邱愉明

摘 要：橋梁結(jié)構(gòu)除了會(huì)受到自然因素的影響還會(huì)受到人為因素的影響，橋梁結(jié)構(gòu)的安全性一直重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)橋梁的檢測(cè)目前已經(jīng)成為了重要的研究課題。為此針對(duì)橋梁的檢測(cè)，文章首先分析了對(duì)其進(jìn)行研究的必要性，然后簡(jiǎn)單介紹了橋梁的外觀檢測(cè)內(nèi)容及常用的橋梁檢測(cè)技術(shù)，最后文章著重對(duì)橋梁的靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：橋梁;靜力荷載;動(dòng)力荷載;試驗(yàn)檢測(cè)

中圖分類號(hào)：U446.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

時(shí)代發(fā)展的過(guò)程中，科學(xué)技術(shù)水平也在隨之逐步提高，人民對(duì)于生活質(zhì)量以及生活環(huán)境也就提出了更高的要求。公路建設(shè)一直是我國(guó)的重點(diǎn)建設(shè)行業(yè)，橋梁作為道路的一部分，是公路建設(shè)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也是安全出行的重要保障。由于橋梁工程長(zhǎng)期暴露于外部環(huán)境中，其結(jié)構(gòu)會(huì)受到自然環(huán)境及人為因素等多方面的影響[1]。同時(shí)由于汽車的數(shù)量在不斷的增長(zhǎng)，車輛的載重也在不斷的提高，所以也就會(huì)對(duì)道路的運(yùn)輸能力提出更高的要求。車輛數(shù)量與載重的加大也就會(huì)加速橋梁構(gòu)件與材料損壞，橋梁的承載能力也會(huì)隨之降低、運(yùn)營(yíng)時(shí)間縮短，橋梁的安全受到威脅。因此就需要對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)橋梁的實(shí)際狀況進(jìn)行綜合、正確的評(píng)定，掌握橋梁在使用過(guò)程中的實(shí)際工作狀態(tài)，對(duì)可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題進(jìn)行檢查。我國(guó)目前已經(jīng)意識(shí)到了橋梁檢測(cè)的重要性，加大了對(duì)橋梁檢測(cè)技術(shù)以及檢測(cè)設(shè)備的研究，同時(shí)著手制定完善相關(guān)的規(guī)范，建立起健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)橋梁展開(kāi)檢查和養(yǎng)護(hù)[2]。

1 橋梁外觀檢查與常用檢測(cè)方法

1.1 橋梁外觀檢查

橋梁需要檢測(cè)的項(xiàng)目眾多，而橋梁外觀檢查和荷載試驗(yàn)則是其中最為重要的兩個(gè)部分。通過(guò)對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)，能夠評(píng)估橋梁的安全系數(shù)，判斷運(yùn)輸量能否滿足要求，與此同時(shí)還能對(duì)橋梁的養(yǎng)護(hù)以及維修提出更為合理科學(xué)的建議，從而提高其耐久性及運(yùn)營(yíng)時(shí)間。對(duì)橋梁運(yùn)行狀況及工作性能進(jìn)行了解，首先需要對(duì)外觀進(jìn)行檢查，對(duì)橋梁的受損情況先進(jìn)行簡(jiǎn)單、快速、初步的判斷，之后再對(duì)關(guān)鍵的部位與結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)[3]。橋梁的檢查需要具有系統(tǒng)性，檢查的過(guò)程需要有次序，檢查時(shí)要分部位進(jìn)行。目前主要將外觀檢查分為橋面系、上部結(jié)構(gòu)以及下部結(jié)構(gòu)三個(gè)部分。橋梁的外觀檢查內(nèi)容如下圖1所示。

在橋梁外觀檢查中，首先需要觀察橋面是否存在裂縫、滲漏水的情況，以及橋面的破損程度、出現(xiàn)的病害。在檢查的過(guò)程首先需要判斷橋面鋪裝的類型，混凝土橋面和瀝青橋面之間所存在的病害差別也較大。之后是對(duì)伸縮縫的檢查，通常采用目測(cè)的方法，觀察伸縮縫的破損、變形、脫落以及漏水程度。伸縮縫受到破壞，其中主要的原因就是錨固件損壞、伸縮縫自身受到破壞以及接頭部分的填筑材料不平整。然后需要對(duì)排水設(shè)施的完好程度進(jìn)行檢查，橋面排水設(shè)施一旦損壞就會(huì)導(dǎo)致路面形成大量的積水，一方面會(huì)在下雨時(shí)引起車輛滑移，另外一方面還會(huì)影響橋梁的耐久性。最后則是檢查人行道與護(hù)欄是否有損壞，連接處是否有掉落。上部結(jié)構(gòu)的檢查主要是針對(duì)非正常變形、震動(dòng)、擺動(dòng)的觀測(cè)。

1.2 橋梁檢測(cè)常用方法

橋梁的檢測(cè)目前常用的方法包括了無(wú)損檢測(cè)、半損檢測(cè)、綜合檢查以及荷載試驗(yàn)。針對(duì)混凝土強(qiáng)度及內(nèi)部缺陷的檢測(cè)主要應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)法、半損檢測(cè)法以及綜合檢測(cè)法。無(wú)損檢測(cè)法對(duì)橋梁的損傷很小可以忽略不計(jì)，主要是通過(guò)運(yùn)用聲、溫、光、磁以及射線等方式來(lái)對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)估混凝土強(qiáng)度、碳化深度以及內(nèi)部鋼筋的銹蝕程度[4]。其中混凝土強(qiáng)度的無(wú)損檢測(cè)主要是通過(guò)回彈法以及超聲-回彈綜合法進(jìn)行檢測(cè)。碳化深度則是應(yīng)用酸堿指示劑來(lái)測(cè)定，通過(guò)在測(cè)區(qū)鑿出小孔，滴入試劑，根據(jù)實(shí)際試劑顏色的變化對(duì)碳化的深度進(jìn)行判斷。鋼筋的銹蝕則主要是運(yùn)用了電化學(xué)的測(cè)定手段，根據(jù)鋼筋銹蝕電流與混凝土的電阻率來(lái)反映出混凝土的導(dǎo)電性，進(jìn)而對(duì)鋼筋的銹蝕程度進(jìn)行評(píng)估。通常而言，所表現(xiàn)的電阻率越大，鋼筋銹蝕的速度也就會(huì)越慢。幾種檢測(cè)方法相比較而言，荷載試驗(yàn)法能夠更加客觀的對(duì)橋梁的真實(shí)情況作出評(píng)估。荷載試驗(yàn)分為動(dòng)載試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)兩種形式，需要根據(jù)橋梁的實(shí)際狀況以及要檢測(cè)的內(nèi)容來(lái)選擇荷載方式。靜載試驗(yàn)首先需要選定檢測(cè)位置，在固定的位置處通過(guò)施加靜荷載得到靜應(yīng)變、位移以及裂縫等數(shù)據(jù)。通過(guò)靜載試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)蛄旱脑O(shè)計(jì)以及施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)理論以及計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證。而動(dòng)載試驗(yàn)施加的動(dòng)力荷載，對(duì)橋梁所受到的沖擊力以及振動(dòng)影響作出評(píng)估，檢測(cè)橋梁的振動(dòng)參數(shù)以及動(dòng)力特性。

2 靜載試驗(yàn)

橋梁的靜荷載試驗(yàn)是在橋梁特定的部位進(jìn)行，通過(guò)施加靜荷載從而獲得橋梁結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)變、位移以及裂縫等參數(shù)，對(duì)橋梁的運(yùn)行狀況和承載能力做出分析。進(jìn)行靜載試驗(yàn)，首先需要對(duì)橋梁的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，為試驗(yàn)提前做好準(zhǔn)備工作。這個(gè)過(guò)程需要收集橋梁的設(shè)計(jì)資料，分析計(jì)算相關(guān)理論，制定試驗(yàn)計(jì)劃，試驗(yàn)前現(xiàn)場(chǎng)工作準(zhǔn)備。之后則是對(duì)橋梁的加載以及卸載，該步驟是整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程的核心步驟，通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載來(lái)記錄其撓度和應(yīng)變等。最后一步則是對(duì)試驗(yàn)結(jié)果以及靜載下的模型進(jìn)行計(jì)算分析。

靜載試驗(yàn)選擇的過(guò)程中需要考慮到所選擇對(duì)象的受力狀態(tài)是最不利情況下的橋跨，且受損較為嚴(yán)重，同時(shí)還需要方便安裝腳手架、布設(shè)測(cè)點(diǎn)、安全進(jìn)行加載試驗(yàn)并觀測(cè)。內(nèi)力峰值通常都會(huì)出現(xiàn)在控制截面處，因此這也是靜載試驗(yàn)中需要著重觀察的位置。對(duì)于連續(xù)梁橋控制截面通常選在中跨跨中、中支點(diǎn)、近中支點(diǎn)的邊跨跨中。測(cè)點(diǎn)的布設(shè)位置需要能夠方便操作，通常選在橋梁結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)變以及撓度處。對(duì)于加載的設(shè)備常用的就是重載汽車、重物加載以及專用加力架。在加載和卸載的過(guò)程中需要分級(jí)遞加或者遞減，在正式進(jìn)行加載之前，首先需要進(jìn)行預(yù)加載，通過(guò)預(yù)加載來(lái)對(duì)試驗(yàn)儀器進(jìn)行調(diào)試，排除加載過(guò)程中可能存在的問(wèn)題。而面對(duì)橋梁病害較為嚴(yán)重的情況，靜荷載在加載的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡可能的減少荷載的增加幅度。

根據(jù)荷載試驗(yàn)?zāi)軌虻玫较嚓P(guān)的實(shí)測(cè)值，而進(jìn)行數(shù)值模擬能夠得到相關(guān)的模擬數(shù)值，將兩項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而能夠?qū)蛄旱墓ぷ鳡顟B(tài)和性能進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。將試驗(yàn)荷載作用下測(cè)量的彈性變位（或應(yīng)力）值與模型在試驗(yàn)荷載作用下所計(jì)算出的變位（或應(yīng)力）值的比值作為該測(cè)點(diǎn)的效應(yīng)校驗(yàn)系數(shù)，當(dāng)該系數(shù)等于1時(shí)，說(shuō)明實(shí)測(cè)值與模型的計(jì)算值較為符合;當(dāng)該系數(shù)小于1時(shí)，說(shuō)明橋梁結(jié)構(gòu)的工作性能較好;而當(dāng)該系數(shù)大于1時(shí)，則說(shuō)明該橋梁的工作性能較差，安全性較低。

3 動(dòng)載試驗(yàn)

橋梁除了會(huì)受到恒載作用，此外還會(huì)受到動(dòng)荷載的作用，其中主要包括了車輛荷載以及人群荷載、風(fēng)荷載、環(huán)境因素影響等，其中影響最為頻繁的因素是車輛荷載。因此在橋梁的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)階段都需要進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)估。

所謂的動(dòng)載試驗(yàn)，首先需要應(yīng)用特殊的辦法來(lái)引起橋梁產(chǎn)生振動(dòng)，之后再通過(guò)儀器對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、加速度、動(dòng)撓度、阻尼比等進(jìn)行測(cè)定，從宏觀的角度對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀況作出判定。與靜載試驗(yàn)相似，動(dòng)載試驗(yàn)也需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)準(zhǔn)備、進(jìn)行試驗(yàn)以及對(duì)比總結(jié)三個(gè)階段。橋梁進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)的檢測(cè)原理如圖2所示。

自振、強(qiáng)迫振動(dòng)與脈動(dòng)是橋梁激振最為常用的方式。自振法加卸載過(guò)程較為突然，橋梁本身也會(huì)因此產(chǎn)生具有阻尼的自由衰減振動(dòng)，通過(guò)此種方式獲取橋梁衰減振動(dòng)曲線。與自振法不同，強(qiáng)迫振動(dòng)法是通過(guò)對(duì)橋梁施加不同振動(dòng)頻率的激振力，引發(fā)橋梁產(chǎn)生不同的強(qiáng)迫振動(dòng)，進(jìn)而評(píng)判橋梁的動(dòng)力特性。脈動(dòng)法需要借助相關(guān)儀器來(lái)獲取橋梁的脈動(dòng)圖，通過(guò)脈動(dòng)圖來(lái)分析橋梁的結(jié)構(gòu)特性。動(dòng)載試驗(yàn)之前也需要進(jìn)行相關(guān)的準(zhǔn)備工作，封閉橋梁，減少車輛、人員等因素對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生影響與干擾。車輛會(huì)對(duì)橋梁產(chǎn)生動(dòng)態(tài)形式的作用力，在這個(gè)過(guò)程中橋梁也會(huì)因此受到靜應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)力的綜合作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，橋梁檢測(cè)在橋梁運(yùn)營(yíng)及維護(hù)的過(guò)程中有著十分重要的作用，能夠及時(shí)的對(duì)橋梁的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)做出評(píng)估，減小了安全隱患。文章對(duì)橋梁檢測(cè)的必要性進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，同時(shí)介紹了橋梁外觀檢查的方法和常用的檢測(cè)技術(shù)，最后分別從靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)對(duì)橋梁檢測(cè)進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

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