公路橋梁鋼筋混凝土試驗檢測技術應用

文 / 廣東天虹工程咨詢有限公司 李明英

文章結合某工程項目實例，分別通過外觀檢驗、動載檢驗以及靜載檢驗等方式展開檢驗工作，同時在對該工程鋼筋混凝土現狀分析的基礎上，介紹檢測工作開展期間的注意事項，以為我國其他公路橋梁項目鋼筋混凝土檢驗工作提供參考。

引言

因為公路橋梁質量主要取決于鋼筋混凝土質量，所以公路橋梁鋼筋混凝土檢測工作尤為重要。檢測人員需要選用合適的檢測技術，全面檢測鋼筋混凝土質量，確認其各項指標能否滿足相關標準，以保證公路橋梁工程質量。

公路橋梁鋼筋混凝土試驗應用的重要性

如今，許多公路橋梁項目雖然應用了先進的工程材料，但由于其存在設計方式不科學、施工技術不合理等問題，因而往往可能會嚴重降低公路橋梁的結構強度以及工程質量，威脅公路橋梁的正常使用，甚至威脅人民的生命財產安全。

公路橋梁施工期間，普遍運用單件施工技術，導致破壞性原型試驗所得數據有一定的誤差，無法客觀地反映整體鋼筋混凝土結構質量情況。故而，鋼筋混凝土公路橋梁檢驗期間，多應用不具有破壞性的試驗檢驗技術。委派人員現場展開檢驗是目前運用相對頻繁的檢驗方式，但是因為檢驗人員主觀認知存在差異，委派人員檢驗的最終結果也存在差異，無法對橋梁整體質量進行有效的分析與管控。

另外，我國公路橋梁質量量化檢驗方式并未形成健全的體系，導致許多質量問題的檢測方式并不統一。故而，檢驗人員需要結合工程實例，選用適合的混凝土檢驗技術，以保證公路橋梁鋼筋混凝土試驗數據的真實性，確認公路橋梁鋼筋混凝土質量是否滿足相關標準，避免公路橋梁投入使用后引發安全事故。

工程實例

某公路橋梁是上世紀60年代即建成并投入使用的工程，有關設計資料已經遺失。次公路橋梁結構采用鋼筋混凝土，橋梁上部結構為16跨混凝土簡支雙T橋梁，單跨的長度為11m，主橋總長達176m，橋面寬度達8.5m；下部橋墩應用兩頭帶有圓弧端的矩形墩結構，橋臺應用矩形實體樣式的橋臺。該公路橋梁目前廢棄不用，本次檢驗旨在分析次橋梁鋼筋混凝土強度，以判斷其危險性。

公路橋梁鋼筋混凝土試驗檢測技術的具體應用

外觀檢驗

首先，檢驗公路橋梁構件表面的缺損狀況。本次工程關于構件表面缺損狀況的研究參考《城市橋梁養護技術規范》內要求，將橋梁各個結構部件進行細分，針對橋梁外觀應用情況展開現場檢驗、打分以及評估。結果顯示橋梁狀況指數BCI為87.1，歸入B級內。

其次，確認混凝土碳化深度。公路橋梁應做到混凝土各個區域厚度均衡，才能延長增加鋼筋的使用壽命。混凝土可以為鋼筋提供堿性保護，一旦混凝土厚度減弱，碳化深度如果深入至鋼筋，便使鋼筋保留在外，在其他因素的作用下，可能產生銹蝕現象。不僅如此，混凝土碳化將使混凝土硬度增加，強度減弱，導致結構實際有效截面受損。檢驗人員可以采用噴灑酚酞試劑的方式展開檢驗，原理是酚酞遇到堿性物質會變色，所以可根據酚酞顏色改變明確混凝土碳化水平。本次檢驗工作中采用現場鉆孔，噴涂酚酞試劑的方式進行檢測。檢測結果顯示，混凝土碳化深度平均值為14.4mm，因為混凝土碳化深度不及混凝土保護層厚度，可知因為混凝土碳化引發鋼筋銹蝕的概率偏低。

再次，混凝土強度檢測。如果公路橋梁混凝土強度較弱，將導致通行安全受到嚴重影響。檢驗人員可以采用回彈法進行檢驗，結合檢驗所測得信息數據，計算混凝土回彈模量，然后與標準值進行對比，明確當前混凝土的強度。本次檢測目標為T梁構件，采用抽樣檢驗。檢測方式嚴格依照《回彈法評定混凝土強度技術規程》內方法評估檢測構件強度：本次檢驗總計測10個區域的構件，各個測區面積取20cm*20cm，各個測區隨機選擇16個測點，測試設備應用ZC3—A型回彈設備。

采集數據時，各個測區所有測點回彈值內分別去除3個最大值與最小值，剩余10個回彈值進行數據處理，以判斷測量區域混凝土強度。本次檢驗結果顯示構件混凝土強度推定值在32.13MPa至42.44MPa內。

最后，鋼筋銹蝕檢驗。鋼筋混凝土中的鋼筋容易產生銹蝕的現象，不僅嚴重影響鋼筋混凝土應用的安全性，而銹蝕電位的高低也體現了整體混凝土構件應用的活動性，利用檢測鋼筋混凝土參考電機之間電位差值的高低，可以分析目前鋼筋混凝土出現銹蝕的概率。在此情況下電位差數值越高，即證明鋼筋混凝土之中鋼筋出現銹蝕的概率越大，混凝土材料之中鋼筋銹蝕電位檢驗工作，能夠利用半電池電位方式，參考電極建議采用銅硫酸銅半電池電極。

鋼筋銹蝕狀況檢驗內容以橋梁承重構件以及承重構件核心受力位置為主，單一測量位置的點位應在20個以上。本次檢驗即應用半電池電位檢驗鋼筋銹蝕狀況，利用檢測鋼筋、混凝土和在混凝土表面參照電機之間連接的系統所反饋的電位差進行評估。鋼筋混凝土構件干不管規格的大小，鋼筋保護層厚度，都可采用該方式檢驗鋼筋銹蝕狀況。依照參考評估標準，可確認該公路橋梁存在銹蝕活動性，但是無法確認銹蝕狀態，推斷可能已經銹蝕。

靜荷載實驗

公路橋梁工程施工期間，鋼筋混凝土材料整體應用性能與工程使用壽命以及工程的承載能力都有密切的關系。針對鋼筋混凝土各環節的受力狀況差異性予以研究，可以應用靜荷載實驗檢驗的方式，以分析不同區域鋼筋混凝土構件受力情況以及結構穩定性。

正式開展試驗檢驗工作前，檢驗人員應確認試驗孔所在位置，同時在惡劣位置環境下，對整體公路橋梁鋼筋混凝土構件進行全方位性能檢驗工作。完成試驗孔位置明確之后，檢驗人員應結合公路橋梁的承載水平，設計更為合理的工作方案，并且在試驗檢驗工作中，利用應變計、千分表等多樣化的設備，結合不同工況開展加載分級檢驗工作，完成對各個加載工作前形成的結構形變問題的有效管控。

本次靜荷載試驗應用2輛重量為13噸的三軸重在汽車加載模仿公路1級荷載，針對該橋梁加載工況，結合試驗檢測目的以及承載能力評估需求，重點檢測主梁跨中最大正彎矩應變程度與撓度，試驗結果顯示公路橋梁處于荷載狀態下，僅為20%，即證明該橋跨結構并不具備彈性工作能力。不僅如此，各個試驗孔主梁撓度校驗系數均不低于1，顯著高于混凝土橋撓度校驗系數（0.7至0.1）的最低值。通過上述試驗可知，該橋梁豎向剛度并不符合公路1級荷載的設計需求以及應用需求。

主梁混凝土應變分析結果顯示，控制斷面混凝土沿梁高的改變已然與受彎構件平面假設不符。試驗結果顯示主梁混凝土應力校驗系數最大值達9.46，而一般情況下混凝土梁橋盈利效驗數值常見值在0.4至0.8之間，證明該橋梁已經無法滿足公路1級荷載設計需求。

動載試驗檢驗方式

動力荷載試驗檢驗技術是公路橋梁檢驗的常用技術，能夠真實、全面地檢驗整體工程結構穩定性，采集的信息數據具較高的應用價值。利用動載試驗檢驗技術可以核算公路橋梁結構振動頻率，分析整體鋼筋混凝土結構穩定性是否滿足施工需求。另外，在計算鋼筋混凝土公路橋梁阻尼比時，需要分析橋梁整體結構框架性能以及穩定情況，并采用高精準度的計算工作方式，保證檢驗所用設備質量，以保證最終檢驗結果的精確度。

動載試驗具體包括如下兩項：第一，脈動試驗。在橋面指定位置安裝加速度傳感設備，以采集振動信號，獲取主梁的振動頻率，上述頻率可用作結構參數的研究與分析，以計算結構剛度以及質量分布狀況。第二，無障礙行車檢測。要求一輛重達130kN的翻斗車保持勻速經過主橋，車輛行駛速度控制為10km/h、20km/h以及30km/h，分別進行一次往返跑試驗。檢測人員在橋面展開拾振相應。本次研究可以獲得車輛對結構的沖擊系數，構建沖擊系數和車速之間保持的關系曲線，以確認最不利的車速。

經過本次試驗獲得如下結論：處于沖擊荷載狀態下，橋跨結構自振頻率值為f0=8.35Hz，理論計算獲得的主梁自振頻率f0=7.72Hz，實際測量數據高于理論數據。而在跑車沖擊下，結構測量阻尼比值為4.87%，橋梁常見阻尼比范圍控制在0.22%至5.73%，實際測量組比處在橋梁常見阻尼比范圍之中。

沖擊系數方面，實際測量不同車速沖擊系數的結果證明，該公路橋梁沖擊系數較高，沖擊系數會伴隨車速的增加而增加，當時速達到30km/h，沖擊系數達到1.4764，證明該公路橋梁擁有較強的振動，原因在于橋面受損嚴重，橋面平整度不足。

檢測結果

經過上述檢驗，本次檢驗結果如下：主梁跨中斷面抗彎承載能力、斜截面抗剪能力以及豎向剛度均未能達到公路1級荷載設計以及應用需求。橋面破損相對嚴重，主梁受損嚴重，墩臺工作狀況較差，橋梁耐久度不足，存在明顯的安全隱患，屬于四類公路橋梁，可定義為危橋。

結語

公路橋梁鋼筋混凝土試驗檢測是施工質量的重要環節，直接決定了公路橋梁的使用時長、使用質量，與民眾日常出行安全與方便有直接關系。因此，檢驗人員應明確鋼筋混凝土檢驗的重要性，并通過動載試驗檢驗、外觀檢驗以及靜載試驗檢驗等方式充分發揮公路橋梁鋼筋混凝土試驗檢驗技術的價值，保證工程質量滿足要求。