對鋼筋混凝土橋梁可靠性評估

趙性營

(中鐵三局集團(tuán)華東建設(shè)有限公司,江蘇南京　210000)

對鋼筋混凝土橋梁可靠性評估

趙性營

(中鐵三局集團(tuán)華東建設(shè)有限公司,江蘇南京210000)

隨著混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用非常廣泛,對混凝土橋梁的使用壽命和橋體的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢測與評估。在進(jìn)行混凝土橋梁的現(xiàn)場檢測過程中,應(yīng)對橋梁的支撐結(jié)構(gòu)、橋面的平整度和橋梁的整體布局進(jìn)行合理的檢測,對橋體的承重力和橋體的拉伸力度進(jìn)行精確的測量,進(jìn)而對橋體的使用壽命和橋體的可靠性做出評估。

混凝土橋梁現(xiàn)場檢測可靠性評估老化與養(yǎng)護(hù)未來展望

1　混凝土橋梁的檢測

橋梁檢測是檢測人員采取一定的技術(shù)手段來了解橋梁的已存在或潛存的病害及其發(fā)生部位、病害級別、產(chǎn)生原因、影響等多種情況，從而為橋梁的病害治理及維護(hù)技術(shù)等提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，在保證橋梁安全系數(shù)的前提下保證其承載量。

1.1電阻應(yīng)變測試技術(shù)的可靠性分析

電阻應(yīng)變測試技術(shù)在橋梁檢測中的應(yīng)用主要是通過在橋梁的鋼筋砼結(jié)構(gòu)的應(yīng)變檢測中采用電阻應(yīng)變片，利用應(yīng)變片、應(yīng)變儀與只是記錄器組成的測量系統(tǒng)對橋梁的具體承載量等進(jìn)行檢測。

測量速度快、靈敏度高及其在短期內(nèi)性能相對穩(wěn)定是電子應(yīng)變測試技術(shù)在橋梁檢測中應(yīng)用的主要原因，其靈敏度和穩(wěn)定性保證了其測量的可靠性。且電阻應(yīng)變測試技術(shù)的主體是應(yīng)變片，電阻應(yīng)變測試技術(shù)也存在長導(dǎo)線電阻、潮濕環(huán)境等電阻應(yīng)變測試技術(shù)發(fā)展的缺點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電阻應(yīng)變測量技術(shù)中材料和工藝也不斷完善中，目前應(yīng)變片的材料多數(shù)采用敏感柵及粘接劑材料，受環(huán)境因素的影響越來越小。隨著工藝的深化，電阻應(yīng)變測量技術(shù)會(huì)逐漸完善，對橋梁的相關(guān)結(jié)果的檢測可靠性也會(huì)愈加穩(wěn)定，適宜在道路橋梁等土木工程建設(shè)中推廣、利用。

1.2混凝土橋梁外觀檢測技術(shù)

混凝土橋梁外觀檢測法主要是通過直觀的觀察混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁出現(xiàn)裂縫或其他病害的檢測方法，此種方法是最直觀的也是最常使用的檢測方法。許多橋梁的病變的是源自橋梁的內(nèi)部構(gòu)造，待其惡化到一定程度時(shí)才會(huì)通過外觀的裂變或具體的病變表現(xiàn)出來，因而混凝土橋梁外觀檢測技術(shù)不能檢測出其橋梁內(nèi)部是否存在質(zhì)量隱患。混凝土橋梁外觀檢測技術(shù)對橋梁檢測確有一定的作用，但對深層次的檢測考慮其可靠性低，不適宜在橋梁等影響國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要交通建筑物上使用。

1.3結(jié)構(gòu)靜載實(shí)驗(yàn)檢測技術(shù)的可靠性分析

結(jié)構(gòu)靜載實(shí)驗(yàn)檢測技術(shù)是一種針對于識別橋梁損傷的重要檢測方法，橋梁進(jìn)行靜載實(shí)驗(yàn)過程中關(guān)于橋梁的結(jié)構(gòu)、性能等相關(guān)的數(shù)據(jù)會(huì)具體的表現(xiàn)出來。進(jìn)行該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)前檢測人員要根根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求及目的對橋梁進(jìn)行相關(guān)的考核，并根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)圖紙、相關(guān)建設(shè)資料進(jìn)行分析以確保可以符合該項(xiàng)技術(shù)的檢測要求;實(shí)驗(yàn)過程中第一步要進(jìn)行荷載實(shí)驗(yàn)，通過儀表觀測各種數(shù)據(jù)，為橋梁的結(jié)構(gòu)靜載實(shí)驗(yàn)提供核心的數(shù)據(jù)支持;通過荷載實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，檢測人員要進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)計(jì)算與分析。主要的數(shù)據(jù)計(jì)算有截面應(yīng)力值、變形值、測試試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)力值等，檢測人員通過對各種計(jì)算結(jié)果的分析可以得出實(shí)驗(yàn)橋梁的剛度、抗裂性及承載量等方面存在的問題或病變，為橋梁病變的治理與修護(hù)提供了方向。

結(jié)構(gòu)靜載實(shí)驗(yàn)檢測技術(shù)通過對橋梁的荷載情況進(jìn)行核心測量，通過數(shù)據(jù)計(jì)算和分析，檢測人員可以更加具體的掌握橋梁的問題或病變情況，為橋梁的治理提供了較為精確的指導(dǎo)。但由于該項(xiàng)技術(shù)檢測耗時(shí)較長，因而所需要的費(fèi)用較高，普及度較低。

綜合分析結(jié)構(gòu)靜載實(shí)驗(yàn)檢測技術(shù)對橋梁檢測的優(yōu)缺點(diǎn)，作者認(rèn)為結(jié)構(gòu)靜載實(shí)驗(yàn)是檢測橋梁問題的有效方法。隨著技術(shù)的不斷完善，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和費(fèi)用消耗會(huì)得到更加合理的控制，對推進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步推廣有很大的受益。

2　提高橋梁設(shè)計(jì)可靠性措施

混凝土橋梁病害盡管在既有橋梁中較為普遍，甚至還比較嚴(yán)重，但只要加強(qiáng)檢測、監(jiān)控，及時(shí)地安排大維修，更新改造，絕大多數(shù)病害橋梁是能夠滿足行車條件及行車安全需要的。

2.1加固設(shè)計(jì)

為力保橋梁安全性，應(yīng)選擇經(jīng)久耐用的橋梁結(jié)構(gòu)，比如選用剛構(gòu)混合梁體。剛構(gòu)混合梁體具有較大的墩高差，必須調(diào)整橋墩線剛度，改變橋墩內(nèi)部受力分布結(jié)構(gòu)，這樣會(huì)增大橋墩體型，降低美觀度，增加施工難度。全連續(xù)梁體有過大的長度，給墩臺(tái)施加過大的水平力，增大了墩臺(tái)疲勞和內(nèi)部損壞。應(yīng)根據(jù)橋梁建設(shè)地點(diǎn)的地形，固接較高的中間高墩和與之同剛度的臨近橋墩，增強(qiáng)梁體彈性，有利于提升橋墩對各種水平力的承受能力。在矮邊墩上部加設(shè)橡膠支座，建設(shè)連續(xù)梁體，增強(qiáng)高墩和矮墩的受力性能。

2.2橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

在這里我們探討的是基于可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種優(yōu)化模式是由Forscll最先提出來的，他把使總耗費(fèi)最小化作為優(yōu)化目標(biāo)，主要研究了可靠性與優(yōu)化之間的關(guān)系。他指出，用整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)失效概率作為功能約束的優(yōu)化過程應(yīng)該產(chǎn)生出更加平衡與合理的安全度相一致的設(shè)計(jì)。他認(rèn)為，科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮橋梁結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的性能，同時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)的服役期很長，如果不加維修，它的功能一定會(huì)越來越衰退，所以必然要及時(shí)采取相應(yīng)的維修和加固的措施。不難理解，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度標(biāo)準(zhǔn)越高，建造橋梁結(jié)構(gòu)的原始成本就越少。所以會(huì)存在一個(gè)最優(yōu)化設(shè)計(jì)可靠度，在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下，橋梁結(jié)構(gòu)服役期的總耗費(fèi)是最小的。

2.3橋梁設(shè)計(jì)中的隔震設(shè)計(jì)措施

在橋梁抗震設(shè)計(jì)的工作中，隔震裝置的設(shè)計(jì)以及其它類型構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)是最重要的兩項(xiàng)內(nèi)容，而隔震設(shè)計(jì)工作的核心內(nèi)容就是對隔震裝置的設(shè)計(jì)工作，現(xiàn)階段，彈性反應(yīng)譜法是世界上絕大部分國家進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí)所選擇的方法，并且在不同的國家其設(shè)計(jì)規(guī)范也是有著區(qū)別的。在橋梁的隔震設(shè)計(jì)工作中，對橋梁附屬結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)也是十分關(guān)鍵的，常見的附屬結(jié)構(gòu)有防落梁裝置、伸縮縫以及限位裝置等，在進(jìn)行了詳細(xì)的時(shí)程分析以及對以往眾多地震的危害研究和調(diào)查的過程中，這些附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)劣對于橋梁整體結(jié)構(gòu)的抗震性能以及動(dòng)力響應(yīng)效果也是有著重要的影響的。但是實(shí)際的情況卻是，大部分的設(shè)計(jì)人員都認(rèn)為只要將主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好就一定能夠保證橋梁的抗震性能，并且在計(jì)算地震響應(yīng)的程度，附屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法是十分復(fù)雜的，所以設(shè)計(jì)人員往往也都不會(huì)涉及這部分內(nèi)容，對細(xì)部構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須充分的保證其連續(xù)性。

2.4優(yōu)化橋面鋪裝層防水設(shè)計(jì)

橋面鋪裝層防水設(shè)計(jì)關(guān)系到箱梁鋪裝保護(hù)施工質(zhì)量，特別是在連續(xù)梁和懸臂梁的架設(shè)施工中，更應(yīng)做好防水層設(shè)計(jì)，應(yīng)采用良好密實(shí)性的鋼筋混凝土或者復(fù)合纖維混凝土，增強(qiáng)防水效果。與此同時(shí)，加強(qiáng)泄水設(shè)施設(shè)計(jì)，在泄水管周圍構(gòu)造、加強(qiáng)伸縮縫排水設(shè)計(jì)，以防水分滲入箱梁內(nèi)部，腐蝕鋼材。

3　結(jié)語

橋梁的檢測與診斷是以精確的檢測和數(shù)據(jù)計(jì)算最終判定橋梁發(fā)生病變的位置及病變程度的唯一方式。從目前橋梁病變、損傷的檢測與診斷方式、方法總結(jié)可知，我國的橋梁檢測與診斷技術(shù)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步。只有這樣我們才能進(jìn)一步地提高我國橋梁設(shè)計(jì)的技術(shù)水平，增加橋梁的使用壽命，并在節(jié)省橋梁工程的維修資金基礎(chǔ)上，有效的保證橋梁工程的可靠性，為國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，也為人們提高生活質(zhì)量提供有利保障。

趙性營(1987.10—),男,山東聊城人,助理工程師,現(xiàn)就職于中鐵三局集團(tuán)華東建設(shè)有限公司。