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1 9 0 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 5 年7 月第 7 期 浅谈钢筋混凝土桥梁试验检测技术及其发展趋势 胡 升 ( 安徽省 交通 科学 研究 院 ，安徽 合肥 2 3 0 0 0 0) 摘要 ： 对 桥梁 无损检 测方 法进 行介绍 、 分 析 和评价 。对 桥梁荷 载试 验 的类别 、 动力 试验 和静 载试验 检 测方法 进行 了介 绍 。 阐述 了混凝 土桥梁 检测 技术发 展趋 势 。 关 键词 ： 桥梁试 验 ； 检测 技术 ； 发展趋势 中图分 类号 ： u 4 4 6 文献 标志码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 5) 0 7 0 1 9 0 0 2 0 引言 随着桥梁工程使用年限的不断增加 ，不可避 免地会受 到损伤 。造成损伤 的原 因可能是 自然环 境 、 自然灾害引起 的 ， 也可 能是人为 因素引起 的 。 在我 国交通建设快速发展下 ，交通运输量逐 渐增 加 ， 车辆 的载重和行车密度也 随之增加。在这种情 况下就会进一步加剧桥梁 的结构损伤 ，对桥梁 运 营 的安全性造成影响。为 了做好桥梁的改造 、 维修 和加固， 需要做好桥梁的检测工作。 1 桥梁无损检测分析与评价 1 1 桥梁无损检测方法介绍 ( 1 ) 非破损法。非破损法指的是将一些物理量 和混凝土的强度作为基础 ，在不破坏混凝土性 能 的基础上 ， 对这些 物理量进行测试 ， 并按照物理量 之间的关系对混凝土的强度进行推算。常见的方 法如成熟法、 射线吸收和散射法、 超声脉冲法等。 ( 2 ) 半破损法。半破损法是在不对构件承载力 造成影 响的基 础上 ， 对构件进行局部破坏性试验 ， 常见 的方法如拔 出法 、 钻芯法 、 射击法等。 ( 3 ) 无损检测法 。一般多使用超声法进行混凝 土的无损检测 ，当前利用超声法对 混凝 土 内部缺 陷进行检测时 ， 主要使用波幅 、 声 时 、 频率 、 波形等 参数对混凝土结合 面 、 混凝土 的裂缝情况 、 表面损 伤情况等进行判断 。超声波检测原理如 图 1所示 。 ( 4 ) 动力试桩法 。这种方法 主要 由大应变法和 小应 变法构成 。其 中大应变法 主要对单桩 的承载 力进行检测 ；小应变法 主要检测桩 身内部 是否有 缺陷存在 。此方法可 以比较准确地评价灌 注桩混 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 3 0 5 作者简 介： 胡升 ( 1 9 8 1 一) ， 男 ， 安徽 毫 州人 ， 工 程 师 ， 从事 桥 梁试 验检 测工 作 。 图 1 超声法检 测技术原 理图 凝土 的缩颈 、 离 析 、 孔洞 、 夹泥等 问题 ， 如果用 来检 测承载力 ， 误 差会 比较大。 1 2 桥梁无损检测的评价 桥梁表观检测包含 以下 几种情况 ，即测量 桥 梁整体与局部部件的几何尺寸 、检查和测量结 构 病害等。对于不同的桥型来说 ， 表观检测的侧重点 略有不 同。对于表观检测而言 ， 一定要达到可以定 量反映 出桥梁的结构情况 ，根据有关 的规定来衡 量桥梁技术的级别_ l J 。调查桥梁结构资料包含了桥 梁 的原结构设 计 、 施工 的技术 与过程 ， 还包括该 桥 梁维修保养的记载等 。检测材料指 的是检测桥梁 结构材料的损 伤情况。钢筋 混凝土桥梁检测 的时 候 ， 主要是对钢筋 和混凝土进行检测 ， 包含 了混凝 土的强度 、 表观及 内部缺 陷、 碳化深度 、 含碱 量 、 氯 离子的含量 、钢筋的锈蚀情 况 以及钢筋保护层 的 厚度等 。 桥 梁无 损检测 的长远发展 目标为表观检测 和 材料检测水平 的不 断进步 以及 相关仪器设备 的不 断更新 。在 国外许 多国家检 测仪器和有关技术 在 桥梁检测探究 领域 占有较 大的 比例 ，相继研 发出 电 、 雷达等相结合 的高 、 精 、 尖设备 。例如 ， 应 用于 检测桥 面的成像 系统 ，它就 是双频带红外线 自动 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5 年 7 月第 7期 城 市道桥 与 防洪 管理施工 1 9 1 温度的； 检测桥面板的探底雷达检测成像体系， 等 等。 2 桥梁荷载试验 荷载试验 是混凝土桥梁 检测 的关键 ，以下 4 种情况需要进行荷载试验： 第一 ， 大跨度的混凝土 桥 ， 特别是材料 、 结构和技术都采用新型技艺的； 第 二 ，需要 通行特种车辆的新 旧桥梁都需要进行 荷 载试验 ， 这样 可以确保桥梁 的安全 ， 一定要进行 等效荷载试验或者依据实际的荷载情况进行模拟 试验； 第三 ， 那些旧桥在改扩建 、 加固或修复以后 一 定要进行 鉴定性荷 载试 验 ，这样可 以检测 出桥 梁的效果 ； 第四， 那些修建历史久远 、 没有经过设 计和记载相关施工信息的桥梁 ，要想知道它们的 荷载情况 ， 就一定要进行荷载试验 。 2 1 荷载试验的类别和准备情况 ( 1 ) 荷载试验 的类别 ： 按照荷载性质 可 以分为 静载 、 动力两种荷载试验 ； 按照数 目和设 计标准值 可 以分为基础荷载 、轻荷载 和重荷载三 种荷载试 验情况 。本文主要是对静载和动力两种情 况进 行 详细阐述 。 ( 2 ) 荷载试验 的准备情况 ： 在进行荷 载试 验以 前一定要做好充分的准备工作，竭尽全力搜集有 关设计和施工方面 的材料 。为 了更好地进行荷 载 试验 ， 要安排测控点 ， 对所得数据进行对比分析， 做好前期准备工作。搜集的材料包含桥梁的几何 图形 、 高度 、 设 计标准 、 行 车情况 以及原 材料 的物 理性质等。如果有条件的话，可以从两方面来进 行：一方面从桥梁的设计单位那里获取桥梁的控 制截面计 算数据以及 桥梁结构的 自振情况 ；另一 方面 ，从 桥梁施工单位获取桥梁实际施工 的所有 情况 ， 特别是有关混凝土的相关信息。还要做好桥 梁 的实地 考察 工作 ，在 桥梁上标 明病害 的实 际情 况 ， 包 括病害 的程度 、 病 害的位置 等 ； 还要 对桥梁 位置 的交通 、 气候和供电情况进行全面掌握。所有 的情 况都会 给事先 做好 的试 验方案 带来影 响 ， 早 发现问题 ， 可以提前对方案进行修改， 做好试验准 备工作。 2 2 动力试验 桥梁结构 的动力 试验主要是对桥梁结 构的 自 振性能 、 车辆 动力荷载与桥梁结构 的联合 振动性能 进行探究， 测试得到的信息用来衡量桥梁结构的运 营情况 以及 承载特征。大家都清楚 ， 设计桥梁 的时 候一 定要对外界的强迫振动源予 以回避 ，例 如大 风 、 车辆 的速度和桥梁 结构 自振频率 相同 ， 不然会 产生较 大的共 振 ， 会对桥梁 的安全造成影 响【 。车 辆经过桥面 的时候 ，动应力 和动挠 度的数值达到 最大化 ， 这时候 的车速称之为 临界速度 ， 它会产生 共振从而使动力扩大效应得 到最 大化 ，对 桥梁 的 安全造成一定 的影 响。这种扩大效应一般会 用冲 击系数来代表。桥梁的动力试验以冲击系数为核 心 ， 动力试验包含下面两点。 ( 1 ) 对桥梁结构在车辆荷载情况下的强迫振动 特征进行 测试 ， 例 如动应力 、 动位移 、 强迫振 动频 率、 冲击系数等。 ( 2 ) 对桥梁结构的 自振特征进行测试 ， 例如阻 尼特性 、 振型和频率等。桥梁结构的动力测试情况 为先由桥梁结构产生振动，再由仪器将桥梁结构 自振曲线进行记录，最后使用专业的快速傅立叶 转换仪器来进行振动特性的分析。模拟外界对桥 梁结构的动力激振包含脉动激振、稳态激振两种 情况。脉动激振直接使用外界随机振源， 而稳态激 振是 由一辆 或者几辆满载 车辆 以不一样 的速度在 桥上制动或者是从桥面上通过【 3 _ 。随着动力分析设 备技术的不断进步，经验丰富的工程师可以直观 地对输出结果进行分析 ，然而理论分析会与实际 情况有所不同。动力试验进行的时候 ， 标准的容许 值要大于最低标准限值、动挠度和桥梁结构控制 截面上测量得到 的最大动应力 ，不然会 损坏到桥 梁结构 。 2 3 静载试 验检测法 静载 试验 检测法 就是对 桥梁 实施静 载试验 ， 对桥梁结构 的有关参数进行量测 ，影响桥梁结构 的参数有裂缝、 应变、 挠度和变形等。静载试验可 以对这些参数进行检测 ， 对 桥梁结构 的抗裂性 能 、 刚度和强度等进行分析，从而对桥梁的承载力进 行判断。桥梁静载试验 的内容包括 以下 5点 。 ( 1 ) 桥梁结构的侧 向挠度 、 扭转变形和竖 向挠 度。每一个跨度里包含 3 个检测点， 从而获取挠度 和变形的最大值 ， 还要观测支座的下沉值。 ( 2 ) 对控制截面的应力分布情况进行记录， 获 取偏 载的特征和最 大值 。控制截 面上 要选取 5个 测试点 ， 包含 了截面突变处 、 上缘和下缘 4 1 。有 的桥 梁结构需要检测支点和支点四周 、横隔板四周的 剪应力 、 主拉应力等 ， 这时候一定要将应变计转换 成应变化。 ( 3 ) 支座 的沉 降 、 转 角和伸 缩 ， 桥 梁墩柱 的转 角和位移。 ( 4 ) 对于裂纹进行仔 细检查 ， 裂纹 刚出现的时 候做 好荷载 值 的记 录 ，对 于裂纹 出现的大小 、 长 度 、 位置 以及卸载后恢复 的情况做好详细的记录 。 假如桥梁结构 的控制面 出现变形 、 裂纹延伸 ， 在 没 ( 下转第 1 9 8页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 9 8 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 5 年 7月第 7 期 4 3 注重结构和构件选型 尽可能的使用箱形截面，提高结构的整体刚 度 ， 减少疲 劳振动 。尝试一个全预应力结构 ， 对 主 桥结构的垂直和水平构件施加预应力 ，防止结构 性裂缝。构件断面设计 中， 钢筋间距应适 当加强振 动 的混凝土骨料粒度分 布 、 密度和强度 ， 混凝土棱 角的外观断面也应适当增加密度 和强度 。在桥梁 结构上应设置一个防渗透、抗剪切和拉伸的防水 层。防水涂层与沥青混凝土铺装层两者之间的附 着力不应小于沥青混凝 土路面和钢筋 混凝土桥之 间的附着力 。此外 ， 在桥 面铺装 的顶面 ， 尤其是连 续梁 的负弯矩截面 ， 应该设置防水层 。为了避免梁 内的水渗透 ，排水设计 应在伸缩缝 的设计细节进 行加强。 5 结语 通过上文 的论述 ，我们 可以知道市政道路和 桥梁设计不仅是经济发展的一个组 成部分 ，同时 也要考虑许 多质量方 面的因素 。其 中， 耐久性 和安 全性是其核心内容 ，此外要尽可能避免城乡道路 规划的高密度。本文 对市政道路 和桥梁设计的耐 久性和安全性进行简要分析 ，旨在促进道路和桥 梁建设的科学化 。桥梁结构设计 的问题主要集 中 在缺乏完善性 ， 从而耐 久性也受 到制 约。为此 ， 在 今后 的设计施工过程 中，首先要确保桥梁设计有 足够的安全性结构技术验证。系统化的技术复核 ， 是确保建设质量的重要内容。其次， 设计人员要根 据实际情况做出适当调整，以确保道路和桥梁的 质量， 提高桥梁结构的耐久性和安全性。 参考文献 【 1 马军海 基于全寿命的桥梁设计过程及其在混凝土连续梁桥中 的应 用 D】 同济大学 ， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 1 - 3 【 2 】马军海 基 于全 寿命 的桥 梁设计 过程 及其在 混凝 土连续 粱桥 中 的应用【 D 同济大学 ， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 4 4 4 6 3 】陈生年 简支变 连续 自应力 法加 固 旧桥 的数值 分析 研 究 D 】 大 连理 工大学 ， 2 0 1 0 ( 9 ) ： 1 6 1 1 6 4 4 何恭 茂 对 住宅建 筑 给排水 设 计 的分析 J J 广东 科 技 ， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 1 1 一】 8 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 弋 七 七 七 七 七 七 七 七 七 专 t 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 专七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 电 七 七 七七 电 七 七 七 七 七 电 七 七 | 七 七 电 七 七 七 电 电 七 t ( 上 接 第 1 9 1页 ) 有达到荷载最大值以前 ，但已经达到设计标准值 时， 应该立即停止加载 ， 此时对裂纹的延伸情况进 行观测 ， 并将设备仪器和工作人员全部撤离 。 3 混凝土桥梁检测技术的发展 在 国外 ，伴 随着混凝土桥梁检测 技术的不断 进步 ，为了使大量 的维修经 费得 到更加合 理的使 用 ，桥梁管理部门把过 去的桥梁检测 信息 和工程 紧密结合在一起 ， 使得错误的信息一目了然， 这就 是贝叶斯预测技术嘲 。 在先验信息和工程评价的基 础之上 ， 对桥梁 的衰变情况进行事先的推测 ， 将先 进 的检测信息填充到桥梁管理体系 中来 ，为今后 的桥梁检测工作提供便利 。日前 ， 上海创建 了桥梁 管理体 系 ，使用模拟数学概念经过对桥梁不 同构 成部分的评价来做出相应的处理 ，最后使用电脑 将桥梁 的缺损情况汇总 出来 ，这样就可 以充分显 现 出桥梁检测的安全性和可靠性 。 4 结语 总而言之 ，我国当前桥梁检测还有一些问题 存在 ， 随着科学技术的不断发展 ， 桥梁 检测技 术也 会不断成熟 ， 逐渐完善。只有不断对桥梁检测技术 进行完善 ， 才可 以更加准确得 出桥梁检测结果 ， 从 而更好地完成桥梁的维护工作。 参考 文献 【 1 刘沐宇， 袁卫国 桥梁无损检测技术的研究现状与发展 中外 公 路， 2 0 0 2 ( 6 ) ： 1 3 5 1 3 9 2 张奔牛， 李星星， 宋军， 等 激光投射式位移传感技术在桥梁挠度 检测中的应用研究 J J 传感技术学报， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 7 8 7 9 3 林 俊， 姜 小磊 公 路桥 梁试验 检测 技术 及应 用研 究 J 交 通世 界 ( 建养 机 械) ， 2 0 1 3 ( 1 2 ) ： 1 5 6 1 5 7 4 】 宋来平 浅谈如何提高公路桥梁试验检测水平 J 1 科技创新与应 用 ， 2 0 1 3 ( 3 4 ) ： 4 2 1 4 2 2 5 连启滨， 杨玮， 冯江 不中断交通的桥梁试验方法初探 J 1 公路交 通技术， 2 0 0 5 ( S 1 ) ：6 7 6 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m