淺談鋼筋混凝土橋梁試驗檢測技術及其發展趨勢

胡 升

（安徽省交通科學研究院，安徽合肥 230000）

0 引言

隨著橋梁工程使用年限的不斷增加，不可避免地會受到損傷。造成損傷的原因可能是自然環境、自然災害引起的，也可能是人為因素引起的。在我國交通建設快速發展下，交通運輸量逐漸增加，車輛的載重和行車密度也隨之增加。在這種情況下就會進一步加劇橋梁的結構損傷，對橋梁運營的安全性造成影響。為了做好橋梁的改造、維修和加固，需要做好橋梁的檢測工作。

1 橋梁無損檢測分析與評價

1.1 橋梁無損檢測方法介紹

（1）非破損法。非破損法指的是將一些物理量和混凝土的強度作為基礎，在不破壞混凝土性能的基礎上，對這些物理量進行測試，并按照物理量之間的關系對混凝土的強度進行推算。常見的方法如成熟法、射線吸收和散射法、超聲脈沖法等。

（2）半破損法。半破損法是在不對構件承載力造成影響的基礎上，對構件進行局部破壞性試驗，常見的方法如拔出法、鉆芯法、射擊法等。

（3）無損檢測法。一般多使用超聲法進行混凝土的無損檢測，當前利用超聲法對混凝土內部缺陷進行檢測時，主要使用波幅、聲時、頻率、波形等參數對混凝土結合面、混凝土的裂縫情況、表面損傷情況等進行判斷。超聲波檢測原理如圖1所示。

（4）動力試樁法。這種方法主要由大應變法和小應變法構成。其中大應變法主要對單樁的承載力進行檢測；小應變法主要檢測樁身內部是否有缺陷存在。此方法可以比較準確地評價灌注樁混凝土的縮頸、離析、孔洞、夾泥等問題，如果用來檢測承載力，誤差會比較大。

圖1 超聲法檢測技術原理圖

1.2 橋梁無損檢測的評價

橋梁表觀檢測包含以下幾種情況，即測量橋梁整體與局部部件的幾何尺寸、檢查和測量結構病害等。對于不同的橋型來說，表觀檢測的側重點略有不同。對于表觀檢測而言，一定要達到可以定量反映出橋梁的結構情況，根據有關的規定來衡量橋梁技術的級別[1]。調查橋梁結構資料包含了橋梁的原結構設計、施工的技術與過程，還包括該橋梁維修保養的記載等。檢測材料指的是檢測橋梁結構材料的損傷情況。鋼筋混凝土橋梁檢測的時候，主要是對鋼筋和混凝土進行檢測，包含了混凝土的強度、表觀及內部缺陷、碳化深度、含堿量、氯離子的含量、鋼筋的銹蝕情況以及鋼筋保護層的厚度等。

橋梁無損檢測的長遠發展目標為表觀檢測和材料檢測水平的不斷進步以及相關儀器設備的不斷更新。在國外許多國家檢測儀器和有關技術在橋梁檢測探究領域占有較大的比例，相繼研發出電、雷達等相結合的高、精、尖設備。例如，應用于檢測橋面的成像系統，它就是雙頻帶紅外線自動溫度的；檢測橋面板的探底雷達檢測成像體系，等等。

2 橋梁荷載試驗

荷載試驗是混凝土橋梁檢測的關鍵，以下4種情況需要進行荷載試驗：第一，大跨度的混凝土橋，特別是材料、結構和技術都采用新型技藝的；第二，需要通行特種車輛的新舊橋梁都需要進行荷載試驗，這樣可以確保橋梁的安全，一定要進行等效荷載試驗或者依據實際的荷載情況進行模擬試驗；第三，那些舊橋在改擴建、加固或修復以后一定要進行鑒定性荷載試驗，這樣可以檢測出橋梁的效果；第四，那些修建歷史久遠、沒有經過設計和記載相關施工信息的橋梁，要想知道它們的荷載情況，就一定要進行荷載試驗。

2.1 荷載試驗的類別和準備情況

（1）荷載試驗的類別：按照荷載性質可以分為靜載、動力兩種荷載試驗；按照數目和設計標準值可以分為基礎荷載、輕荷載和重荷載三種荷載試驗情況。本文主要是對靜載和動力兩種情況進行詳細闡述。

（2）荷載試驗的準備情況：在進行荷載試驗以前一定要做好充分的準備工作，竭盡全力搜集有關設計和施工方面的材料。為了更好地進行荷載試驗，要安排測控點，對所得數據進行對比分析，做好前期準備工作。搜集的材料包含橋梁的幾何圖形、高度、設計標準、行車情況以及原材料的物理性質等。如果有條件的話，可以從兩方面來進行：一方面從橋梁的設計單位那里獲取橋梁的控制截面計算數據以及橋梁結構的自振情況；另一方面，從橋梁施工單位獲取橋梁實際施工的所有情況，特別是有關混凝土的相關信息。還要做好橋梁的實地考察工作，在橋梁上標明病害的實際情況，包括病害的程度、病害的位置等；還要對橋梁位置的交通、氣候和供電情況進行全面掌握。所有的情況都會給事先做好的試驗方案帶來影響，早發現問題，可以提前對方案進行修改，做好試驗準備工作。

2.2 動力試驗

橋梁結構的動力試驗主要是對橋梁結構的自振性能、車輛動力荷載與橋梁結構的聯合振動性能進行探究，測試得到的信息用來衡量橋梁結構的運營情況以及承載特征。大家都清楚，設計橋梁的時候一定要對外界的強迫振動源予以回避，例如大風、車輛的速度和橋梁結構自振頻率相同，不然會產生較大的共振，會對橋梁的安全造成影響[2]。車輛經過橋面的時候，動應力和動撓度的數值達到最大化，這時候的車速稱之為臨界速度，它會產生共振從而使動力擴大效應得到最大化，對橋梁的安全造成一定的影響。這種擴大效應一般會用沖擊系數來代表。橋梁的動力試驗以沖擊系數為核心，動力試驗包含下面兩點。

（1）對橋梁結構在車輛荷載情況下的強迫振動特征進行測試，例如動應力、動位移、強迫振動頻率、沖擊系數等。

（2）對橋梁結構的自振特征進行測試，例如阻尼特性、振型和頻率等。橋梁結構的動力測試情況為先由橋梁結構產生振動，再由儀器將橋梁結構自振曲線進行記錄，最后使用專業的快速傅立葉轉換儀器來進行振動特性的分析。模擬外界對橋梁結構的動力激振包含脈動激振、穩態激振兩種情況。脈動激振直接使用外界隨機振源，而穩態激振是由一輛或者幾輛滿載車輛以不一樣的速度在橋上制動或者是從橋面上通過[3]。隨著動力分析設備技術的不斷進步，經驗豐富的工程師可以直觀地對輸出結果進行分析，然而理論分析會與實際情況有所不同。動力試驗進行的時候，標準的容許值要大于最低標準限值、動撓度和橋梁結構控制截面上測量得到的最大動應力，不然會損壞到橋梁結構。

2.3 靜載試驗檢測法

靜載試驗檢測法就是對橋梁實施靜載試驗，對橋梁結構的有關參數進行量測，影響橋梁結構的參數有裂縫、應變、撓度和變形等。靜載試驗可以對這些參數進行檢測，對橋梁結構的抗裂性能、剛度和強度等進行分析，從而對橋梁的承載力進行判斷。橋梁靜載試驗的內容包括以下5點。

（1）橋梁結構的側向撓度、扭轉變形和豎向撓度。每一個跨度里包含3個檢測點，從而獲取撓度和變形的最大值，還要觀測支座的下沉值。

（2）對控制截面的應力分布情況進行記錄，獲取偏載的特征和最大值。控制截面上要選取5個測試點，包含了截面突變處、上緣和下緣[4]。有的橋梁結構需要檢測支點和支點四周、橫隔板四周的剪應力、主拉應力等，這時候一定要將應變計轉換成應變化。

（3）支座的沉降、轉角和伸縮，橋梁墩柱的轉角和位移。

（4）對于裂紋進行仔細檢查，裂紋剛出現的時候做好荷載值的記錄，對于裂紋出現的大小、長度、位置以及卸載后恢復的情況做好詳細的記錄。假如橋梁結構的控制面出現變形、裂紋延伸，在沒有達到荷載最大值以前，但已經達到設計標準值時，應該立即停止加載，此時對裂紋的延伸情況進行觀測，并將設備儀器和工作人員全部撤離。

3 混凝土橋梁檢測技術的發展

在國外，伴隨著混凝土橋梁檢測技術的不斷進步，為了使大量的維修經費得到更加合理的使用，橋梁管理部門把過去的橋梁檢測信息和工程緊密結合在一起，使得錯誤的信息一目了然，這就是貝葉斯預測技術[5]。在先驗信息和工程評價的基礎之上，對橋梁的衰變情況進行事先的推測，將先進的檢測信息填充到橋梁管理體系中來，為今后的橋梁檢測工作提供便利。日前，上海創建了橋梁管理體系，使用模擬數學概念經過對橋梁不同構成部分的評價來做出相應的處理，最后使用電腦將橋梁的缺損情況匯總出來，這樣就可以充分顯現出橋梁檢測的安全性和可靠性。

4 結語

總而言之，我國當前橋梁檢測還有一些問題存在，隨著科學技術的不斷發展，橋梁檢測技術也會不斷成熟，逐漸完善。只有不斷對橋梁檢測技術進行完善，才可以更加準確得出橋梁檢測結果，從而更好地完成橋梁的維護工作。

[1]劉沐宇,袁衛國.橋梁無損檢測技術的研究現狀與發展[J].中外公路,2002(6):135-139.

[2]張奔牛,李星星,宋軍,等.激光投射式位移傳感技術在橋梁撓度檢測中的應用研究[J].傳感技術學報,2009(5):78-79.

[3]林俊,姜小磊.公路橋梁試驗檢測技術及應用研究[J].交通世界(建養.機械),2013(12):156-157.

[4]宋來平.淺談如何提高公路橋梁試驗檢測水平[J].科技創新與應用,2013(34):421-422.

[5]連啟濱,楊瑋,馮江.不中斷交通的橋梁試驗方法初探[J].公路交通技術,2005(S1):67-68.