公路橋梁檢測技術(shù)及應(yīng)用分析

王一飛

(山西路橋集團(tuán)試驗(yàn)檢測中心有限公司，山西 太原 030006)

1 工程概況

某大橋總長度為402 m，橋跨布置為18 m+20 m×22 m+18 m，上部為預(yù)制T形梁，下部為1.2 m×1.4 m雙柱墩，底下為兩個φ1.2 m鉆孔灌注鋼筋混凝土樁。橋面凈寬為10 m+2×0.25 m，設(shè)計(jì)荷載為汽車I～20，校核荷載為拖車I～100，地震烈度以7度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)防。

2 公路橋梁檢測內(nèi)容

檢測路橋內(nèi)容有：量化評估結(jié)構(gòu)性能，檢測橋梁缺陷嚴(yán)重度和部位，檢測橋梁受損原因，評估某些問題對橋梁性能和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，及時修復(fù)和養(yǎng)護(hù)。檢測是維修和養(yǎng)護(hù)橋梁的判斷標(biāo)準(zhǔn)，同時也是明確維護(hù)方案的依據(jù)，由此可看出在養(yǎng)護(hù)和維修橋梁中檢測的作用。

我國一些橋梁有著多種病害，但目前我國橋梁檢測存在檢測任務(wù)多、檢測儀器設(shè)備不健全、檢測費(fèi)用高等不足，需要橋梁檢測單位引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，通過自動化、科學(xué)化和智能化的方式評估橋梁數(shù)據(jù)。一些發(fā)達(dá)國家的路橋檢測技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，比如美國的NDF技術(shù)，主要應(yīng)用先進(jìn)的探地雷達(dá)和熱成像技術(shù)。在測試橋梁質(zhì)量性能時，一般會使用無線傳輸?shù)娜珮驒z測法，利用非常精確的差分GPS測量橋梁變形，并利用鋼傳感器檢測橋梁超載：還可以檢測橋梁的疲勞裂縫。與上述國外常用的橋梁檢測技術(shù)比較，目前我國橋梁檢測存在著不足，需要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，才可適應(yīng)橋梁檢測工作需求[1]。

公路橋梁檢測內(nèi)容。

1)公路橋梁受力狀況。公路橋梁使用出現(xiàn)問題通常是由于受力不均衡，從而出現(xiàn)安全隱患，公路橋梁在運(yùn)營中會遇到多種問題，卡車超載會危害到公路橋梁的使用，超載時公路橋梁的部分位置未達(dá)到設(shè)計(jì)荷載應(yīng)力，此位置結(jié)構(gòu)橋梁遇到強(qiáng)風(fēng)，橋梁的連接部位會受到影響。在檢測公路橋梁的受力情況時，需要先檢測公路橋梁的受力點(diǎn)，檢測是否受力均勻。

2)全面檢測。當(dāng)橋梁試運(yùn)營后，已經(jīng)有了承受載重變化的能力，對于公路橋梁的工程質(zhì)量也產(chǎn)生了影響。然后全面檢測公路橋梁，主要是檢測路面是否出現(xiàn)凹凸?fàn)顩r以及公路的路基與四周防護(hù)措施是否受損，公路防護(hù)是否受到影響。橋梁和公路的施工環(huán)境存在著差異，橋梁更復(fù)雜。在全面檢測橋梁時，需要根據(jù)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測，在檢測中根據(jù)由上至下的順序檢測，從橋梁上方檢測至橋梁下方。然后從小的橋梁受力關(guān)鍵點(diǎn)至整體檢測結(jié)構(gòu)，由檢測結(jié)果方可反映出橋梁的運(yùn)營狀況。

3)檢測公路橋梁內(nèi)部隱患。公路橋梁使用常見的安全事故，便是工程施工中存在的內(nèi)部隱患，此種隱患通常埋藏在公路橋梁內(nèi)部，不易被察覺。當(dāng)外界出現(xiàn)變化，會對公路質(zhì)量提出考驗(yàn)。比如在某新聞報(bào)導(dǎo)中指出，一條公路經(jīng)歷暴雨后出現(xiàn)塌陷，主要原因是由于暴雨沖刷路基下方，土層流失致使公路塌陷。

4)檢測混凝土質(zhì)量。在公路橋梁施工建設(shè)中，混凝土是常用的材料，在后期運(yùn)營時混凝土的質(zhì)量有著重要的作用，直接影響到橋梁的質(zhì)量和公路的質(zhì)量。混凝土質(zhì)量主要受水分、溫度、震動操作等影響，在公路橋梁試運(yùn)營時，混凝土若是有問題出現(xiàn)，則應(yīng)及時處理，確保混凝土質(zhì)量安全，從而確保公路橋梁可以安全使用[2]。

3 優(yōu)化公路橋梁檢測技術(shù)的應(yīng)用

3.1 光纖傳感器

電子技術(shù)發(fā)展快，光纖傳感器被應(yīng)用在多個領(lǐng)域中。在橋梁檢測中運(yùn)用光纖傳感器，光纖傳感器原理圖如圖1所示，原理是光纖受橋梁振動和形變的影響而產(chǎn)生壓縮或拉伸，受力點(diǎn)會有明顯變化。光纖可以成為光纖傳播介質(zhì)，在光纖傳播中會產(chǎn)生光纖特征數(shù)據(jù)，比如光波波長、振幅等。光纖信息一般易受外界影響產(chǎn)生變化，外界影響因素有電場、溫度、磁場等。技術(shù)人員使用光纖中光線信息檢測物理量。光纖參數(shù)是光損，此參數(shù)可以顯現(xiàn)光纖軸向變化，同時有著較高的精準(zhǔn)度。測試光信號的反射時間，準(zhǔn)確定位橋梁變形位置，誤差小。

圖1 光纖傳感技術(shù)原理圖

3.2 無線電檢測

無線電檢測主要是檢測路橋損傷狀況和疲勞狀況，其原理是因橋梁受到周期性荷載，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生裂縫，而裂縫長此以往會不斷地?cái)U(kuò)大和增加裂縫，在擴(kuò)大時會產(chǎn)生能量，從而出現(xiàn)應(yīng)力波。檢測無線電的手段可以定位應(yīng)力波，此技術(shù)被廣泛地應(yīng)用。無線電技術(shù)較為成熟，使用無線電檢測能夠檢測到橋上內(nèi)部裂紋的位置，從而推測病害的發(fā)展趨勢。客觀地判斷橋梁狀況和使用壽命，和無線電檢測方法相似的技術(shù)有聲發(fā)射檢測，此種技術(shù)原理是產(chǎn)生的聲波順著被檢測的內(nèi)部傳播，如果是測到縱波速度，則縱波的傳感單元時差數(shù)據(jù)可以評估出被測物的缺陷位置點(diǎn)。

3.3 雷達(dá)試驗(yàn)

雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)是高頻電磁波接收和發(fā)射的技術(shù)，原理是通過高頻電磁脈沖波，使用發(fā)射天線轉(zhuǎn)為脈沖形式傳入地下，按照雷達(dá)檢測技術(shù)在檢測實(shí)驗(yàn)時，使用最終結(jié)果來評估公路橋梁的狀況，從而保證工程質(zhì)量。分析實(shí)際功率檢測注意的內(nèi)容，檢測介質(zhì)常數(shù)會影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，若是檢測介質(zhì)中的含水量出現(xiàn)差異，則介質(zhì)常數(shù)也會不同，同一公路橋梁在雨天和晴天檢測的數(shù)據(jù)也會不同，誤差高達(dá)20%，因此，在檢測時需要選擇溫度適宜，無風(fēng)雨的環(huán)境。檢測是通過雷達(dá)電磁波反饋出來的，因此，要按照路面厚度選定雷達(dá)發(fā)射天線[3]。

3.4 超聲波檢測

超聲波檢測指的是勻速傳播超聲波，同時在金屬表面對反射特性進(jìn)行管道探傷檢測。檢測器數(shù)據(jù)處理單元通過計(jì)算探頭接收的反射波時間差和超聲波傳播速度相乘，獲得管道實(shí)際壁厚數(shù)據(jù)值。超聲波檢測技術(shù)通常應(yīng)用在公路橋梁檢測中，可以檢測出公路橋梁內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。此項(xiàng)技術(shù)若是應(yīng)用在金屬和塑料的空洞中，則可計(jì)量出空洞深度、強(qiáng)度和厚度，這些數(shù)據(jù)能為工作人員提供灌漿技術(shù)和修補(bǔ)技術(shù)指導(dǎo)。超聲波檢測能夠判斷混凝土強(qiáng)度，推斷混凝土質(zhì)量。超聲波檢測技術(shù)能找到斷裂點(diǎn)位置，判斷公路內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化。

3.5 感應(yīng)技術(shù)

在公路與橋梁施工建設(shè)中安裝感應(yīng)芯片，感應(yīng)芯片和工程施工質(zhì)量無關(guān)聯(lián)，當(dāng)工程完工后，可使用計(jì)算機(jī)觀察感應(yīng)芯片，判斷工程運(yùn)營質(zhì)量。通過感應(yīng)芯片可觀察到鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)電性、混凝土質(zhì)量等變化，從而有效預(yù)防事故發(fā)生。感應(yīng)技術(shù)費(fèi)用低，檢測效果好，被廣泛使用在公路橋梁施工建設(shè)中。

3.6 新型檢測技術(shù)

科學(xué)技術(shù)發(fā)展快，鋼材疲勞會讓橋梁工程質(zhì)量受損，目前所研發(fā)出的光學(xué)傳感器應(yīng)用在鋼制橋梁中，可在后期檢測到橋梁質(zhì)量變化，從而實(shí)時監(jiān)控鋼材疲勞性。若是鋼材料疲勞性不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則電腦會自動報(bào)警，人們需要按照提醒做好修復(fù)和防護(hù)工作。

掌握公路橋梁檢測技術(shù)的應(yīng)用，不斷總結(jié)研發(fā)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，推動公路橋梁檢測技術(shù)朝著更好的方向邁進(jìn)[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，出現(xiàn)了多種不可控因素影響著公路橋梁施工，甚至阻礙著人們出行。控制公路檢測質(zhì)量是公路橋梁施工重要的內(nèi)容，同時也是我國工作的重心，應(yīng)和先進(jìn)的檢測技術(shù)結(jié)合推廣使用，方可在公路建設(shè)中發(fā)揮檢測的作用，提高交通運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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