馮 樹

(中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 710075)

1 工程概況

伊犁河大橋建設(shè)于市政主干道，總長309 m，主橋為九跨空腹式鋼筋混凝土板拱?？鐝綖?1.74 m，矢跨比1/6，跨徑布置為9×31.74 m。橋梁所在道路交叉口2處，并分別在該段起終點設(shè)置十字交叉。

拱橋同其他橋梁一樣，也是由橋跨結(jié)構(gòu)(上部結(jié)構(gòu))及下部結(jié)構(gòu)兩大部分組成。拱圈是拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)，由于拱圈是曲線形，一般情況下車輛都無法直接在弧面上行駛，所以在橋面系與拱圈之間需要有傳遞壓力的構(gòu)件或填充物，以便車輛能在平順的橋面上行駛。橋面系和這些傳力構(gòu)件或填充物統(tǒng)稱為拱上結(jié)構(gòu)或拱上建筑。橋面系包括行車道、人行道及兩側(cè)的欄桿或砌筑的矮墻(又稱雉墻)等構(gòu)造。拱橋的下部結(jié)構(gòu)由橋墩、橋臺及基礎(chǔ)等組成，用以支撐橋跨結(jié)構(gòu)至地基，并與兩岸路堤相連接。

2 公路橋梁檢測的意義和必要性

公路橋梁建設(shè)工作中除了選擇合適的技術(shù)外，科學(xué)的檢測方式也尤為關(guān)鍵，是路橋施工質(zhì)量的重要保證，并與施工效率、施工成本等方面息息相關(guān)[1]。公路橋梁建設(shè)周期較長，含原材料采購、設(shè)備管理、現(xiàn)場施工等方面，檢測工作應(yīng)深入到各環(huán)節(jié)之中，全方位保證各處的質(zhì)量，以便給公路橋梁的開展創(chuàng)造良好條件。橋梁檢測工作具有必要意義，其與施工等環(huán)節(jié)具有同等地位，提高施工質(zhì)量也必須依賴于科學(xué)的檢測技術(shù)而實現(xiàn)。

1)全面確保路橋施工質(zhì)量。基于對各施工環(huán)節(jié)的檢測，能夠為實際施工提供可靠的指導(dǎo)，創(chuàng)造安全的施工環(huán)境，打造高品質(zhì)橋梁工程。從工程建設(shè)狀況來看，路橋工程中質(zhì)量問題普遍存在，在其影響下又進(jìn)一步引發(fā)安全事故，威脅到人員的人身安全且伴隨負(fù)面社會影響，甚至對城市化建設(shè)帶來阻礙。鑒于此，有必要采取科學(xué)的檢測技術(shù)，將其作為路橋施工的質(zhì)量“保護(hù)傘”。

2)減少施工成本?，F(xiàn)階段公路橋梁的構(gòu)成較為復(fù)雜，伴隨其技術(shù)水平的持續(xù)提高，選擇先進(jìn)的技術(shù)并配套高精度儀器具有必要性，嚴(yán)格依據(jù)規(guī)程完成檢測工作。做好上述工作后可顯著加快施工進(jìn)度，從而減少在人工等多方面的成本投入，提供工程項目的效益性。

3)提高施工效率。基于合適的檢測技術(shù)可以幫助施工人員更為準(zhǔn)確地掌握施工情況，以便給后續(xù)環(huán)節(jié)的施工作業(yè)提供指導(dǎo)，以高效的方式完成各環(huán)節(jié)施工。

3 公路橋梁檢測技術(shù)的應(yīng)用

3.1 地基與基礎(chǔ)檢測技術(shù)

公路橋梁具有穩(wěn)定性的前提在于地基和基礎(chǔ)施工質(zhì)量足夠優(yōu)良，從而承受上部產(chǎn)生的荷載，應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的特點選擇與之相適應(yīng)的檢測技術(shù)。樁基礎(chǔ)是全橋的重要組成部分，檢測工作主要圍繞其完整性而展開，現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的有低應(yīng)變檢測技術(shù)，其基本操作是敲擊樁頂，所產(chǎn)生的應(yīng)力波會發(fā)生傳播并到達(dá)樁端處，形成反射后由速度傳感器(設(shè)置于樁頂處)接收?；诘蛻?yīng)變檢測技術(shù)的應(yīng)用可實現(xiàn)對樁結(jié)構(gòu)缺陷的準(zhǔn)確捕捉與定位，且所用的低應(yīng)變檢測儀在實際操作中更為簡單、易于攜帶，覆蓋的信號范圍較寬，存在特殊需求時可擴展成無線采集模式，為檢測工作提供更多的便捷。此外，聲波透射法也具有較好的應(yīng)用效果，預(yù)埋聲測管是重要環(huán)節(jié)，利用該裝置發(fā)射聲波，向結(jié)構(gòu)中傳導(dǎo)后再接收，從中掌握聲波在樁結(jié)構(gòu)傳播過程中的聲學(xué)參數(shù)情況，明確其變化規(guī)律，以實現(xiàn)對樁身完整性的準(zhǔn)確檢測。從聲波透射檢測的應(yīng)用特點來看，所需的設(shè)備體積小，更便于攜帶和檢測，操作流程精簡，所得檢測數(shù)據(jù)可較好地反映樁結(jié)構(gòu)的實際情況。

3.2 公路橋梁現(xiàn)澆施工支架安裝質(zhì)量檢測技術(shù)

現(xiàn)澆支架施工質(zhì)量對全橋的整體品質(zhì)具有重要影響，其中最為關(guān)鍵的是支架安裝作業(yè)，為確保其具有穩(wěn)定性需在正式施工前展開分析，掌握其強度與穩(wěn)定性情況，并將支架設(shè)置方案交給專業(yè)人員評估[2]。實際施工中以支架安裝方案為基本依據(jù)，有序完成各環(huán)節(jié)施工。結(jié)束支架安裝后為之適配相應(yīng)的配套裝置，如剪力桿、橫梁。根據(jù)現(xiàn)階段的行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，支架性能檢測所用設(shè)備為傳感器，將其設(shè)置于支架上從而掌握各構(gòu)件(鋼管)的實際使用情況，如應(yīng)變、位移等；此外加速度傳感器也是較為合適的儀器，其主要作用在于檢測以支架頻率為代表的相關(guān)動力參數(shù)。

3.3 拱架及主拱圈監(jiān)測

在拱架拼裝后粘貼應(yīng)變計并進(jìn)行初始數(shù)據(jù)采集，綁扎鋼筋后與混凝土分段澆筑后都需繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，直至主拱圈澆筑完成，拱架卸落后停止拱架的形變監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)來分析鋼拱架的受力和主拱圈的受力，振弦式應(yīng)變計主要由左右端安裝支座、鋼弦和線圈組成，當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物發(fā)生應(yīng)變時，振弦式應(yīng)變計左右端安裝支座產(chǎn)生相對位移并傳遞給鋼弦，使鋼弦受力發(fā)生變化，從而改變鋼弦的固有頻率，測量儀表輸出脈沖信號通過線圈激振鋼弦并檢測出線圈所感應(yīng)信號的頻率，振動頻率的平方正比于應(yīng)變計的應(yīng)變，經(jīng)換算得到被測結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量。

1)拱架吊裝時的監(jiān)測。吊裝過程中，在兩岸的中軸線上適當(dāng)高程位置各設(shè)一個鋼拱架軸線觀測站，觀測本岸吊裝鋼拱架節(jié)段頂面軸線，確保其頂面順直，以便后續(xù)更好地開展施工，如發(fā)現(xiàn)其高程有參差不齊應(yīng)及時通知現(xiàn)場并調(diào)整。

2)拱架安裝完畢后的監(jiān)測。

(1)應(yīng)力監(jiān)測。拱架安裝完畢并且加固后，在拱腳鉸座部位、L/8、L/4、3L/4、L/2處安裝應(yīng)變計，見圖1。安裝完成后記錄應(yīng)變計安裝信息，如儀器編號、安裝日期、測點編號等；24小時后，在被測結(jié)構(gòu)物無外界因素影響下，用手簿讀取表面應(yīng)變計數(shù)據(jù)，每個應(yīng)變計共讀取5組數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)波動2Hz以內(nèi)則取其平均值作為安裝初始值記錄。

圖1 拱腳處的受力監(jiān)測

(2)位移及沉降監(jiān)測。在拱架、雙拼工字鋼及拱座兩側(cè)布置監(jiān)測點，采用全站儀進(jìn)行位移及沉降監(jiān)測，記錄坐標(biāo)及高程。

(3)主拱圈應(yīng)力監(jiān)測。按照設(shè)計方案確認(rèn)內(nèi)埋應(yīng)變計測點位置；利用扎帶把內(nèi)埋式應(yīng)變計沿著平行于拱圈應(yīng)變監(jiān)測方向綁扎至測點位置鋼筋上；安裝完成后及時記錄內(nèi)埋式應(yīng)變計編號與測點位置編號的對應(yīng)關(guān)系，見圖2；在混凝土澆筑振搗時，內(nèi)埋應(yīng)變計安裝位置半徑0.5 m范圍內(nèi)禁止用機械振搗，應(yīng)采用人工振搗；記錄應(yīng)變計安裝信息，如儀器編號、安裝日期、測點編號等；每天早晨8點采集各內(nèi)埋應(yīng)變計5組數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)波動2Hz以內(nèi)則取其平均值作為安裝初始值記錄。

圖2 內(nèi)埋應(yīng)變計安裝點位平面示意圖(單位：m)

(4)主拱圈沉降監(jiān)測。混凝土澆筑完成后的觀測：混凝土澆筑完成后，在主拱圈混凝土頂面縱向每3 m一個斷面(橫向為左、中、右三個點)，進(jìn)行主拱圈混凝土的位移監(jiān)控；待主拱圈混凝土與拱架底模完全脫離后，加大主拱圈監(jiān)控點的監(jiān)測頻率，確保主拱圈無異常變化后方可繼續(xù)進(jìn)行拱架的卸落；對拱架卸落時加大監(jiān)測頻率，保證安全施工。在拱架預(yù)壓、拱圈混凝土澆筑、拱架卸落的全過程，安排專人用儀器觀測其高程、平面位置的變化情況，并詳細(xì)記錄，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即停止施工，采取可靠措施進(jìn)行補救，確保工程質(zhì)量和施工安全。

3.4 公路橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)特性及幾何參數(shù)檢測技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)是構(gòu)成橋梁整體的關(guān)鍵，其具備的力學(xué)特性以及幾何參數(shù)等都將對全橋使用情況帶來直接影響，同時該指標(biāo)也直接反映出橋梁施工質(zhì)量情況[3]。

現(xiàn)階段主要有兩類檢測方法：一是以鉆孔取芯法，二是以回彈法為代表的新型無損檢測法。在混凝土收縮徐變等因素的影響下，預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)特點發(fā)生變化，主要表現(xiàn)為應(yīng)力分布的改變。針對混凝土承載能力的檢驗，較為典型的是荷載試驗方法，但局限之處在于難以準(zhǔn)確呈現(xiàn)整體應(yīng)力水平。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了應(yīng)力釋放法，則核心在于選擇存在初始約束應(yīng)力的構(gòu)件，對其采取切割處理措施，從而實現(xiàn)應(yīng)力的合理釋放；此后再對比分析處理前后構(gòu)件的應(yīng)變情況，從而掌握構(gòu)件應(yīng)力狀態(tài)。

結(jié)構(gòu)剛度也是衡量橋梁質(zhì)量的重要指標(biāo)，其主要指的是橋梁抵抗活載的變形能力，如主梁撓度、塔頂變形等，部分情況下還會考慮主梁橫、縱向變位情況。橋梁撓度檢測中所用設(shè)備豐富，其中接觸式撓度計主要應(yīng)用場景為橋下?lián)隙葴y試，而諸如激光撓度儀等則是實現(xiàn)對橋面撓度檢測的重要設(shè)備?？v觀橋梁撓度測量的發(fā)展趨勢，其逐步融入了數(shù)字圖像技術(shù)，可有效對比結(jié)構(gòu)變形前后的具體情況，省去了傳感器的安裝作業(yè)，精度更高、操作更為便捷。

4 結(jié)束語

公路橋梁建設(shè)工作中，選擇合理的檢測技術(shù)是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵，本文則圍繞現(xiàn)階段較常見的公路橋梁檢測技術(shù)展開探討，總體而言檢測技術(shù)水平逐步趨于成熟，但依然有較大進(jìn)步空間，值得工程人員在此方面做深入的研究，提出更為可行的方法。

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