我國橋梁工程中常見通病及檢測手段
2015-05-21
隨著我國城建交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，公路及城市道路等級不斷提高，其中的橋涵構造物也越來越多，但從目前運行使用的情況來看，存在一些不盡人意之處，最近頻繁出現(xiàn)的如橋梁垮塌、基礎倒毀、橋墩沉陷質(zhì)量事故嚴重影響了人們的人身安全，因此，在橋梁工程中其質(zhì)量問題已經(jīng)納入人們關注的焦點中。針對橋梁建設工程，多來來時間的檢驗告訴我們，橋梁工程質(zhì)量通病不斷危害極大，而且十分頑固，稍不注意，會帶來致命后果。同時，中國的橋梁普遍大量存在些舊橋和危橋，加強分析橋梁工程常見病害以及加大研發(fā)病害檢測技術的力度，勢在必行。
1、橋梁工程常見通病
所謂橋梁工程常見病害，具體來講可表現(xiàn)為高填土下沉、軟土地基超限沉陷、瀝青路面早期破損、水泥路面斷板開裂、路面不平、橋梁伸縮縫和橋頭跳車、隧道襯砌滲水、防護工程和小型結構物表面粗糙、預應力結構管道壓漿不實等相關質(zhì)量控制不利的現(xiàn)象。以下簡要針對跳車、高填土下沉以及預應力結構孔道壓漿不實三方面來分析橋梁工程常見病害：
1.1跳車現(xiàn)象
所謂橋頭跳車，指的是橋梁構建與橋梁臺背的路基之間發(fā)生一定的高差沉降，從而引起一定的橋梁表面不平，隨著沉降數(shù)值的增大，汽車高速奔行時，引起車輛頻繁震動，更有甚者造成騰空。
造成跳車的原因大體可表述為地基地面條件、填料、施工材料以及施工技術問題等多因素。究其原因，還是因為沉降高差的形成造成跳車現(xiàn)象。包括地基地面條件、填料、施工材料以及設計、施工方面的諸多因素。其主要表現(xiàn)為橋(涵)臺與相鄰路堤之間產(chǎn)生沉降差，造成錯臺或縱坡不順以及構造物的附加變形(指伸縮縫)，導致跳車。對于填土沉降而言，橋臺沉降不均勻，伸縮縫和搭板兩者結合不當，造成橋臺臺階的形成，嚴重影響駕車人員舒適效果和行車安全，橋梁的沖擊力也相對較大。針對跳車現(xiàn)象一般在施工過程可以采取以下措施：首先，選取夯實效果良好的回填材料，并在壓實過程中嚴格按照規(guī)范，滿足壓實效果，減少路橋沉降高差。其次，在伸縮縫施工時應注重選取伸縮性能優(yōu)異的伸縮縫，并加以平整。最后，在適當情況下可采取填方——填方沉降——建樁的工藝流程，從而達到降低填土與結構的沉降高差。
1.2沉降問題
路基沉降全部是地基沉降，路基填方本身基本不發(fā)生壓縮沉降，地基沉降與地質(zhì)條件和填土高度(即地基單位面積受力)有關，地質(zhì)條件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之路基沉降越大。通常在填土施工中通常會遇到深填、高填、半填半挖等不同方式的填土施工，但是不論什么方式的填土施工，通常都會遇到通車不久，便產(chǎn)生下沉現(xiàn)象，發(fā)生此現(xiàn)象的原因主要還是由于施工不當所造成的。比如施工壓實程度不夠、采用過后分層方式、在低溫施工時沒采取相應技術措施冬等等。在材料的選取上，必須采用精確的最大干容重以及最佳含水量的混凝土，否則，極大程度上會出現(xiàn)高填土下沉現(xiàn)象。堆載預壓法是工程上廣泛應用，行之有效的方法。其目的就是消除路基可能產(chǎn)生的沉降和提高軟土地基的強度，滿足路基的承載力穩(wěn)定性。根據(jù)預壓荷載的大小，預壓法分為兩種：等效預壓和超載預壓。因等效預壓沉降的大小與預壓時間有關，不能達到最終沉降量，所以采用超載預壓。
1.3預應力結構孔道壓漿不實
灌漿強度的好壞，直接關系到孔道填充程度，若相對不飽滿，很大程度上會發(fā)生預應力鋼筋的銹蝕，這樣會造成混凝土預應力作用削減，嚴重者，會導致孔道內(nèi)淤積大量空洞，導致施工停滯，造成巨大的損失。解決預應力結構孔道壓漿不實，必須加強灌漿強度，避免造成空洞，同時必須檢測孔道填充程度，確保填充飽滿。
2、橋梁工程常見病害檢測技術
隨著時間的作用，橋梁老化越來越嚴重，在橋梁使用年限基礎上，必須針對各項指標重新鑒定，有活著橋梁遭遇自然環(huán)境（颶風、暴雨、地震等）的破壞，需要對橋梁進行指標檢測。針對科技的日新月異，筆者主要探討當前橋梁基礎檢測以及動靜載試驗檢測技術手段。
2.1靜載檢測技術
靜載試驗檢測橋梁的項目通常包括撓度（結構）、沉降（支座以及橋臺）、拉壓程度（結構）、裂縫（橋面）等各項指標。測試中應獲取的主要數(shù)據(jù)與測試方法：1)根據(jù)測試目的確定要獲得數(shù)據(jù)。明確目的有利于我們在工作中把握重點，也決定了我們需要取得哪些試驗數(shù)據(jù)，同時保證關鍵測試部位數(shù)據(jù)的可靠度。試驗中使用頻率較高的儀器有應變儀、撓度計、水準儀、全站儀、百分表等。靜載檢測時，一般檢測位移、應變和裂縫檢測三大類。位移測量可用機械儀器測量或電測法進行檢測。應變測量通常采用應變片、電阻應變儀、振弦式應變計、鋼筋應力計等進行檢測。裂縫測量通常依靠目力輔以刻度放大鏡，對于較大裂縫在要求不高的情況下也可用塞尺測量。在靜載作用下，橋梁會產(chǎn)生或大或小的變形。
通常橋梁的變形分為整體變形和局部變形。所謂整體變形，指的是橋梁整體工況的形變；所謂局部變形，即梁的結構荷載處發(fā)生的形變。按照靜載檢測規(guī)范，必須按照先整體后局部的方式，即優(yōu)先考慮橋梁的整體變形。在靜載試驗檢測時，主體檢測的是橋梁上面結構的承載能力，在一定面積作用下測量其截面應力以及變形情況。在經(jīng)過常年使用的老式橋梁檢測時，靜載試驗主要檢測的指標是裂縫、彎度、應變程度以及抗壓拉程度。
2.2動載檢測技術
橋梁動載檢測技術是為了滿足橋梁工程使用性能的需要，應用計算機模擬探析和實際檢測相互融合的科學方法，動載試驗是動力測定評價方法的基本測試項日，是應用理論分析與試驗測試相結合的科學方法解決橋梁振動問題的必要手段。橋梁工程動載檢測的內(nèi)容包括：橋梁結構動載性能以及結構動載響應兩個方面，其檢測的對象表征的是結構動載效果最優(yōu)構建應力和變形的控制面。測試傳感器、信號放大器、光線示波器、磁帶記錄儀和數(shù)字信號處理機是動載試驗的測試的常見儀器。根據(jù)儀器的性能和使用傳感器的特性，可以選配不同的測試系統(tǒng)。具體上而言，動載檢測技術檢測流程基本為：橋梁振動頻率、振形、阻尼比的測試——橋梁動撓度、動應力、加速度、沖擊系數(shù)的測試。前者為動力特性參數(shù)，后者為動力響應測試。實踐證明，對橋梁進行動載檢測，是基于橋梁結構動力特性來研究的。因為，橋梁結構的動力特性是結構的固有性質(zhì)，它不隨荷載的強度以及其它壓力的大小改變而改變。動載檢測檢測的是橋梁的模態(tài)參數(shù)，作為橋梁的基本理論參數(shù)，其反映的不僅僅是整個橋梁的可承受能力，更反映了橋梁承載狀況優(yōu)良與否。
