淺談橋梁試驗(yàn)檢測
2015-05-25
1.引言
橋梁作為當(dāng)前交通道路的重要組成部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其安全性不但關(guān)系到行駛車輛的安全與否，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)也會造成極大的社會影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊憛^(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。上世紀(jì)80年代以來，交通運(yùn)輸業(yè)得到了前所未有的發(fā)展速度。高水準(zhǔn)的公路建設(shè)每年都會建設(shè)超過數(shù)千公里，橋梁的新建數(shù)目也得到增長迅猛。為確實(shí)得到橋梁建設(shè)質(zhì)量及承載能力的實(shí)際情況，應(yīng)在橋梁完工后對橋梁施工現(xiàn)場進(jìn)行檢查及相關(guān)的試驗(yàn)。評定橋梁工程質(zhì)量優(yōu)劣的主要技術(shù)依據(jù)就是依靠試驗(yàn)結(jié)果得到的。這種直接對橋梁進(jìn)行的試驗(yàn)檢測也在一定程度上能夠發(fā)現(xiàn)已有橋梁的潛在隱患，及時(shí)提醒管理者采取相應(yīng)的措施，避免橋梁發(fā)生惡性事故。
2.橋梁試驗(yàn)檢測現(xiàn)狀
目前我國資金短缺，技術(shù)力量薄弱，人員素質(zhì)普遍不高，但每年需要進(jìn)行試驗(yàn)檢測的橋梁卻數(shù)目巨大，如何合理的有先后緩急的對橋梁進(jìn)行檢測評估是值得研究的問題。從而使我們以有效的資金人員和優(yōu)秀技術(shù)力量對那些急需檢測評估的橋梁做出科學(xué)認(rèn)真的檢測評估。
通常，橋梁的投資非常巨大、使用時(shí)間很長，工程量巨大，投入的人力物力非常巨大。為了能夠保證橋梁安全運(yùn)行和最大程度的延長橋梁有效的使用壽命關(guān)鍵在于對于橋梁投入使用后的養(yǎng)護(hù)。橋梁竣工后經(jīng)過長時(shí)間的使用，其具體的情況會發(fā)生了很大的變化。這些變化包括:隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步使橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的修訂和補(bǔ)充。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車的類型和載重量的增大與橋梁施工過程中采用的許可載荷之間的矛盾;同時(shí)每日的交通量和車速不斷提高;長時(shí)間使用造成的疲勞及侵蝕的累積使橋梁的部位的削弱等。因此，對于橋梁的進(jìn)行試驗(yàn)檢測就非常必要了。通過試驗(yàn)檢測，既能對舊橋存在的各種病害有所了解，獲取得橋梁關(guān)鍵部位的應(yīng)力、變形等數(shù)據(jù)，同時(shí)經(jīng)過計(jì)算機(jī)的分析、計(jì)算，得到病害產(chǎn)生的主要原因，在此基礎(chǔ)上確定橋梁實(shí)際允許的靜動力性能及承載能力，最后通過綜合研究和總結(jié)可以知道橋梁能否繼續(xù)正常運(yùn)營，或者是需要進(jìn)行哪些改進(jìn)措施(如加肋、限載)和進(jìn)行哪些限制條件（如限速、限重等）等結(jié)論。
以往的橋梁試驗(yàn)檢測主要是對橋梁進(jìn)行動靜載試驗(yàn)和檢測人員的現(xiàn)場目測，輔以超聲波探測、腐蝕作用試驗(yàn)等多種檢測手段。通常的試驗(yàn)檢測都是采用靜載試驗(yàn)，通過試驗(yàn)測得橋梁的應(yīng)變和撓度，再加上檢測人員對現(xiàn)場的目測，從而綜合對橋梁的現(xiàn)時(shí)狀況得到評判。橋梁檢測中最古老的方法---觀察法主要是依靠專家的目測與本身的經(jīng)驗(yàn)綜合分析，有時(shí)會因?yàn)閷＜业膫€(gè)人經(jīng)驗(yàn)而失去客觀性。由于傳統(tǒng)方法都存在局限性，隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，一些高科技的檢測手段不斷的被引入到橋梁試驗(yàn)檢測中來?，F(xiàn)代橋梁多采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此加強(qiáng)鋼筋混凝土橋梁的試驗(yàn)檢測對于橋梁的安全施工和使用具有非常重要的作用和意義。
3.混凝土橋梁試驗(yàn)檢測
鋼筋混凝土橋梁的截面形式各式各樣，主要有板式、肋梁式和箱形截面。根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)體系、梁高、總體布置和施工方法等方面綜合確定其截面形式。主梁截面形式的合理地選擇會減輕梁橋的重量、節(jié)約材料、簡化施工和改善截面的受力性能等。板式截面結(jié)構(gòu)和肋梁式截面的構(gòu)造簡單、施工方便，是簡支梁橋和小跨徑連續(xù)梁橋的主要截面形式;箱形截面具有良好的抗彎和抗扭性能，是懸臂、連續(xù)、T構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)和城市立交異型橋的主要截面形式。對于不同截面的橋梁應(yīng)該根據(jù)具體的實(shí)際情況采用不同的試驗(yàn)檢測手段具有現(xiàn)實(shí)實(shí)用性。
3.1靜載試驗(yàn)
靜載試驗(yàn)是對橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進(jìn)行直接測試的一種主要的方法。它通過將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置而測試結(jié)構(gòu)所設(shè)測點(diǎn)的靜應(yīng)變、靜位移、裂縫等參量，從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作狀態(tài)和使用能力。靜載試驗(yàn)是橋梁試驗(yàn)中最大量、最常見的基本試驗(yàn)。因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)工作時(shí)所受的荷載主要是靜力荷載，即使是移動的車輛荷載在設(shè)計(jì)分析計(jì)算時(shí)也作為靜載來考慮的，因?yàn)橛梢苿榆囕v荷載引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)的動態(tài)增量部分只占全部反應(yīng)的極小部分，而將移動荷載作為動力問題來分析起來過于復(fù)雜，因此，通常將靜力荷載乘以沖擊系數(shù)的方法考慮車輛荷載的動力影響.
對于橋梁結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)來說，靜載往往是指以緩慢速度行駛到橋上的指定荷重級別的車輛荷載。當(dāng)試驗(yàn)現(xiàn)場的條件受到限制時(shí)，有時(shí)也可施加重物(如堆置鐵塊、水泥、預(yù)制塊件、水箱等)或者以液壓千斤頂裝置施力等方式來模擬某一等級的車輛荷載，藉以達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?。靜載試驗(yàn)的加載過程，是從零開始逐步遞增，一直到預(yù)定的荷載為止，然后逐步卸載至零。靜載試驗(yàn)測試的項(xiàng)目較多，可以布置較多的測點(diǎn)，然后根據(jù)所得的測試數(shù)據(jù)，來較為全面地分析結(jié)構(gòu)的受力情況。
3.2動載試驗(yàn)
橋梁結(jié)構(gòu)的振動分析是橋梁結(jié)構(gòu)分析的又一項(xiàng)重要內(nèi)容。橋梁結(jié)構(gòu)的振動問題影響因素復(fù)雜，僅靠理論分析還不能滿足工程應(yīng)用的需要，一般需采用理論分析與試驗(yàn)測試相結(jié)合的方法解決，橋梁動載試驗(yàn)就成為解決該問題必不可少的手段。橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性(振型、頻率)是橋梁承載力評定的重要參數(shù)，同時(shí)也是識別橋梁結(jié)構(gòu)工作性能和橋梁抗震分析的重要參數(shù)。
橋梁結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)按其目的不同，也可分為生產(chǎn)鑒定性和科學(xué)研究性試驗(yàn)。在一般情況下，動載試驗(yàn)多在現(xiàn)場實(shí)際結(jié)構(gòu)李進(jìn)行非破壞性試驗(yàn);有時(shí)按需要也可在室內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型的試驗(yàn)，此時(shí)，動荷載可以采用激振器和大型模擬地震臺，也可以在風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行模擬。橋梁動載試驗(yàn)的一般步驟基本上與靜載試驗(yàn)相同，也要經(jīng)過準(zhǔn)備、試驗(yàn)和分析總結(jié)三個(gè)階段.橋梁動載試驗(yàn)是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，然后測定其固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、行車響應(yīng)等參量，從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、行車性能。
