橋梁檢查與橋梁結(jié)構(gòu)檢測方法
一、概述
道路和橋梁是交通運(yùn)輸系統(tǒng)中不可分割的一個(gè)整體,而公路橋梁質(zhì)量的好壞往往影響著整條公路的運(yùn)營安全和質(zhì)量,因此橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作是極其重要的。
目前,對橋梁的養(yǎng)護(hù)管理主要是清掃橋面、修補(bǔ)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(jié)構(gòu)狀況。若要更準(zhǔn)確判斷橋梁實(shí)際工作狀況,為橋梁加固或大修提供依據(jù),在橋梁外觀病害檢查的基礎(chǔ)上,則有必要進(jìn)行深一步的橋梁結(jié)構(gòu)材料的檢測和荷載試驗(yàn)。橋梁的科學(xué)化管理十分重要,一旦發(fā)生橋梁事故,不單經(jīng)濟(jì)損失很大,政治影響會(huì)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(xiàng)目及檢測方法,掌握試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析方法。橋梁試驗(yàn)檢測為養(yǎng)護(hù)管理提供了直接的數(shù)據(jù)和依據(jù),其工作涉及面廣,技術(shù)復(fù)雜,難度較高,采用先進(jìn)的檢測設(shè)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(shù)狀況的調(diào)查,即橋梁缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢,找出產(chǎn)生缺陷和損傷的主要原因,分析和評(píng)價(jià)其對橋梁質(zhì)量和使用承載能力的影響,為橋梁維修和加固設(shè)計(jì)提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)和依據(jù)。因此,橋梁檢查是在進(jìn)行橋梁養(yǎng)護(hù)、維修與加固之前必須進(jìn)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(píng)定、養(yǎng)護(hù)、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(jīng)常檢查和橋梁結(jié)構(gòu)檢測兩類。
1.橋梁經(jīng)常檢查
橋梁經(jīng)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(yǎng)護(hù)人員或橋梁養(yǎng)護(hù)人員負(fù)責(zé)。其目的是隨時(shí)掌握橋梁技術(shù)狀態(tài),確保橋梁結(jié)構(gòu)功能正常,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取應(yīng)對措施,對需要做進(jìn)一步檢查和維修的橋梁寫出報(bào)告。暴風(fēng)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(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),列入橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng),為評(píng)定橋梁使用功能、制定具體橋梁維修計(jì)劃提供基本數(shù)據(jù)。定期檢查通常由具有一定檢查經(jīng)驗(yàn)并受過專門橋梁檢查培訓(xùn)、熟悉橋梁設(shè)計(jì)、施工等方面知識(shí)的養(yǎng)護(hù)工程師負(fù)責(zé)組織實(shí)施。
盡管橋梁經(jīng)常檢查也使用簡單工具或儀器進(jìn)行檢測,但主要是以目測橋梁外觀的檢查為主,檢查結(jié)果的評(píng)定也大多是基于表面現(xiàn)象和經(jīng)驗(yàn)。
這兩類檢查主要由橋梁管理部門進(jìn)行。
2.橋梁特殊檢查(橋梁結(jié)構(gòu)檢測)
橋梁特殊檢查,是在橋梁經(jīng)常檢查的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步準(zhǔn)確確定橋梁技術(shù)狀況,由專業(yè)技術(shù)人員使用專門檢測儀器設(shè)備,應(yīng)用無破損檢測手段對橋梁進(jìn)行全面檢測、測強(qiáng)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(jié)構(gòu)帶來的危險(xiǎn),為評(píng)定橋梁的耐久性和承載能力、確定維修工程的實(shí)施方案提供依據(jù)。
通常有下列四種情況時(shí),需對橋梁進(jìn)行特殊檢查:
(1)在橋梁經(jīng)常檢查無法確定橋梁病害原因和承載能力時(shí);
(2)在進(jìn)行橋梁重大維修加固工程之前;
(3)在發(fā)生重大自然災(zāi)害、意外事故和超重車過橋等特別事件之后;
(4)需要評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀況時(shí)。
橋梁特殊檢查(橋梁結(jié)構(gòu)檢測)一般由橋梁外觀破損檢查、橋梁結(jié)構(gòu)和材料檢測以及橋梁荷載試驗(yàn)三部分組成。
三、橋梁檢測工作程序及項(xiàng)目
1.橋梁檢測工作程序主要分三個(gè)階段:
第一階段:準(zhǔn)備階段。其包括接受委托、收集資料、現(xiàn)場勘察以及編制橋梁檢測方案四項(xiàng)內(nèi)容。
第二階段:外業(yè)檢測階段。主要是設(shè)備安裝和數(shù)據(jù)采集。
第三階段:分析報(bào)告階段。即根據(jù)外業(yè)采集的數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算,并編寫橋檢報(bào)告。
對橋梁的檢測要由表及里、由淺入深地進(jìn)行,才能全面了解和判斷橋梁的實(shí)際工作狀況,為橋梁的日常養(yǎng)護(hù)和加固維修提供科學(xué)的依據(jù)。
2.橋梁外業(yè)檢測項(xiàng)目
橋梁外業(yè)檢測包括橋梁外觀病害檢查、橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測和橋梁荷載試驗(yàn)。
1.橋梁外觀病害檢查
依據(jù)交通部《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ 073-96)及《公路橋梁定期檢查技術(shù)》(交通部公路所),對橋梁進(jìn)行外觀病害檢查打分,其目的是對橋梁結(jié)構(gòu)的外觀損壞狀況,有一個(gè)初步和基本的了解,并根據(jù)橋梁損壞狀況打分、評(píng)定類別,為下一步橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測提供依據(jù)。
2.橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測
在橋梁外觀病害檢查的基礎(chǔ)上,對外觀損壞較嚴(yán)重的橋梁做進(jìn)一步的橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測,其目的是深入了解橋梁結(jié)構(gòu)材料的工作狀態(tài)及潛在的不利影響,并預(yù)測發(fā)展趨勢,為判斷橋梁耐久性和可靠性提供技術(shù)依據(jù)。橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測的重點(diǎn)是橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕情況和混凝土強(qiáng)度檢測
(1)混凝土強(qiáng)度檢測
主要采用回彈法或超聲-回彈法進(jìn)行。
混凝土強(qiáng)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(nèi)聲速,再根據(jù)混凝土強(qiáng)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(guān)關(guān)系,推算混凝土強(qiáng)度。采用回彈法時(shí),要考慮碳化深度的影響?;炷翉?qiáng)度是進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)評(píng)定的重要指標(biāo)。
(2)鋼筋銹蝕檢測
其檢測內(nèi)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(huán)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(jié)果,綜合評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕狀況。其同樣是評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。
(3)鋼筋分布及混凝土保護(hù)層厚度檢測
結(jié)構(gòu)材料的檢測,是用各種專用儀器設(shè)備,對橋梁結(jié)構(gòu)的鋼筋和混凝土材料,進(jìn)行現(xiàn)場采樣、記錄檢測數(shù)據(jù),再依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及橋梁結(jié)構(gòu)材料的工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)定,同時(shí)對其原因進(jìn)行初步分析。
3.橋梁荷載試驗(yàn)(動(dòng)靜載試驗(yàn))
在對橋梁進(jìn)行了外觀病害檢查和結(jié)構(gòu)材料檢測之后,根據(jù)檢測結(jié)果,對破損嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)材料狀況差的橋梁進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)。其目的是通過對橋梁按設(shè)計(jì)荷載直接加載,測試橋梁在最不利荷載作用下的實(shí)際響應(yīng),以進(jìn)一步分析和了解橋梁的工作狀態(tài),從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力。
通過動(dòng)載試驗(yàn)可測定橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性參數(shù)和在動(dòng)力荷載作用下的強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng),確定橋梁在車輛荷載作用下的動(dòng)力效應(yīng)及使用條件。
靜載試驗(yàn)則根據(jù)不同橋型、不同設(shè)計(jì)荷載,按等效原則設(shè)計(jì)不同的加載工況,通過對橋梁實(shí)際加載,檢測橋梁最不利截面的變形和受力狀態(tài),從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的實(shí)際工作狀態(tài)和使用承載能力。
橋梁荷載試驗(yàn)的方法,是在橋梁結(jié)構(gòu)主要控制截面安裝各種傳感器,在規(guī)定荷載作用下,通過儀器記錄橋梁受力和變形數(shù)據(jù)。
橋梁荷載試驗(yàn)的實(shí)施分四個(gè)階段:方案設(shè)計(jì)階段、試驗(yàn)準(zhǔn)備階段、加載試驗(yàn)階段和分析報(bào)告階段。其內(nèi)容為:
(1)方案設(shè)計(jì)階段:通過資料分析和現(xiàn)場勘察,編寫出詳細(xì)的橋梁試驗(yàn)檢測方案,明確試驗(yàn)?zāi)康暮途唧w試驗(yàn)內(nèi)容,以指導(dǎo)橋檢。
(2)試驗(yàn)準(zhǔn)備階段:現(xiàn)場安裝各種傳感器和儀器設(shè)備。
(3)加載試驗(yàn)階段:加載試驗(yàn),采集數(shù)據(jù)。
(4)分析報(bào)告階段:數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和分析,編寫橋檢報(bào)告。
四、橋檢數(shù)據(jù)分析的結(jié)論及依據(jù)
橋檢數(shù)據(jù)分析的結(jié)論包括三方面:
1.對橋梁結(jié)構(gòu)材料狀況的評(píng)價(jià)結(jié)論
根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)材料的檢測結(jié)果,對橋梁結(jié)構(gòu)材料的現(xiàn)行狀況進(jìn)行分析,并給出明確的評(píng)定。其重點(diǎn)是混凝土強(qiáng)度、鋼筋銹蝕和橋梁外觀破損情況。
2.對橋梁承載力的評(píng)價(jià)結(jié)論
通過對橋梁的檢測和檢算,對橋梁的現(xiàn)行承載力進(jìn)行評(píng)定,給出明確的結(jié)論并分類。
3.對橋梁工作狀態(tài)的預(yù)測和建議
通過對橋梁現(xiàn)狀檢測結(jié)果的分析,對橋梁今后工作狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測,指出可能的發(fā)展趨勢,為今后橋梁養(yǎng)護(hù)提供建議。
五、橋梁檢測數(shù)據(jù)采集
橋梁檢測數(shù)據(jù),既是外業(yè)試驗(yàn)檢測的結(jié)果,也是分析報(bào)告的依據(jù)。檢測采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否,直接影響著橋檢的質(zhì)量。
為保證橋檢數(shù)據(jù)采集的可靠性,必須作到以下五個(gè)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(guī)程正確使用橋檢儀器設(shè)備;
4.要嚴(yán)格按照操作規(guī)程安裝各種傳感器;
5.試驗(yàn)過程中,按程序加載并讀取數(shù)據(jù),密切注意數(shù)據(jù)變化情況。
在實(shí)施橋梁檢測時(shí)要注意以下問題:
1.檢測抽樣
其包括試驗(yàn)檢測橋孔、試驗(yàn)斷面的選定及檢測抽樣數(shù)量。試驗(yàn)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(jié)構(gòu)病害具有代表性的橋跨。荷載試驗(yàn)斷面一般選取橋梁結(jié)構(gòu)主要受力控制斷面,如跨中、支點(diǎn)、1/4跨等部位。在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測時(shí),應(yīng)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(jìn)行抽樣檢測,檢測抽樣數(shù)量要按照各檢測項(xiàng)目的抽樣頻率進(jìn)行。
2.傳感器
橋檢數(shù)據(jù)是通過安裝在橋梁結(jié)構(gòu)各部位的傳感器采集的,因此傳感器質(zhì)量的好壞直接影響著對橋梁的評(píng)價(jià)。傳感器是數(shù)據(jù)采集的第一關(guān),其安裝位置和安裝質(zhì)量直接影響著橋檢數(shù)據(jù)的質(zhì)量,因此傳感器要嚴(yán)格按照橋檢方案確定的位置放線安裝,并嚴(yán)格按照操作規(guī)程和要求進(jìn)行作業(yè)。如粘貼應(yīng)變片時(shí),混凝土底面的平整和粘貼質(zhì)量、絕緣電阻等都十分關(guān)鍵,打磨底面、打底膠、貼片、量阻值、封膠等步驟必須逐步進(jìn)行,絕不能圖省事、省力而湊合。
3.儀器
試驗(yàn)檢測使用的儀器設(shè)備必須經(jīng)檢定合格才可使用。
4.信號(hào)線
所有試驗(yàn)用的信號(hào)電纜線,都必須編排線纜號(hào),并按線纜阻值分組使用。
5.加載車
試驗(yàn)用加載車都必須分別稱出每一個(gè)軸重,測量軸距;按規(guī)定停車到位;動(dòng)載試驗(yàn)時(shí)車速要準(zhǔn)確、穩(wěn)定。
6.放線
進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)橋面加載位置的劃線,一定要準(zhǔn)確無誤。
7.動(dòng)靜載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集
對橋梁動(dòng)靜載試驗(yàn)中出現(xiàn)的極值或異常值必須特別關(guān)注,對卸載后的橋梁結(jié)構(gòu)恢復(fù)數(shù)據(jù)也不能忽視,因?yàn)樗芊从吵鰳蛄航Y(jié)構(gòu)的彈性工作狀態(tài),所以應(yīng)保證穩(wěn)定讀數(shù)次數(shù)和時(shí)間能充分反映結(jié)構(gòu)的恢復(fù)情況。對動(dòng)靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集,一定要“穩(wěn)定第一”。此外,在加載試驗(yàn)時(shí),為防止數(shù)據(jù)不穩(wěn)、漂移,應(yīng)進(jìn)行預(yù)加載,等結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定后記錄完數(shù)據(jù),再進(jìn)行下一道工序,以確保橋檢數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。
8.環(huán)境影響
橋梁動(dòng)靜載試驗(yàn)檢測要注意試驗(yàn)環(huán)境影響因素,如荷載試驗(yàn)不允許試驗(yàn)場地周圍有大的震源,橋面上不允許有行人車輛通過,若實(shí)在無法避開,要做詳細(xì)記錄,數(shù)據(jù)處理時(shí)要注意剔除。靜載試驗(yàn)要求環(huán)境溫度變化要小,所以宜在夜間進(jìn)行。對于關(guān)鍵數(shù)據(jù),檢測時(shí)可采用不同設(shè)備同時(shí)測量,針對不同的結(jié)構(gòu)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(jù)橋梁實(shí)際情況,分別采用連通管、電測位移計(jì)和光電撓度計(jì)三種測量方法。通過實(shí)踐對比,我們感到電測位移計(jì)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(jì)可用于靜動(dòng)載試驗(yàn),但測點(diǎn)布置會(huì)受到一定限制。
六、橋檢費(fèi)用
橋檢費(fèi)用主要包括橋梁檢測費(fèi)用和橋梁檢測配合費(fèi)用兩部分。
1.橋梁檢測費(fèi)用
其包括檢測人員工資、儀器設(shè)備使用費(fèi)、各種配件材料費(fèi)、檢測工作用車費(fèi)、儀器檢定費(fèi)、咨詢費(fèi)、通訊費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)和方案報(bào)告編制費(fèi)等,約占總費(fèi)用的70%。
2.橋梁檢測配合費(fèi)用
其包括民工費(fèi)用、檢測腳手架費(fèi)、水電費(fèi)、交通配合費(fèi)、加載車費(fèi)和安全設(shè)施費(fèi)等,約占總費(fèi)用的30%。
由于每座橋的大小以及檢測環(huán)境各不相同,檢測項(xiàng)目也不同,因此檢測方案應(yīng)依據(jù)每座橋的檢測要求和檢測條件單獨(dú)編制。
七、幾點(diǎn)建議
1.建立橋梁動(dòng)態(tài)管理數(shù)據(jù)庫
實(shí)行橋梁動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理,建立規(guī)范的橋梁檢查工作制度,根據(jù)道路等級(jí)制定檢測計(jì)劃,每5年對全部橋梁檢查一遍,將檢測數(shù)據(jù)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫,以隨時(shí)掌握橋梁實(shí)際工作狀況。
2.用數(shù)據(jù)支持橋梁大修方案
對所有計(jì)劃大修工程的橋梁,在制定大修方案前必須進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)檢測,根據(jù)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果科學(xué)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(shí)踐,使我感到應(yīng)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(jìn)的儀器設(shè)備、橋梁數(shù)據(jù)分析軟件,不斷提高橋梁管理水平。
4.建立專業(yè)橋梁檢測隊(duì)伍
橋梁檢測是一項(xiàng)專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)含量高、責(zé)任重的工作,因此對橋檢人員素質(zhì)要求較高,既要有專業(yè)理論知識(shí),又要能實(shí)際操作,既要能吃苦,更要有責(zé)任心。所以要建立專業(yè)橋梁檢測隊(duì)伍,以確保橋梁檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
八、結(jié)語
總之,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)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(xué)的管理手段和方法,才能保證橋梁的安全。
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