公路橋梁檢測(cè)以及加固技術(shù)解析

文 / 江西德瑞工程檢測(cè)有限責(zé)任公司 余超 九江市公路發(fā)展中心 黃偉

本文主要對(duì)橋梁檢測(cè)技術(shù)以及加固技術(shù)進(jìn)行解析。首先闡述橋梁檢測(cè)的常見方法，而后在探討橋梁檢測(cè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上對(duì)橋梁加固技術(shù)措施進(jìn)行探究。希望以此為這個(gè)領(lǐng)域的工作人員一些參考。

引言

定期對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)能夠了解橋梁結(jié)構(gòu)情況，能夠在第一時(shí)間采取措施進(jìn)行處理，對(duì)保障橋梁穩(wěn)定性有重要作用。因此分析橋梁檢測(cè)技術(shù)與加固措施，尋找出更為科學(xué)的技術(shù)方案非常重要。

橋梁檢測(cè)方法概述

紅外熱像儀檢測(cè)技術(shù)

在橋梁工程中，出現(xiàn)縫隙或者損傷的情況，應(yīng)用紅外熱像儀檢測(cè)時(shí)，其紅外線和周邊的是否有差異，即可確定橋梁是否存在損傷的問(wèn)題。通過(guò)紅外熱像儀檢測(cè)，將來(lái)自于目標(biāo)的紅外輻射轉(zhuǎn)化為可見的熱圖像，并分析圖像的特征，了解物體表面溫度分布的情況，進(jìn)而可以推斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及表面的狀態(tài)，為質(zhì)量判斷提供基礎(chǔ)。

電磁渡探測(cè)技術(shù)

1.探地雷達(dá)

通過(guò)雷達(dá)脈沖傳遞給被檢測(cè)的材料，通過(guò)設(shè)備測(cè)定表面反射量，確定是否存在損傷的問(wèn)題。探地雷達(dá)是目前比較廣泛的橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以快速的檢測(cè)缺陷問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)疲勞探測(cè)，為橋梁工程的質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。

2.渦流電磁感應(yīng)

該技術(shù)在橋梁表面損傷檢測(cè)方面有優(yōu)勢(shì)，在檢測(cè)線圈與導(dǎo)電材料的構(gòu)建表面接近時(shí)，通入交流電，所形成的交變磁場(chǎng)會(huì)在結(jié)構(gòu)表面形成感應(yīng)電流，形成渦流狀的形式。電渦流大小、分布等受到材料表面狀態(tài)的影響，如果結(jié)構(gòu)表面有缺陷，電渦流會(huì)發(fā)生變化，從而可以確定缺陷問(wèn)題。

荷載試驗(yàn)法

對(duì)于目前正在運(yùn)營(yíng)中的大型橋梁項(xiàng)目，荷載試驗(yàn)法能夠準(zhǔn)確的評(píng)估橋梁是否達(dá)到安全、可靠的效果，該方法能夠直觀的反映出橋梁的安全性是否合格，一般都是在新建設(shè)的橋梁中應(yīng)用。荷載試驗(yàn)法主要包含靜載試驗(yàn)與動(dòng)載試驗(yàn)兩種，其中靜載試驗(yàn)的作用是檢測(cè)確定橋梁的承載性能，動(dòng)載試驗(yàn)則檢測(cè)確定動(dòng)力反應(yīng)特性。

聲探測(cè)技術(shù)

1.超聲波探測(cè)技術(shù)

超聲波在材料中傳輸會(huì)以某種速度形式存在，如果在傳播時(shí)遇到不連續(xù)點(diǎn)或者抵達(dá)被檢測(cè)物體邊界時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射。由此，通過(guò)超聲波探測(cè)技術(shù)，可以確定橋梁結(jié)構(gòu)的缺陷問(wèn)題。

2.聲發(fā)散技術(shù)

目前很多的橋梁結(jié)構(gòu)在受力后，都會(huì)出現(xiàn)塑性變形、裂紋等損壞的問(wèn)題，其會(huì)通過(guò)聲波的方式釋放能量。聲發(fā)散技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就是在干荷載條件下，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生變化的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且及時(shí)發(fā)出警報(bào)，采取處理措施，以提升橋梁的質(zhì)量水平。

公路橋梁檢測(cè)的內(nèi)容

外觀檢測(cè)

在公路橋梁的外觀檢測(cè)中，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)外觀質(zhì)量問(wèn)題，目的是提升橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量性能，不會(huì)給工程的施工效果造成不利的影響。通過(guò)外觀檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁的損壞程度，對(duì)橋梁的使用性能做出正確的評(píng)價(jià)，為橋梁的檢修、維護(hù)等工作提供指導(dǎo)。在外觀檢測(cè)中，以人工檢測(cè)方式為主，在發(fā)現(xiàn)有損壞的問(wèn)題后，能夠立即采取處理措施。

結(jié)構(gòu)檢測(cè)

在公路橋梁的檢測(cè)中，結(jié)構(gòu)檢測(cè)也是重要的工作，以了解結(jié)構(gòu)性能是否合格。與外觀檢測(cè)不同，結(jié)構(gòu)檢測(cè)需要使用專業(yè)設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)。目前我國(guó)的公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中，無(wú)損技術(shù)是主要的方式，應(yīng)用范圍廣、效果好。通過(guò)結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，快速發(fā)現(xiàn)橋梁的損壞情況，了解受損的嚴(yán)重性，評(píng)估危險(xiǎn)性，尤其是很多專業(yè)設(shè)備可以快速的測(cè)定橋梁的承載性能以及耐久性能方面，然后是系統(tǒng)性計(jì)算分析，了解損壞問(wèn)題對(duì)橋梁的影響，并根據(jù)實(shí)際情況制定出合理的維修方案，提高橋梁的性能。

特殊檢測(cè)

如果經(jīng)過(guò)外觀檢測(cè)、結(jié)構(gòu)檢測(cè)都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，也不能判定是否滿足橋梁的要求，再利用特殊檢測(cè)的方式了解橋梁的使用情況。對(duì)于公路橋梁的缺陷部位確定后，加固實(shí)施前進(jìn)行特殊檢測(cè)工作，為加固方式的選擇提供幫助，以提升橋梁結(jié)構(gòu)的加固性能。某些自然災(zāi)害造成橋梁損壞問(wèn)題，應(yīng)開展特殊檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)損壞的問(wèn)題，并根據(jù)實(shí)際情況確定維修和加固方案，才能提高橋梁的質(zhì)量水平。

公路橋梁結(jié)構(gòu)加固方法

體外預(yù)應(yīng)力加固方法

如果橋梁工程結(jié)構(gòu)為梁式的形式，結(jié)構(gòu)狀態(tài)存在超限的問(wèn)題，那就需要在橋梁的外部施加預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，以達(dá)到減少裂縫發(fā)生率的情況，有效的控制建筑下?lián)系那闆r，確保界面的應(yīng)力符合要求，不會(huì)給橋梁帶來(lái)負(fù)面的影響。通過(guò)使用體外預(yù)應(yīng)力加固施工方式，在施加預(yù)應(yīng)力之后達(dá)到加固施工的效果，并且可以永久保留該結(jié)構(gòu)，結(jié)合實(shí)際情況可以拆除體外預(yù)應(yīng)力，滿足公路橋梁的使用標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，體外預(yù)應(yīng)力加固方式的適應(yīng)性較強(qiáng)，使用范圍也比較大。體外預(yù)應(yīng)力加固施工方式，不僅可以有效的提升公路橋梁的承載性能，并且是永久加固的方式，對(duì)于重載車輛通行的橋梁可以完全滿足要求。通過(guò)應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力加固方式，不會(huì)增大公路橋梁結(jié)構(gòu)的自重，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受力條件，具備較高的抗裂性與剛度，完全達(dá)到道路交通通行要求。

外包混凝土加固方法

目前的公路橋梁加固施工中，外包混凝土加固方法使用范圍也比較大，可以在拱橋、基礎(chǔ)、鋼架橋和梁橋加固施工中應(yīng)用。要想使得外包混凝土加固方法的應(yīng)用效果滿足要求，加強(qiáng)外包尺寸的設(shè)計(jì)和控制尤為重要，以提升結(jié)構(gòu)的承載性能。利用外包混凝土加固方式處理的環(huán)節(jié)，如果補(bǔ)強(qiáng)混凝土要承載必要的壓力，那么新澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)在1500mm以上，將原混凝土結(jié)構(gòu)表面層剔除掉，確保表面凹凸的深度超過(guò)6mm；如果外包混凝土采用噴射混凝土施工方式，則凹凸深度應(yīng)在40mm以上。混凝土材料的生產(chǎn)制造中，集料選擇碎石材料，或者應(yīng)用壓碎值較低的卵石材料，粗骨料粒徑應(yīng)在20mm以內(nèi)。此外，結(jié)合面設(shè)置中，連接鋼筋總面積應(yīng)超過(guò)總結(jié)合面積的0.2%。通過(guò)使用型鋼或者鋼板補(bǔ)強(qiáng)的方式，應(yīng)確保作用力傳輸穩(wěn)定，且要使得補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)和原結(jié)構(gòu)共同受力。鋼筋結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)施工中，U型直徑值和之前鋼筋是相同的，封閉式箍筋直徑在10mm以上，加固結(jié)構(gòu)受力鋼筋設(shè)置位置和原橋梁結(jié)構(gòu)受力鋼筋至少有20mm的距離，以達(dá)到結(jié)構(gòu)共同承載的效果。

鋼板粘貼加固方法

鋼板粘貼加固方法，主要是通過(guò)應(yīng)用錨栓或者粘結(jié)劑的方式，把鋼筋材料直接粘貼或者錨固到橋梁受力的一側(cè)，在應(yīng)用鋼板取代補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，從而提升橋梁結(jié)構(gòu)的承載性能，達(dá)到耐久性的要求。如果橋梁在通行中，因?yàn)榻煌枯^大而造成結(jié)構(gòu)承載性能不足，或者梁板結(jié)構(gòu)主梁出現(xiàn)了橫向裂縫的問(wèn)題，需要選擇應(yīng)用鋼板粘貼加固方式加固，達(dá)到結(jié)構(gòu)性能要求。

公路橋梁工程加固實(shí)例分析

工程簡(jiǎn)介

某橋梁項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)超過(guò)30年的時(shí)間，整個(gè)橋梁是鋼筋混凝土拱橋的形式，其凈跨值為20m，橋面寬10m，兩側(cè)設(shè)置有人行道，寬度為1.5m。在該橋梁投入運(yùn)營(yíng)的10多年時(shí)，曾經(jīng)進(jìn)行加寬改造施工，但是受到當(dāng)時(shí)技術(shù)等因素的影響，造成橋梁混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞的問(wèn)題，鋼筋發(fā)生外露的情況，銹蝕的問(wèn)題較為嚴(yán)重。同時(shí)，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)該橋梁的配筋不足，結(jié)構(gòu)尺寸也不能滿足要求，尺寸相對(duì)較小，無(wú)法達(dá)到工程項(xiàng)目的施工要求。

檢測(cè)結(jié)果分析

1.外觀質(zhì)量檢測(cè)

經(jīng)過(guò)橋梁的外觀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)橋梁有如下的外觀缺陷問(wèn)題：橋梁跨中部位的保護(hù)層結(jié)構(gòu)存在脫落的問(wèn)題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)配筋量不斷的減少，出現(xiàn)鋼筋銹蝕的問(wèn)題。橋梁拱圈結(jié)構(gòu)有嚴(yán)重裂縫的問(wèn)題，并且裂縫有貫通的情況，寬度在2mm以上。橋梁拱墻的結(jié)構(gòu)，存在混凝土脫落嚴(yán)重的問(wèn)題。

2.實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

對(duì)本次橋梁進(jìn)行靜載實(shí)驗(yàn)、動(dòng)載實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)試可知，靜荷載試驗(yàn)得出的驗(yàn)證系數(shù)超過(guò)的1，擾度最大值范圍為3.75mm，相應(yīng)橫向分布系數(shù)的測(cè)量值與理論值存在一定偏差，該試驗(yàn)結(jié)果可知橋梁整體強(qiáng)度值與剛度值得滿足不了實(shí)際需求，故而需要采取措施進(jìn)一步處理；通過(guò)動(dòng)載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)自振頻率值為4.7Hz，而理論值為5.0Hz，實(shí)測(cè)值比較小，該結(jié)構(gòu)說(shuō)明了橋梁的結(jié)構(gòu)位移剛度比較大。

3.橋梁加固處理方案

由于本次橋梁項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)，且交通通行的壓力比較大，經(jīng)過(guò)檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，需要對(duì)橋梁的局部位置進(jìn)行加固處理，對(duì)橫向梁結(jié)構(gòu)實(shí)施包鋼處理，將制作合格的鋼扣與拱肋板焊接連接，應(yīng)用微膨脹的混凝土材料進(jìn)行填充處理，主要加固措施如下：橋梁主拱圈結(jié)構(gòu)部分應(yīng)用鋼板粘貼加固的方式施工，達(dá)到結(jié)構(gòu)平整度的要求，應(yīng)用厚度為8mm的鋼板加固施工。橋梁橫系梁應(yīng)用包鋼加固施工方式，將該結(jié)構(gòu)和主拱肋形成整體的結(jié)構(gòu)，提升承載性能。采取植筋加固施工方式，對(duì)原橋梁結(jié)構(gòu)表面實(shí)施重新澆筑施工，施工材料為C45混凝土，新澆筑的結(jié)構(gòu)厚度為20cm。對(duì)于裂縫尺寸較大的表面裂縫，應(yīng)用環(huán)氧樹脂砂漿填充，與原橋梁結(jié)構(gòu)組合形成整體結(jié)構(gòu)。

結(jié)語(yǔ)

橋梁在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)后，出現(xiàn)病害問(wèn)題是比較普遍的，而進(jìn)行公路橋梁檢測(cè)可以確定病害位置和嚴(yán)重性，并采取加固施工方式提升結(jié)構(gòu)的承載性能，完全達(dá)到橋梁的標(biāo)準(zhǔn)要求，以滿足道路交通使用需要。因此，加強(qiáng)檢測(cè)技術(shù)和加固技術(shù)研究，落實(shí)到實(shí)際應(yīng)用中，才能提升橋梁的通行效果，推動(dòng)交通事業(yè)發(fā)展。