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橋梁檢測關鍵技術有哪些?

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橋梁檢測關鍵技術有哪些?

發布日期:2017-04-22 作者: 點擊:

橋梁的檢測是保證橋梁正常使用、進行維修加固的重要依據。橋梁檢測的目的在于隨時掌握橋梁的技術狀況和安全狀況。通過對橋梁的無損檢測,對橋梁的損傷情況和程度進行診斷,對橋梁的可靠性、耐久性和承載能力進行評估。為橋梁的維修、養護與管理決策提供依據。


下面就根據橋梁檢測中混凝土強度檢測、基樁質量檢測、混凝土鋼筋銹蝕檢測、橋梁靜荷載試驗檢測四部分的關鍵技術進行了概括性的對比、分析、總結。

一、混凝土強度檢測技術

在工程實踐中,我們在很多情況下需要利用無損檢測方法推定構件混凝土強度值,如對施工質量有懷疑、對施工過程、構件強度增長的必要的監控或對既有橋梁的資料無法收集完整時。因此,混凝土強度的無損檢測技術也成為橋梁檢測技術中的重要環節。

1、檢測原理

回彈法的超聲波檢測儀原理是采用彈擊桿彈擊混凝土表面,以重錘反彈回來的距離作為回彈值,即回彈值是重錘沖擊過程中能量的一種反映。超聲回彈綜合法的原理就是在回彈法檢測基礎上,對混凝土內部質量用超聲波波速給予測定,它的強度指標由超聲波速、回彈值兩項參數控制,從而使構件內部、外部質量得以全面反映。


2、無損檢測方法

當前,混凝土強度測定的無損檢測方法主要有回彈法、超聲法(應用較少)、超聲回彈綜合法、射線吸收與散射法等,其它方法如探針法、拉拔、拉脫法、鉆芯法等均屬于半破損、破損法,在此僅對應用較多的回彈法和超聲回彈綜合法進行分析比較。

3、分析及發展

結合實踐應用和混凝土強度檢測技術的發展,我們有理由相信,在短期內無損檢測以實現準確、快速、涵蓋長齡期檢測目標體為主要任務,同時相關規程、規范有必要及時根據工程使用材料的特性給予附加、更新。而長期研究目標必然是在儀器研究中提高硬件的性能和質量,排除相關干擾因素、對引起強度變化的多項理論參數進一步研究。

這兩種混凝土強度無損檢測方法均屬于工程中最常用、最主要的檢測方法,回彈法在一定程度上更以其簡單實用而被廣泛采用。比較分析兩種方法的檢測結果,在一定程度上較為接近,即在規程規定的齡期內不會對構件評定產生較大分歧。但是,在應用中也發現,在舊橋工程檢測中,無論是回彈法還是超聲回彈綜合法,因齡期原因,對長齡期混凝土構件均難以得到準確的強度檢測結果,尤其是針對不易取芯修正的預應力梁強度推定。

二、基樁質量檢測

由于樁基礎已經成為我國工程建設的重要基礎形式,為了保證樁基礎的質量安全可靠,隱蔽性工程的檢測技術水平也就至關重要。但是,樁基的檢測又是一項復雜的系統工程,無論在理論中還是實踐中均存在很多問題尚在進一步研究過程中,傳統的靜荷載又需花費大量的時間和費用。在此,僅就基樁動測技術中聲波透射法、低應變法、高應變法三種主要方法進行分析比較。


1、檢測原理

聲波透射法(CSL):以能量脈沖的方式沿樁身橫向傳播的波動來檢測樁身完整性。

低應變法(LsT):利用低能量的激振力產生縱向振動或沿樁身縱向傳播的波動檢測樁身完整性,包括反射波法和振動法。

高應變法(HST):利用高能量的沖擊力產生沿樁身縱向傳播的波動檢測基樁承載力和樁身完整性。可分為凱司法和實測曲線擬合法。

2、分析及發展

三種基樁檢測方法在公路工程中均較為常用,但在技術應用中也都存在各自的問題,其中,高應變法因其影響采集信號的干擾因素較多,對檢測的準確性影響較大,很難大范圍地推廣應用,低應變法則具有完整性難以定量化、淺部缺陷不易判定、第二缺陷不易判定、漸變缺陷不易判定等很多問題需要解決。

聲波透射法雖只能檢測樁身質量,但相對來說是可信度高,操作繁簡程度適中,應是更具有發展前途的檢測手段。因此,樁身完整性檢測提倡更多地采用聲波透射法,而承載力的檢測方法除靜態荷載法以外,動測法可能需在理論和方法進行較長時期的研究或結合其它測試理論方法聯合進行才可能有所技術突破。

3、技術分析

首先,聲波透射法適用于大直徑灌注樁,目前許多國家對基樁質量檢測采用了這種方法。它的設備使用性能、參數也得到了不斷提高和改善,數據分析軟件功能研發也得到了極快地發展。但制約它被國內廣泛應用的因素是在檢測前需預埋聲測管,且因準備工作繁瑣檢測數量不宜過多,無法檢測基樁承載力。

低應變法雖然目前尚只提供樁身完整性檢測指標,但它操作簡單,易學易用,可經濟、快速、大范圍、無損的普檢,在公路工程中得以充分地利用。但它的缺點則是檢測定性分析,難以達到定量化,且存在一定程度的誤判和不確定性,承載力檢測尚處于不斷完善和研究階段。

高應變法則是以節省人力、物力、財力為目標的快速檢測樁基質量方法,雖然它可檢測完整性和承載力,但它的檢測準確度、可靠性,尤其是理論體系研究以及必須與靜態荷載檢測結果比較校驗后方可使用等一系列問題使其在檢測推廣中存在一定的局限性。

三、混凝土鋼筋銹蝕檢測

正常情況下,混凝土材料呈弱堿性并使得鋼筋表面形成鈍化膜來保護鋼筋使用壽命。但是,復雜的交變荷載作用和材料施工、溫度應力等影響,往往在橋梁安全評估時需要進行鋼筋銹蝕檢測。


目前,常用的方法分為直接評定法(如線性極化電流測量、半電池電位測量等)和間接評定法(如氯離子含量測量、保護層測量、透氣性測量、電阻率測量等),無損檢測中以半電池電位測量和混凝土電阻率測量較為常見。

1、技術原理

半電池電位測量方法原理為將鋼筋銹蝕儀以硫酸銅溶液為電解液,與鋼筋連接開成通路后,輸入高阻抗,記錄電位差并繪出等位圖,從而判定腐蝕發生區域。

它在應用時方法簡單,易學易用。但它的缺點也較多,如只能判定鋼筋發生銹蝕的可能,不能判定銹蝕速度,對中性化的構件可能產生誤判,對水下結構物測試不夠準確等現象,而混凝土電阻率的測量方法屬間接測量方法的一種,它的原理是根據銹蝕后的混凝土阻抗變化量來間接推定銹蝕程度, 由于其結論同數理統計分析密切相關,因此建議作為銹蝕檢測參考方法。

2、分析及發展

鋼筋銹蝕是橋梁安全評估的一項較為重要的指標,但現階段我們在實際無損檢測工作中還不能夠得到較為準確的和直接的數據,因此多數情況下配以有損方法的驗證,檢測中必要時可以將多項無損檢測技術混合使用加以判定。

但在未來的技術發展應用中,我們認為雷達電磁波法、化學試驗滲透法可能會使得這項檢測內容由定性化向定量化發展,得到真正的實質性的技術突破,并能快速準確得出結論。

四、橋梁靜荷載試驗檢測

橋梁的荷載試驗分為靜載和動載兩種方式,考慮到最能夠直接有效評定橋梁的工作狀態和應用范圍,我們僅探討靜力荷載試驗,因為它在設計和施工質量的檢驗,判斷承載力、驗證設計理論和設計方法等方面更為準確和可靠。


1、技術原理

靜荷載試驗基本原理就是在不同的橋梁荷載組合方式下,驗證控制截面的應變、位移或裂縫,進而分析橋梁的承載能力和病害程度,一般情況下以反映橋梁結構的最不利受力狀態為目標,用結構校驗系數和相對殘余變形等參數對結構的可靠性、剛度、安全度或強度儲備等給予判定。

而在試驗數據的獲取中,也不斷的發展了各種形式的傳感器技術,如應變的測量從箔式應變片、應變計、晶振式應變計、光纖式應變計到無線應變計等新技術,但是結構的性能評定參數仍然以上述指標為主。

2、分析及發展

可以看出,靜載試驗是橋梁安全評定的重要技術手段,它是一項復雜并細致的工作,技術含量高,涉及面也相對較廣,需要考慮的各種影響因素多。

目前在國內許多科研機構和檢測機構也具備了這種檢測能力,但也可以看出其不足之處,主要為:橋梁病害本身對荷載試驗影響考慮不足,不同的結構組合在有限元法的計算中可能有一定的偏差,特殊的橋梁設計結構或關鍵部件可能對靜載試驗帶來影響及試驗可能需較長時間的封閉交通等等。

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