
荷載裂縫一般指結構在工作年限內由于荷載作用下,包括靜荷載,動荷載,移動荷載作用下結構受壓,受拉,彎曲,剪切變形引起的各種裂縫,也稱第一類荷載裂縫。在我國,由于近幾年國民經濟快速發展,對鐵路運輸提出了較高要求。
早期修建的鐵路在運力和速度方面不能滿足現時經濟發展要求。個別橋梁混凝土強度設計偏低,配筋量不足導致墩身出現裂縫。某些橋梁由于經濟條件所限,曲線半徑偏小,裂車提速后產生過大的離心力,使橋梁產生水平振動,導致托盤
頂帽開裂。
2、橋墩與托盤頂帽裂縫檢測分析實例
荷載裂縫的產生主要是外荷引起的橋梁結構裂縫,如某橋墩墩身由于動荷載作用下,交變荷載和移動荷載引起墩身彎曲應力使墩身主筋受力變形與混凝土保護層變形不協調而產生沿主筋方向開裂的豎向裂縫問題,如圖1所示。又如某橋由于初期設計的線路中,隧道出口與橋梁軸線形成一定夾角,使線路在此處形成一定的曲線半徑。隨著國民經濟的發展,車速的不斷提高,過高車速與過小的曲線半徑不相適應而引起橋梁水平振動,其振動水平拉應力使墩身托盤頂帽產
生開裂,如圖2所示。通過檢測分析,認為應該通過必要的強度驗算,選擇合適厚度的鋼板粘貼補強措施對托盤頂帽進行加固處理。其次是針對過小的曲線半徑,采取降低車速,減小列車通過時引起的橋梁振動。
圖1 某橋墩身裂縫分佈示意圖
圖2 某橋托盤頂帽裂縫分佈示意圖
3.裂縫預防與加固
對橋墩采用粘貼碳纖維加固技術,采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結構表面,碳纖維與原結構形成新的受力整體,碳纖維和原鋼筋共同承受上部荷載,可降低鋼筋應力,使結構達到加固補強效果。粘貼碳纖維加固技術的主要特點是:幾乎不增加結構自重和截面尺寸,不改變凈空高度,施工方便。對原結構不造成新的損傷,具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性。根據受力分析可多層粘結補強。
對托盤頂帽裂縫進行環氧樹脂膠封閉處理,以防雨水進一步侵蝕。并按混凝土加固有關規程進行必要的強度檢算,采用粘貼鋼板方法加固。粘貼鋼板法是采用特制的結構膠粘劑,將鋼板粘貼在鋼筋混凝土表面。達到加固和增強原結構的強度和剛度,提高結構的抗拉,抗扭性能。
二、大體積混凝土裂縫控制與橋梁承臺裂縫檢測分析
1.大體積混凝土裂縫控制理論分析
大體積混凝土一般指幾何尺寸大于3m 的鋼筋混凝土結構,這種結構一般混凝土標號較高,水泥用量較大,收縮變形較大,常出現收縮裂縫。掌握溫度收縮作用是控制裂縫的主要因素。其次,控制裂縫還必須考慮鋼筋的作用,一般大型結構混凝土配筋率均在0.5%以上。鋼筋在溫度作用下的變形與混凝土的溫度變形不協調。水化熱溫升較高,降溫散熱較快,收縮與降溫共同作用下是引起混凝土裂縫的主要因素。大體積混凝土裂縫控制問題一般屬溫度裂縫問題。一些學者對溫度裂縫控制做過不少研究,如文獻作者研究發現,大體積混凝土澆注過程中,混凝土由初始溫度升溫,中心溫度較高,兩側溫度由于冷卻而降低,里外溫差為T0,則冷卻狀態的溫度分佈曲線為:
T(y)=T(1-)
在邊界上T(y)y=h=0
在中心處T(y)y-0=T0
根據彈性理論平面應力分析,可得混凝土溫度應力:
-)
根據格林菲斯斷裂力學理論,當x(Y)超過混凝土抗拉強度R(t)時便引起垂直裂縫,對溫度裂縫控制進行了數值模擬。通過模擬得到了裂縫形成的機理,裂縫形成擴展與溫度關系。指出早期混凝土溫升較快,存在混凝土開裂風
險。
2、某橋梁承臺裂縫檢測分析
圖3為某橋梁承臺澆注拆模后出現的裂縫。由于該承臺于冬季施工,施工后混凝土表面的防寒保溫措施不到位。使混凝土凝固初期內外溫差過大,在混凝土表面形成張開裂縫。
圖3 承臺表面的張開裂縫
3.降低混凝土溫度應力,防止裂縫產生的措施
在大體積混凝土中,溫度變化引起的應力對結構具有重要影響。有時溫度應力往往超過普通靜力及動力荷載引起的應力。因此,掌握溫度應力的變化規律尤為重要??刂茰囟葢?,防止裂縫開展是技術上的關鍵問題,通過降低溫度應力和提高混凝土的極限拉伸強度。在澆注前要避勉材料過熱,澆注后保溫,降低溫度應力。具體方法可采取保溫及緩慢降溫方法減少混凝土表面的急劇熱擴散,延長混凝土散熱時間,防止形成過大的溫差而引起表面裂縫。其次要提高混凝土的極限拉伸,緩慢降溫可充分發揮混凝土的應力松馳效應,提高抗拉性能。另外要嚴格控制砂石質量,限制含泥量,正確選用混凝土級配,適當摻用添加劑,減少用水量,改進澆注工藝,提高混凝土強度等措施。
針對上述大體積混凝土裂縫問題,建議在用料上進一步優化,最好采用普通硅酸鹽水泥,適當加入粉煤灰等材料,水泥中的礦物成份鋁酸三鈣含量應盡可能低,游離氧化鈣,氧化鎂和三氯化硫含量應盡量少。其次是澆注過程中可采用
冷卻水管冷卻降溫方法,做好信息化施工,加強保溫保濕,控制溫差及降溫速率,達到控制裂縫產生。
三、制作工藝不當引起的裂縫問題及混凝土箱梁端部裂縫檢測分析
1.后張法預應力箱梁裂縫問題
在后張法預應力箱梁中,常見的裂縫問題主要是在梁的端部出現劈裂型裂縫,如圖4 所示。
圖4 某橋后張法預應力梁端部裂縫分佈示意圖
分析其原因主要是在張拉過程中,過大的張應力超過梁端混凝土的抗壓抗剪強度所致。據文獻作者研究表明,在張法預應力梁端部錨固區經常見到一種張拉裂縫。張拉過程中預應力筋對梁的作用就是鋼筋縮短時某一變形受到混凝土梁的約束,而使混凝土梁端受一集中力N 作用。在錨具附近0.1~0.2h(梁高)范圍是壓應力區,混凝土雙向受壓。離開錨具0.25~0.4h 范圍內為拉應力區,其拉應力最大值可用下式表示:
(Mpa)
式中為荷載集中系數,o
例如斷面bh = 20cm70cm,錨具荷載集中系數,張拉應力合力1000kN,max 約為5Mpa,大于C50
混凝土極限抗拉強度3Mpa,則混凝土容易開裂。
2.后張法預應力箱梁端部裂縫的預防處理措施:
根據以上分析,可從如下途徑解決裂縫預防處理:增大錨固區配筋量,提高梁端錨固區的混凝土抗裂能力;其次增加錨具錨板面積,分散或減小接觸應力對梁端混凝土的作用。
四、基礎不均勻沉降引起橋梁結構裂縫的原因分析
1、裂縫形成機理
當橋梁基礎型式不同,地質存在差異,會導致梁體中部出現張開裂縫,梁端搭接處出現剪切裂縫。對于基礎不均勻沉降引起結構變形裂縫有如外力作用下的變形裂縫,也稱第二類荷載裂縫。研究這類問題時,通常將問題簡化為一受線
性荷載的一端固支一端簡支梁,如圖5 所示。
圖5 基礎不均勻沉降引起橋梁結構裂縫示意圖
式中a為梁長度,x為任一距離,q為線性荷載。
如某橋C50混凝土梁,橋臺采用明挖基礎,而墩身基礎采用樁基礎,出現明挖基礎沉降大于樁基礎沉降,而使梁中部>Rt,出現橫向開裂。
2.預防措施
當地基條件較差,存在不均勻沉降風險時,應對軟弱基礎進行處理,如樁基,復合地基,強夯等,基礎型式可采用樁基礎,箱型基礎,筏基,條基等。在抗不均勻沉降方面,樁基礎最好,箱型基礎次之,條形基礎最差。設計時盡可能采用同一基礎型式。
當出現不均勻沉降引起的裂縫問題時,對沉降較大基礎應采用壓力注漿,靜壓樁等方式加固,以控制沉降進一步發展;對結構裂縫應按有關規程要求進行加固。
關鍵詞:低應變檢測技術;樁基檢測;工作原理;運用情況
前 言
由于環境影響、土層性質差異以及施工工藝的局限,對于樁基這種高隱蔽性的工程而言,要想確保其質量達到標準是有一定困難的,施工過程中難免會出現離析、夾泥、縮頸、斷裂等缺陷,這些缺陷不同程度地影響了基樁的質量進而影響到上部結構物的安全,因此對橋梁樁基予以檢測是相當必要的。只有借助樁基檢測技術真正了解樁基工程的具體情況,才能使樁基工程真正達到相關的質量標準與安全標準。
1 樁基動力檢測技術的定義、分類及特點
樁基動力檢測技術是指采用鐵錘去重力擊打樁頂,借助傳感器去測量樁身的應力、應變,結合樁周土的具體情況并經過分析、擬合去了解基樁的施工質量及承載力的一種檢測手段。樁基動力檢測技術通常分為兩類,一類為高應變檢測技術,另一類為低應變檢測技術。其中高應變檢測技術是指擊打在樁頂上的作用力相對較大,導致所獲得的打擊作用力和原本方案設計中的預估極限值相差不大;一般而言,高應變檢測技術比較常用的幾種分析方法有動力打樁公式法、凱斯法、曲線擬合法等,其主要功能在于測試樁基的承載力。低應變檢測技術是指擊打在樁頂上的作用力非常小,應力波僅在樁身內傳遞,不會導致樁周土松動。一般情況下,低應變檢測技術相當常用的幾種方法為應力波反射法、動力參數法以及水電效應法等,其主要功能在于測試樁基的完整性。由于樁基檢測技術具備著成本低廉、速度快、輕巧簡便且普及率廣的特點,使得其在橋梁工程領域中得到了廣泛使用。
2 低應變檢測技術
在樁基檢測技術的定義與分類中,我們了解到低應變檢測技術包含幾種常用的檢測方法,但最為常用的便是應力波反射法,本文筆者簡要介紹有關低應變反射波法的相關內容,具體如下:
2.1 低應變反射波法的工作原理
應力反射波法就是借助應力波在樁身中的具體傳播與反射情況對樁基予以檢測的一種檢測手段,其具體工作原理是:因為樁基和樁身四周的土之間存在著不同的波阻抗差,一旦樁頂遭遇瞬間施力,其所激發的多數應力波都會在樁基內進行傳播,傳播至樁頂以下1至2倍樁徑外可視為平面波,如果樁基中具備波阻抗差,那么這些應力波便會分成兩類,一種為反射波,另一種為透射波,此時,透射波接著往下傳播直至樁底返回,而反射波則會逆向傳播至樁頂,安裝在樁頂的傳感器接受到信息,針對這些信息,結合相關施工資料與檢測經驗可判明該樁基是否達到了質量與安全標準。
2.2 低應變檢測的準備工作
(1)對樁基工程的所有資料進行收集,比如該工程什么時候開工的;其工藝如何;混凝土強度怎么樣;樁身有多長等等,進行樁基檢測前必須對樁基的具體情況作充分的了解,盡可能打有準備之戰,以防誤判。
(2)實地檢查樁基工程的具體情況,了解具體的施工工藝,現場應對樁頭作全盤觀察,看是否存在泥濘情況,并作簡單擊打,看看其潮濕度如何,是否清理到了堅硬的混凝土,了解樁頭的疏松度怎么樣,如果樁頭有泥濘情況或浮漿未清除徹底情況出現,必須對其予以清理,確保樁頭清潔平整且完好。
(3)借助砂輪對樁基進行打磨,一般在普通的樁基檢測中必須打磨的光面為3~4個,且這些光面的直徑最好處于8~10cm左右,而且還需對那些露頭的鋼筋作簡單處理,令其往外側傾倒,如果鋼筋外露較長的,尤其是已經綁扎好鋼筋籠的,為防止錘擊時鋼筋產生次生震蕩,可在鋼筋根部包裹土團或者砂團。之后,在光面上設置傳感器,確保安裝位置能真正檢測到全部的反射波信號。
(4)檢測時間的安排盡量是樁身已達到28d齡期,只有在相近齡期情況下檢測到的數據才可以用于分析樁基工程的整體質量情況與安全水平,如果齡期相差較大,尤其有短齡期檢測的情況,其檢測結果不具備整體分析比較的條件,在筆者實際檢測工作中不到齡期檢測的情況是常遇的,這就需要結合地區檢測的經驗來分析判斷。
2.3 數據收集
2.3.1 如何挑選震源與傳感器
要想借助反射波手段,一定得具備震源,如果擊打方式不同,主要是錘質的不同,其所生成的作用曲線也會存在差異,可見,要想檢測到真正有用的反射信號,必須挑選最適宜的震源。通常情形下,橋梁樁基一般為長樁,其擊震源最好具備相當寬的脈沖,在實際工作中筆者基本采用的是尼龍質的錘頭,效果良好。
2.3.2 如何挑選傳感器
對于樁基檢測技術而言,傳感器是收集信號最為核心的設備,因此我們不僅需選用質地較好的傳感器,而且還需在設置時,使其和樁體緊密連接,以確保傳感器能夠接收到最為正確的波形曲線,便于數據分析?,F在的低應變檢測基本都是采用加速度傳感器,筆者實際工作對于傳感器的安裝通常都采用橡皮泥,效果優于黃油。
2.3.3 使用力棒(錘)時需掌握好力度與角度
在樁基低應變檢測中使用力棒(錘)時必須對擊打力度與角度予以全盤把握,盡可能使擊打力不會對反射波曲線形成影響,我們要求錘擊角度必須垂直,擊打力度可根據樁長情況適度調整,每次錘擊后必須迅速提錘,不能將錘壓在樁頭,一般情況下,應當提前對掄錘人員作相關的培訓指導。
3 數據處理
3.1 完整樁
當前,低應變反射波法還具備著一定的局限,還存在不少因素對轉、挖孔樁的缺陷反射情況形成一定的負面影響。通常完整樁基應當具備三方面因素,即:具備正常的波速、存在明確的樁底反射信號及波形曲線無缺陷信號。
3.2 考慮鋼護筒對曲線所形成的影響
橋梁樁基與建筑樁基的最大區別是施工的場地條件不一樣,橋梁樁基相當部分在水上施工,一般鋼護筒均沉的較深,少部分工地鋼護筒直徑大于樁徑,成樁后形成大頭樁,如此一來,便形成樁縮頸的情形,而反射波對于這一情況會當作缺陷反應在樁基檢測曲線中,因此,對于傳感器所收集的數據進行分析處理時,需特別注意,必須排除這一情況,以免誤判。
3.3 考慮鋼筋籠對曲線所形成的影響
如果樁身并非全部采用鋼筋籠,由于具備鋼筋籠的位置與不具備鋼筋籠的位置會形成不同的波阻抗差,那么其所形成的反射波曲線也會出現差異,一般情況下,由于具備鋼筋籠的位置所含有的鋼量大,因此其比不具備鋼筋籠的位置更易反應出其具體缺陷情況。
4 依據處理數據分析樁基具體情況
(1)分析整個樁基的完整度,依據施工工藝與地層情況對樁基的大致情況進行初步判斷;
(2)借助定量分析軟件去分析并判斷樁基是否存在缺陷,如果僅僅依靠肉眼觀察,其所獲數據與實際情況會相差非常大;
(3)對整個橋梁樁基工程中的所有檢測到的曲線予以分析,總結出該工地樁身所存在的相同點與差異處,根據分析所有樁身的具體情況去判斷整個樁基工程的具體情況。
5 低應變檢測技術存在的問題
低應變檢測技術在實際的檢測分析中仍舊需要借助檢測人員的實踐經驗,對于深長樁的底部缺陷的檢測力所不能及,一般檢測長度不宜超過30m,同時樁身四周的土層情況對于反射波曲線也存在著一定的影響,因此在樁基工程中使用低應變檢測技術仍舊存在著一定的局限性。
6 結束語
綜上所述,對于樁基工程的檢測技術而言,盡管低應變檢測技術是一種使用范圍相對較廣的技術,方便快捷,成本較低,給橋梁工程領域帶來了極大的便利,但同時它在實際工作中仍舊存在著一定的不足之處,要求我們不斷對其進行總結改進,并進一步結合鉆芯取樣等手段使低應變檢測更為有效。
【關鍵詞】橋梁;檢測技術;維修加固技術
公路橋梁是國家的重要基礎性建筑,在公路的施工中橋梁設計質量的好壞直接關系著公路通行的安全性與否。橋梁施工完成后,為了能最大限度的增強施工的穩定性與可靠性,做好后期的檢修與保養工作至關重要。但是在實際應用中很多管理人員對橋梁工程的建設較為重視而對后期的保養工作則往往較為忽視,這使得橋梁在使用中會遇到很多問題,由于得不到及時有效的解決,長此以往下去會縮短橋梁的正常使用年限,嚴重者會引起不安全事故的發生。所以,做好橋梁后期的檢測與維修加固工作非常關鍵。
1 橋梁的檢測技術
1.1 橋梁的病害檢測分析
對橋梁的病害檢測主要從以下幾個層面加以論述:(1)對橋梁的結構情況進行分析。通過檢測若發現橋梁有裂縫等現象發生時則表明橋梁內部的鋼筋應力比較強,結構存在一定的缺陷。倘若橋梁受拉區沒有出現損壞現象則表明橋梁結構的極限強度相對較高,不存在衰弱問題。(2)對橋梁的極限情況進行分析。在荷載作用的影響下,橋梁受拉部位未出現裂縫現象或者裂縫沒有擴大趨勢時則表明橋梁結構的極限強度是趨于穩定的。倘若橋梁受到外物的作用時鋼筋出現斷裂現象,同時結構內部受到不同程度的損壞則表明橋梁的極限強度降低[1]。(3)其他情況的分析。比如在橋梁病害檢測的過程中,需要對混凝土表皮有無剝落現象,橋身有無裂縫現象出現,鋼筋有無銹蝕現象等等。
1.2 橋梁綜合評估技術
通過對橋梁進行綜合評估后繼而制定出行之有效的橋梁加固改建實施方案,當前對橋梁進行綜合評估主要從以下幾個層面加以著手:一是嚴格按照道路橋梁檢測標準的要求對橋梁所出現的病癥部位進行綜合評估;二是通過實際理論計算對評估方法的科學合理性進行全面分析;三是現場荷載試驗評定方法。按照橋梁的綜合分析結果,對橋梁存在不足之處以及現場荷載等情況開展有目的性的檢測試驗,并對計算、檢測以及試驗結果進行細致、全面的分析后,得出橋梁的實際運營情況,提出合理化維修加固建議。
2 橋梁的維修加固技術
2.1 橋梁常見病害的維修
橋梁在日常使用中經常會碰到各種各樣的病害現象,比如裂縫現象的發生、表層缺陷等,其中表層缺陷的表現癥狀較多像橋面空洞以及表面風化等。施工人員在對表層缺陷現象進行維修時要注意梁板的材質,必須要挑選質地優良的材質作為橋面,而且要保證橋面的整潔度與平整性。此外,對橋面結構的裂縫部位進行檢修時技術人員首要的一步是對裂縫出現的原因進行詳細的分析,繼而按照實際情況開展行之有效的檢修工作。舉個例子加以說明:若橋梁的鋼筋部位出現裂縫,需要從受力和非受力兩個方面進行分析,受力裂縫因影響耐久性,可采用封閉的辦法的處理,但受力裂縫就需對結構進行補強,如果裂縫部位較大時則應找出裂縫出現的根本原因繼而采取有效的措施加以補救。
2.2 橋梁的加固技術
2.2.1 橋梁維修加固原則:1)加固投資的資金,包括加固過程中交通暫停造成的經濟損失,要比重建新橋節約60~70%的費用。2)橋梁加固后的結構性能、承載能力等方面要達到預定的要求。3)橋梁下部結構加固后,要能滿足橋梁對基礎的要求。4)是加固技術要具有經濟性、耐久性、先進性,加固方案盡量采取較好的指標。
2.2.2 上、下部結構加固:(1)上部結構加固處理:上部結構的加固應根據橋梁受損的基本情況、橋梁承載能力和耐久能力的降低程度以及今后的運營狀況來決定。常用的加固方法如下:1)擴大或增加橋梁原結構構件截面,提高結構內部的強度和剛度。采用這種加固方法時,要注意使新加部分與原有部分完整地結合在一起,才能起到橋梁的加固功能。2)舊橋的應力不夠,可采用新的結構進行置換。3)改變橋梁原來結構的受力體系,減少原結構的受力。4)通過對原結構施加外應力,來改變原結構的受力狀況,提高橋梁的剛度和強度。同時
技術人員在進行舊橋加固處理時要選擇最為經濟實用且技術理念先進的方案進行實施。比如:可選取一些質地較好的材料進行加固處理,通常情況下選取材料進行加固的工程都有以下幾個特征:其一橫截面尺寸大小沒有出現變化;其二橋下凈空沒有出現減少問題;其三工程施工的可操作性較強;其四施工過程較為簡便,安全可靠。(2)下部結構加固:橋梁下部的加固方法可采用拋石法、支撐梁或加寬加厚法、加樁法、擴大基礎加固法、減輕荷載法、用鋼筋混凝土套箍加固墩臺等。比如,橋梁基礎特別是天然地基上的淺基礎由于埋置的深度較淺,因而在長時間的雨水的沖刷下極容易被淘空,致使橋梁的穩定性受到一定的威脅,很容易出現不安全事故的發生。而且橋梁地基局部較為軟弱,在受到雨水等的侵蝕時橋臺會發生不同程度的沉降現象,最終使得橋臺出現一定的裂縫現象[2]。對此我們可選擇漿砌片石等對河床部位進行鋪砌處理,并在上游河床部位設置攔壩等方法進行加固,最大限度的增強橋梁的穩定性與可靠性。
2.2.3 加固效果監控:對橋梁進行加固處理后,技術人員一定要密切關注橋梁的后續實際使用情況,并做好記錄與總結。評價的主要內容應包含以下幾個層面內容:(1)對橋臺沉降以及跨中撓度進行檢測時主要借助一定的測量工具進行選點布位測量,并對所測量的結果進行及時、準確的總結與記錄,從所總結出的數值中得出橋梁的實際變形情況,以此為依據來衡量橋梁加固后的承載能力有無增強。(2)對橋面狀況進行密切關注尤其是當有大型車輛通過時,更要注意橋梁表面有無變化,是否有裂縫現象出現亦或是混凝土剝落等現象發生,并仔細檢查已加固部位的部件有無松動現象發生,將不安全事故的發生幾率降至最低。
3 結束語
當某段公路修建成功正式通車后,隨著使用時間的延長公路橋梁質量會出現不同程度的損壞問題,嚴重者會發生一系列不安全事故現象,如若不采取必要的措施加以補救后果不堪設想,所以,在橋梁的正常使用中,施工人員一定要注意在日常工作中對橋梁進行實時維修與保養,發現有異常情況時應立即采取有效的措施加以補救,最大限度的降低事故發生的可能,確保車輛的安全行駛。
參考文獻:
關鍵詞:公路橋梁;檢測技術;應用
中圖分類號:U445文獻標識碼: A
目前我國的公路橋梁技術已經有了飛速的進度,基本上可以與世界公路橋梁技術的差距越來越小,但是仍然無法滿足日漸加劇的交通困難現象。所以,應該對公路橋梁檢測技術的研究重點關注,在今后的交通運輸系統發展中,加強日常的維護工作,進一步推進橋梁建設中的技術創新。
工程概述
大橋全長766米 ,鳳臺岸9孔、淮河南岸1孔,引橋為跨徑30米預應力混凝土T型梁吊裝而成。大橋橋墩為鉆孔嵌巖灌注樁,基礎是鋼筋混凝土結構,嵌巖3米,主橋墩四號橋墩是嵌巖8米,直徑12米的沉井,自上而下張拉纜索。作為安徽省的第二座斜拉大橋,于1990年5月1日正式通車,并于2007年10月開始檢修。
二、公路橋梁檢測的科學意義
路橋建設過程中,工程材料的工程結構設計、自然缺陷、施工和建造的失誤難以避免,路橋建成之后,如何進行鑒定路橋的實際品質是業主最關心的問題。由于目前尚缺乏嚴格系統對路橋的質量進行量化檢驗方法,導致一些劣質工程得不到及時處理和發現。重則會發生橋毀人亡的慘??;輕則增加了日后的路橋維修保養成本,使地方和國家財政負擔加重。所以加強公路橋梁檢測對于改善交通質量和保證人民生命財產安全還有促進經濟發展都有著很重要的作用和影響。
公路橋梁檢測技術研究與應用
(一)、公路橋梁結構整體性能、功能鑒定
按照試驗持續的時間長短分為長期試驗和瞬時試驗;按照受力狀態可分為靜載試驗和動載試驗。在靜載作用下,一般要測定構件的內力(包括軸向力、彎矩、扭矩、剪力等)、作用力的大小(包括支座反力、靜荷載、推力等的大小)、各種變形(包括相對位移、轉角、撓度等)、局部損壞現象(如裂紋)以及斷面上各種應力的大小及其分布狀態,按主要承重結構的形式分有桁架梁橋和實腹梁橋兩大類。桿件在桁架梁橋中承受軸向力,自重較輕,材料能充分利用,跨越能力大,多用于建造大跨度橋。但實腹梁橋構造簡單,制造與架設均比較方便;主要由彎矩來決定實腹梁橋的橫截面積,而跨度大致與彎矩的平方成正比(均布荷載條件下),梁的腹板上的平均法向應力比較小當跨度大時,不能使材料充分利用,所以跨度不適合做得太大。
(二)、公路橋梁機械檢測技術
機械測試儀器通常有齒輪、杠桿、彈簧、軸、度盤和指針等部件構成,直接感受被測量的構件變化是其傳感機構的功能,并在接觸式機械量測儀器中把這種變化傳到轉換機構。轉換機構的功能是長度的變化由傳感機構傳來的被量測構件的變化轉化而來,并且改變方向,或者把它縮小和放大,如大小齒輪指示機構的功能在百分表中,是將轉化為長度通過轉換機構并加以縮小、改變方向和放大之后的變化而被表現出來。
(三)、公路橋梁射線檢測技術
1、雷達檢測技術
電磁波探器是一種地球物理勘探方法,探測地下介質分布時了利用超高頻短脈沖(106-109Hz)電磁波。在橋梁無損中檢測的典型應用,如混凝土中的疲勞和缺陷探測以及孔道和鋼筋的定位等,電渦流的分布和大小受表層缺陷和構件材料介質的影響,就可以判定材料表層的缺陷情況,依據所測電渦流的變化量。一定要進行有效的防護對設計的檢測儀器和檢測裝置的射線源,控制射線對人體的影響處于最低水平。
2、紅外熱像儀技術
紅外熱像儀檢測技術就是指當橋梁中有縫隙或損傷的時候對橋梁進行檢測,由于周圍的情況和發出紅外線的不一致,所以能夠檢測橋梁的損傷根據紅外線成像的原理。簡而言之就是依據物體的表而溫度、材料特性、紅外輻射三者間的內在關系就是紅外熱像檢測技術,把來自目標的紅外輻射借助紅外熱像儀轉換為可見的熱圖像。
3、無線電檢測技術
橋梁檢測設備是針對鋼橋疲勞損傷情況的檢測而開發的,這種檢測設備的主要原理是由于橋梁具有周期性長期承受的特點荷載是導致鋼橋構件產生裂縫的原因。隨著釋放出的能量為產生應力波橋梁結構表面的擴大,盡管橋梁結構裂縫的擴大程度較細微。無線電檢測技術可確定相應的準確位置和一定數量的應力波。除此,還開發了聲發射檢測技術,原先在檢測礦山地壓的施工質量上經常應用這項技術,如今其檢測已經在其他行業所普及,例如水壩、高架橋梁、化工容器、飛機、造船業等行業。
目前,國內已成功的研發橋梁檢測設備中的聲發射類,并成功應用在現有橋梁的檢測工作中。對橋梁各項材料的內部情況可以詳細認知通過聲發射類型的檢測設備,例如裂紋發展情況、裂紋分布情況等,對橋梁的施工技術進行深入研究,通過對材料內部情況的了解,從而對橋梁的使用壽命進行預測。聲發射監測設備的原理指的是在各類材料內部掌握聲波的傳播方向和縱波傳播速度,然后結合各傳感器接觸時的時差與縱波,存在缺陷的位置進行判斷在材料內部。
4、光纖傳感器檢測技術
目前,光纖傳感器的有著相當廣泛的應用范圍,物理量檢測所涉及的種類已超出100種關于此種檢測的技術,常見的有液位、輻射、磁場、水聲、電流、電壓、位移、電場、壓力、溫度以及振動等物理量。所用傳感器在橋梁質量檢測中的工作原理是,光纖應變位置的布里淵散射光會對應的發生改變,在經受了拉壓影響后。對頻率通過觀察,布里淵散射頻移和光纖軸向的應變量呈正比關系。
對光纖溫度以及布里淵散射頻移的測量結果通過檢測設備,從而橋梁的變形情況進行計算。而計算橋梁的變形詳細數據則要根據“光損”的測量情況,其計算結果誤差在0.02mm之內??擅鞔_橋梁發生變形的具置通過光脈沖反射的傳輸時間,其可以精確到0.75m。結合這兩種方法在橋梁檢測中能夠對一定長度內橋梁的變形位置和變形大小分布詳情進行了解。處于狹窄的范圍內的光纖傳感器仍然能實現其測量效果,因此可將傳感器埋藏于橋梁內在施工期間,可起到長期監控橋梁質量的效果通過兩端的接收儀器。
5、感應檢測技術
感應檢測技術有著相當廣泛的應用范圍,研發的傳感器種類相當多針對檢測橋梁當中的物理量。例如小型感應裝置,于橋梁梁體內部進行埋藏,主要測量混凝土的氯離子含量、導電率和鋼筋銹蝕情況;加速計,主要對所引起的應力波由于橋梁鋼筋斷裂進行測量;位移傳感器,主要用于位移的橋梁翼墻。這幾類設備具有性能穩定、價格低廉和結構簡單等特點,可在各種在用橋梁和在建橋梁中大范圍使用。
(四)、其他橋梁檢測技術
1、智能支座
內部設有多個光學纖維傳感器的智能支座,主要用于測量橋梁的壓應變和剪力??山柚A設在內部的光學纖維傳感器該測量設備對活載的分布情況以及橋梁恒載進行采集,提供依據為了橋梁技術狀況的判斷。
2、激光系統
該技術對受測目標的三維坐標采用激光系統進行即時測量。該系統在測量混凝土、普通鋼材和木材中能起到非常好的測量效果。對橋梁中因汽車通過而產生變形的部分激光系統可準確而快速的進行測量,還可對坐標數據借助長時間的檢測進行分析對比,從而判斷橋梁有無沉降和產生預應力等損傷。
3、新型傳感器
目前已開發的傳感器非常多,例如三向加速度計、光纖光柵問題傳感器、超聲波三向風速儀、磁通量傳感器等。伴隨著都已經進入了病害爆發的時期的大量早期建設橋梁,突出了橋梁檢測設備功能單一、檢測工作量大、設備不完善以及檢測設備昂貴等問題。國內檢測技術仍存在許多不足,與國外的橋梁檢測技術相比,還有很大的提高空間,國內橋梁檢測技術實現智能化、自動化和信息化還經過長期的努力才能發展。
總之,推進技術的應用和創新,應加強公路橋梁檢測技術的研究,以保證橋梁安全運營和橋梁建設質量,個人的生命安全,保證國家的財產安全。
參考文獻
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我國境內橋梁數量眾多,其質量直接影響著陸路交通的承載能力和使用效果。如果不采取有效的橋梁質量檢測技術,就會引發安全隱患,影響橋梁的使用狀態。
2現代橋梁檢測工作的內容
2.1外觀檢測
橋梁外觀檢測主要是對結構區域的裂縫、撓度,外觀整體尺寸、局部位移等情況進行檢測。
2.2荷載檢測
荷載檢測主要是對橋梁所能夠承受的荷載進行測量,其主要包括靜載檢測和動載檢測。靜載檢測主要是測量橋梁在靜載負荷過程中所發生的形變、位移等情況,以此判斷橋體本身的質量、剛度和抗裂特性等。動載檢測是為對橋梁施加激振力而使橋梁發生振動,測的相應的振動信號,得出相應的橋梁結構頻率,從而確定其工作狀態。
3現代橋梁檢測技術及在工程中的應用
3.1GPRS技術在遠程測量當中的應用
遠程測量是現代橋梁檢測工作當中的重要技術,其可以通過專網專項,將現場檢測設備與遠程控制中心網絡相連接,并利用先進的檢測儀器對傳回的數據進行分析。這種技術的主要優勢在于能夠全天候對橋梁進行檢測,數據處理速度較快,并且能夠實現數據共享。但在實際應用的過程中,需要根據橋梁工程和檢測工作的需求搭設專網,這些專網的針對性較強,不能被用于其它用途,因此不僅增加了技術成本的投入,還增加了資金成本的投入,需要進一步改進。
3.2神經網絡的應用
在傳統技術檢測下,無法對橋梁整體細節受力情況進行充分的了解,在檢測的過程中需要消耗大量的人力物力,并且檢測數據還會受到各類因素的影響。而現代神經網絡技術則可以建立起一個橋梁結構受力變化模型,通過人工神經網絡方法構造BP模型,在橋梁結構受外力影響時建立映射關系,在實際檢測時只需要對橋索的受力情況進行實地檢測,就能夠利用BP模型的映射獲得橋索的受力值。
3.3數字圖像處理技術的應用
現代數字圖像處理技術已經成為了工程測繪當中應用的重要技術,其能夠對橋梁受力檢測過程中所產生的受力變化數據進行處理,使其形成圖像數據,通過圖像數據直接反應各種變化情況。而在現代計算機網絡下,圖片數據在傳輸過程中受到的影響較小,不會受到外界因素過多的影響,傳導速度快,效率高,誤差率較低。
3.4光纖應變傳感器技術
在現代橋梁無損檢測技術當中,應用比較廣泛的是應變片電測技術,但是以往所使用的電阻應變片在檢測時很容易受到橋梁周圍環境當中的濕度和溫度的影響,導致導線的電阻率改變。光纖傳感器是21世紀初期的重要發明,其主要優勢在于不用考慮其導電性能,對外界環境當中的溫度、濕度以及電磁波等的干擾具有極強的抵抗作用。另外這種設備體積較小,能夠對同一平面內的多個測試點進行全方位測控,還可以將其作為大型檢測設備當中的輔助元件。光纖應變傳感器利用光纖傳輸技術,對數據的采集和傳輸速度更快,加之現代光纖網絡技術的不斷發展,使得這一技術的應用范圍更廣,兼容軟件更加豐富。其多點檢測的優勢能夠保證整體檢測時不會出現盲點,對橋梁各部分的應力變化基于全面的捕捉和分析。
4在實際工程當中的應用
以上海市郊某加寬橋梁為例,其主要是在原有橋梁基礎上向右側進行加寬,為拱橋結構,跨徑為1fcu,e=fccu,min5.00m,橋面采用瀝青混凝土鋪設,兩側設有鋼筋混凝土防撞墻,下部結構主要為U形橋臺,并隨橋面擴大而擴大。采用GPRS、神經網絡、數字圖像處理以及光纖應變傳感器綜合檢測技術,分別對拱圈、拱頂、側墻等進行檢測。其中橋梁的左側拱圈存在滲水情況,面積較大;左側拱頂部分具有砂漿脫落情況,但范圍較小;右側防撞墻上具有滲水情況,面積較小;橋臺及河床部分結構未見明顯損傷,質量較好。
5結語
1 道路橋梁在使用中存在的問題
a.缺乏科學合理的設計,工程規劃不明確。b.橋梁的施工質量較差且沒有達到工程設計的要求。c.道路橋梁在實際運營了一段時間后,出現較嚴重的病害,很大程度上限制了橋梁的承載能。d.工程在建設時期,橋梁的施工質量以及實際運營情況都比較好,但經過一段時間后,仍不能滿足承載需求。e.許多特大橋梁的檢測工作仍不到位,而這種橋梁還需要較高的檢測技術。
2 道路橋梁檢測的準備工作
檢測即是要根據橋梁的實際情況對其進行評估,因此,在檢測前需要全面細致的了解被檢測橋梁的各種情況,根據工作要求事先準備好各類試驗和檢測器具,并做好相關的安排計劃。此外,更重要的內容就是收集資料,收集的資料不僅包括設計資料,還包括施工資料以及相關的養護、維修、加固資料。
3 關于道路橋梁檢測的幾種方法
3.1 外觀檢查
對道路橋梁進行外觀檢查可以分析橋梁病害發生的原因,首先要根據橋型確定檢查的要點。橋梁的檢查要點主要有:跨中的裂縫和撓度、端部的斜裂縫、構建的質量外觀以及主梁連接部位的狀況等等。拱橋的檢查要點有:墩的位移以及拱圈拱頂裂縫等等。橋梁從總體上可分為上部結構、下部結構、附屬結構。在梁式橋中,上部結構主要是指主梁;下部結構包括樁、基礎與承臺、橋臺、橋墩等;附屬結構包括欄桿、伸縮縫、橋面鋪裝等。它們每個部位都有自己的受力特征,病害也存在著一些共性,如發現不是常規病害,還應當對其仔細的研究以找出病因。
3.2 內部缺陷檢查
混凝土構件中常見的缺陷有裂縫、蜂窩、空洞、剝落、鋼筋侵蝕和環境侵蝕等。有些缺陷僅靠外觀檢查難以發現,還需要借助其他的方法進行檢測。目前,常用的無損檢測法主要有雷達檢測技術和聲波檢測法。超聲波脈沖速度法可檢測焊縫、鋼材以及混凝土中存在的空洞、裂縫、夾渣、火災損傷等。
3.3 材料特性檢查
現今新工藝的不斷發展和橋梁的多樣化,致使越來越多的材料運用到橋梁結構中,然而最基本、最廣泛使用的是鋼筋與混凝土。導致鋼筋銹蝕有諸多因素,如混凝土的滲水性、含水量、密實度、碳化深度、保護不足以及缺損等等;反過來,鋼筋銹蝕又可促使混凝土進一步破損。這些可通過簡單的外觀檢查或敲擊檢查即可檢測出鋼筋銹蝕程度。本文由(建筑論文)整理提供,轉載請注明出處!隨著時間的推移,混凝土的強度會隨之產生一些變化,一些大的橋梁通常以同期的試塊來確定強度。而其他一些沒有試塊的橋梁多采用回彈法、貫入法、超聲波法、取芯試驗法、斷裂法等去檢測。其中,回彈法和超聲波法以及綜合法為非破損檢測法,應用非常廣泛。
3.4 結構性能狀況檢測與評價
當橋梁無法獲得詳細資料時,需要借助動力或靜力試驗進行檢測,從而正確的反應出橋梁結構受力性能狀況。常用的結構性能檢測方法主要有靜力試驗和動力試驗。傳統的無損檢測技術,如自然電位測、超聲檢測、聲發射、紅外檢測、磁試驗及振動試驗分析等得到了較大的發展,可對橋梁的外觀以及部分結構性能進行檢測,雖然可以做出較為合理的分析判斷,但還是無法全面的反映出橋梁的整體健康狀況,對橋梁結構的安全度,剩余壽命等方面也無法做出系統的評估。這時,需要采用比較現實的損傷檢測法——局部細化檢測和綜合整體損傷定位。
4 國內外路橋檢測技術的發展
許多國內外學者在路橋試驗檢測方面取得了一些進展,如強迫振動試驗,它可以分析路橋結構模態參數對結構局部變化的影響;用環境振動法對路橋進行自動檢測的可能性研究;在車重、車速、路面及支承對路橋模態參數的影響方面也有了研究成果。此外,還開發了各種基于頻率、振動曲率、振型、應變振型等改變量的定位技術和損傷檢測方法。
目前,國外已積累了比較先進的道路橋梁檢測技術,主要有:a.橋面板測系統。這個檢測系統包括地面滲透雷達系統和雙帶遠結外熱成像系統。b.橋梁測試與健康檢測系統。這個系統包括全橋檢測的無線電發送,運用分式全球定位系統對橋梁變形進行測量,運用傳感器對橋梁的超載系數進行檢測等。c.疲勞裂紋檢測系統。該系統包括測量橋梁裂紋磁分析儀系統、熱成像儀系統、便攜式聲發射系統以及電磁聲發射傳感器等。d.銹蝕探測與評估技術。包括埋入式銹蝕微傳感器、磁漏探測技術以及以磁為基礎的測量系統等。
5 道路橋梁檢測技術的發展趨勢與展望
道路橋梁檢測技術發展至今已經歷了三個階段。第一階段是以領域專家的感官及專業經驗為基礎的經驗式檢測技術,這種方法只能對檢測信息作簡單的數據處理。第二階段是以建模處理和信號處理為基礎的,運用動態檢測技術和傳感器技術的現代檢測技術,此種方法在工程中得到了廣泛的運用。而第三發展階段則是智能檢測技術手段,它是以知識處理為核心,信號處理、數據處理和知識處理相融合的方法,智能化已成為路橋試驗檢測的主流。根據目前取得的成果,未來大型路橋的檢測技術的發展方向主要體現在以下幾個方面:a.現代網絡技術與實時的檢測系統相結合,實現信息網絡共享。b.為了更方便、快捷、準確地采集數據,開發以無線通信技術為手段的數據采集系統以及能適用于風荷載、交通荷載、定點測試荷載的傳感器最優布設技術。c.建立自動損傷識別系統,將數據處理、測量系統、識別系統一起組裝到路橋檢測系統中,能夠自動識別檢測與反饋,達到控制的目的。d.從設計、施工到運營階段建立完整可靠的數據庫,積累大量的知識和經驗,并最終建立專家系統。
6 結語
道路橋梁的檢測是一項十分復雜且重要的工作,它要求相關工作人員具備非常豐富的實際現場經驗,更需要科學的檢測技術和系統的理論基礎,同時吸收國外先進的路橋檢測技術,才能做好道路橋梁的檢測工作,從而保證工程的質量。
參考文獻
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1.1超聲波法超聲波法在檢測公路橋梁局部損傷時,利用儀器發射應力波,其在固體中傳播的波形是一致的,當應力波傳播到局部損傷位置后,會發生明顯的變化,由此,在橋梁結構檢測位置,放置發射探頭、接收探頭,對接收探頭收到的應力波進行分析,如:頻率、波速等信息[2]。例如:公路橋梁結構中,利用超聲波法中的透射,診斷結構發生局部損傷的位置,通過反射法,檢測損傷的實際形態,而且超聲波沒有限制因素,能夠應用到各類材料的道路橋梁結構中。
1.2聲發射方法公路橋梁結構局部損傷,改善了此位置的狀態,橋梁結構的材料,出現狀態缺陷,此時材料發生局部損傷時,會釋放能量,也就是聲發射的過程,在橋梁局部檢測位置,安裝聲發射探頭,接收橋梁結構釋放的能量信號,轉化為電信號,診斷局部材料損傷聲發射的變化特征,按照電信號的狀態,分析橋梁結構局部損傷的情況。聲發射方法具有普遍性的優勢,不受結構、材料等因素的干擾,常用于混凝土橋梁結構的診斷中。
2公路橋梁結構全部損傷的檢測技術
全部損傷檢測技術的綜合性強,應用在公路橋梁的整體結構中,根據檢測技術得出的全部損傷信息,系統性的評估公路橋梁的結構現狀。根據公路橋梁結構全部損傷檢測的案例,分析檢測技術的應用。
2.1模型修正法模型修正法在公路橋梁結構全部損傷中的檢測,采用實驗振動的方法,對比振動和模型中的數據結果,檢測橋梁結構的狀態參數,如:加速度、頻響等,借助一定的優化條件,逐步修正模型中的剛度參數,找出橋梁結構的剛度信息,診斷出發生損傷的剛度位置。模型修正法的優勢很明顯,其可完成模態檢測,特別是子結構處理方面,此類方法也容易受到外界因素的干擾,如:噪聲、自由度等,影響了損傷檢測結果的準確度,還需在公路橋梁中引入動態邊界的優化方法,促使子結構中的模型構建,可以達到最佳的狀態,完善修正的過程。
2.2時域法檢測時域法檢測在公路橋梁結構損傷中,具有直接的作用,專門識別橋梁結構中的損傷參數。時域法利用輸入和輸出的系統,收集橋梁結構的整體信號,利用運動方程的方式,構建狀態方程,輔助推導結構損傷的數據,完成已知到未知的推導過程,熟悉掌握橋梁結構的損傷情況。一般情況下,公路橋梁結構全部損傷的數據,輸入到時域法系統內,經過模態識別的方式,直接輸出檢測結果,不用變化采集的信號[3]。時域法檢測也有一定的缺陷,輸出信號容易發生過濾,無用信號比較多,因此,公路橋梁結構損傷檢測數據分析中,應該加強數據的監督,以免遺漏有效的檢測信息。
2.3頻域法檢測公路橋梁結構損傷檢測技術中的頻域法,核心是振動檢測,傳遞函數頻域根據橋梁結構的狀態,得出振型、阻尼等信息,評估橋梁結構的損傷情況。頻域法檢測中的數據比較多,輔助提取信號譜圖,檢測結構的損傷。頻域法檢測在公路橋梁結構損傷檢測中比較常用,應用時要注意信號失真的問題,此類問題是由離散傅里葉變換引起的,必須消除變換對信號的影響,才能保障信號的真實性,預防信號失真。
3公路橋梁結構損傷的處理措施
公路橋梁結構損傷檢測技術使用后,需要對損傷位置采取相關的處理措施,預防橋梁結構隱患。橋梁結構損傷處理的主體措施是加固,以某高速公路橋梁結構損傷案例為分析對象,例舉加固處理的方法,如下:
3.1預應力加固預應力加固方法的應用較為廣泛,處理橋梁結構損傷。該高速公路橋梁結構,經過損傷檢測技術診斷后,在結構體外增加預應力,便于加固損傷位置。橋梁損傷結構中,將預應力鋼筋固定到橋梁上,利用錨固的方法分擔損傷結構的預應力,減輕損傷加固構件所受的應力,提高橋梁整體結構的穩定性。預應力加固方法對高速公路的外觀結構有一定的影響,而且提升了原結構的預應力,還需設計相關的防護工作,設計砼構件加固,緩解預應力加固時的壓力。預應力加固方法應用后,該高速公路注重防銹、防腐處理,保障公路橋梁結構的穩定性,以免影響預應力加固的效果。
3.2鋼板加固方法鋼板加固是解決橋梁結構損傷問題的一項新技術,對高速公路橋梁結構的影響非常小,具備簡單的施工技術。例如:該高速公路采用損傷檢測技術,檢測到結構缺陷,主要表現為裂縫,橋梁結構的強度、抗彎能力呈現明顯的下降趨勢,為了提高抗彎能力和強度,采取鋼板加固的方法,鋼板在錨栓的作用下,粘貼到橋梁結構的外側,防止結構的裂縫擴大,同時改善橋梁結構鋼筋的受力狀態,補充結構的受力,由此即可改善裂縫位置橋梁結構的性能,促使其具備足夠的抗剪強度[4]。鋼板加固方法中,也可將鋼板粘貼在構件的一側,保持鋼板粘貼方向的一致性,預防鋼板屈服,其可防止橋梁結構發生剪切類的破壞,強調公路橋梁結構加固的應用效益,有效解決了橋梁結構損傷檢測中出現的各類問題。
4結束語
關鍵詞:公路;橋梁;檢測;應用
隨著經濟的迅速發展,我國的公路橋梁檢測技術現在已得到很大的發展,使國內交通運輸狀況有很大程度的改善,然而就目前的經濟發展速度而言,仍然無法滿足日益嚴峻的交通需要。近年來,公路橋梁負荷的重量在不斷增加,導致大部分公路橋梁路面損傷情況日益加重,不斷出現質量問題,因此,對公路橋梁的施工質量進行檢測是保證質量的關鍵環節。
一、公路橋梁進行檢測的必要性
進行公路橋梁檢測主要是為了及時合理地對劣質公路橋梁工程進行處理,從而有效降低工程的養護管理成本,保證交通質量和運輸暢通,避免出現不必要的財產損失和人員傷亡。但是在公路橋梁的施工和使用過程中,經常出現一些質量問題,引起了社會各界的廣泛關注。公路橋梁出現缺陷或者質量問題的原因主要體現以下幾個方面:一是公路橋梁在完成后質量與初始設計目標存在一定的差距,在施工過程中,沒有嚴格按照施工方案圖紙的設計要求進行建設;二是公路橋梁在使用和運行過程中會出現不可避免的安全隱患或者損害,這會對路橋的承載能力造成不利影響;三是隨著交通行業的迅速發展,車輛越來越多,對公路橋梁的整體性能的要求也不斷提高,在很大程度上就要不斷提高公路橋梁建設施工的質量。因此要加強對公路橋梁的檢測,保證萬無一失。
二、公路橋梁檢測技術
(一)公路橋梁機械檢測技術
機械測試儀器一般有杠桿、齒輪、軸、彈簧、指針和度盤等部件構成,其傳感機構的功能是直接感受被測量的構件變化,并把這種變化傳到轉換機構。在接觸式機械量測儀器中,轉換機構的功能是把傳感機構傳來的被量測構件的變化轉化為長度的變化,并且把它放大或縮小,或者改變方向。
(二)公路橋梁射線檢測技術
首先,對公路橋梁的檢測就是當公路橋梁中有縫隙或損傷的時候,發出的紅外線與周圍的不一致,所以可以依靠紅外線成像的原理來檢測公路橋梁的損傷。簡單的說紅外熱像檢測技術就是依據物體的紅外輻射、表面溫度、材料特性三者間的內在關系,借助紅外熱像儀把來自目標的紅外輻射轉變為可見的熱圖像,紅外熱像儀檢測技術,從而得以顯現。其次,電磁波探器是利用超高頻短脈沖電磁波探測地下介質分布的一種地球物理勘探方法。檢測在公路橋梁無損中的典型應用,如混凝土中的鋼筋和孔道的定位以及缺陷和疲勞探測等,電渦流的大小與分布受構件材料介質和表層缺陷的影響,根據所測電渦流的變化量,就可以判定材料表層的缺陷情況。對檢測裝置或設計的檢測儀器的射線源一定要進行有效的防護,將射線對人體的影響控制在最低的程度。這是核子儀在設計時所必須考慮的關鍵問題。
三、公路橋梁檢測技術應用
(一)光纖傳感檢測技術
這種應用的原理就是根據光纖對一些物體特定物理量的敏感度,將物理量轉換成直接可以進行測量和丈量的光信號,因為光纖不僅可以作為傳播媒介,還可以在光波穿過表征光波的特征參量受到外界條件的影響時發生不同程度的變化,這樣就可以對各種物理量進行探測。在經過多年發展后,我國的光纖技術已經取得了巨大的成就,被廣泛應用在軍事、航空、工砍能源以及生物和制藥等行業中。光纖傳感檢測技術在公路橋梁檢測中的應用,主要表現對鋼索的索力和預應力,混凝土梁內部的應力,公路橋梁應變特性的檢測,形成光纖智能的公路橋梁,給公路橋梁健康監測和安全評價提供了新的活力和方法。與傳統的傳感器檢測方法相比,具有以下優點:不會受到外界環境的限制,抗電磁干擾、耐腐蝕,可占體積比較小、重量輕,對測量的介質影響比較小,具有比較高的分辨率和靈敏度,實用性比較強,能夠形成光纖傳感網絡。但是在實際的應用過程中,采用光纖傳感技術的造價成本和投資,在很大程度上限制了這種技術在公路橋梁檢測中的推廣和應用。
(二)紅外熱像儀與雷達檢測技術
在公路橋梁的質量檢測中采用超聲波、紅外熱像儀以及雷達檢測技術,一天內可對幾十種橋梁的橋面或是上千公里路面進行準確的測量。紅外熱像儀是通過紅外攝影機而獲取公路橋梁溫度圖。其中溫度較高的點(熱點)則是由于橋梁薄得仿佛充滿空氣的絕緣體般,因此熱點部分的混凝土,其溫度上升適度相比其他點更快些。雷達是借助電磁波對受測目標進行探測。其工作原理是向受測目標發射電磁脈沖使發射出的電脈沖形成電磁波并從混凝土的異質界面中反射回來,形成回波?;夭▽炷炼跃哂忻芮械年P系,其交替變化的波形可將凝土中的損害情況以及裂縫情況檢測出來。紅外熱像儀與雷達聯合使用可有效檢測公路橋梁現有的大部分病害種類。
(三)探地雷達檢測技術
在進行公路橋梁檢測過程中,探地雷達就是高頻的電磁脈沖波利用寬頻帶短脈沖的形式把天線發射到地下,在傳播過程中,遇到不同電介質時,雷達波的能量就能夠被及時反射回地面,從而被天線接收,這樣通過反射波確定地下介質的分布,在進行淺層或者超淺層的探測過程中,應用的比較廣泛。探地雷達就會通過高頻電磁波的反射、衰減、散射或者折射等進行地下的探測,以此確定介質的結構。為了獲得更為精確的雷達探測結果要對雷達的記錄進行分析研究,識別反射波的時間、振幅以及極性等特征,其中時間和振幅的確定比較簡單,而極性的判斷有很大的難度,同時也非常重要。從振幅和極性的反射中可以分析出電磁學性質差異越大,反射波就會越強,以此可以判斷介質的性質和屬性;當波從波高速進入到波低速的介質中時,反射的系數就會為負,振幅成反向,反之則與入射波同向。在實際探測過程中,不同的介質也就相應的巨涌不同的結構特征,反射波的振幅和方向是雷達波進行有效判斷的依據。因此,根據雷達的特性,可以用于公路橋梁的結構檢測,同時對相關的技術人員要求比較高,要采集大量實際的測量數據和豐富經驗。
四、結束語
總而言之,隨著交通量的持續增多,公路橋梁實際承載的壓力也越來越大,路橋施工企業需不斷研究更新的公路橋梁檢測技術措施,不斷優化檢測技術,發現在用公路橋梁的現存問題,及早掌握處理公路橋梁中的病害,從而保持公路橋梁的質量,維護正常的交通運行。