高速公路上橋梁的檢測(cè)
2017-02-20
0前言
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展, 交通運(yùn)輸出現(xiàn)了重載、高速、大流量的現(xiàn)代運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì), 公路運(yùn)輸在整個(gè)運(yùn)輸體系中占有的比例越來(lái)越大。而橋梁是道路的咽喉, 因此公路運(yùn)輸對(duì)現(xiàn)有橋梁(即舊橋) 和新建橋梁的結(jié)構(gòu)性能與使用質(zhì)量提出了更高的要求。于是為適應(yīng)交通運(yùn)輸不斷發(fā)展的需要, 確保新建橋梁的安全可靠, 在橋梁竣工后通常需要對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試; 早期修建的橋梁隨著使用年限的增長(zhǎng), 有些會(huì)出現(xiàn)病害或破損現(xiàn)象, 對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)會(huì)造成潛在的危害, 為了評(píng)估這些橋梁的現(xiàn)有承載能力和使用條件, 也需對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試; 當(dāng)橋梁需要通過(guò)超出其設(shè)計(jì)承載能力的特殊車(chē)輛時(shí), 同樣需對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試; 另外, 在橋梁的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中, 對(duì)其進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)和狀態(tài)評(píng)估也是橋梁發(fā)展的趨勢(shì)。
1、 承載力的檢測(cè)
橋梁結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)載試驗(yàn)，是分別將靜動(dòng)載作用在橋梁結(jié)構(gòu)上的指定位置，測(cè)試結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、撓度以及結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼比和沖擊系數(shù)。
按照有關(guān)規(guī)程，確定試驗(yàn)孔為：位于0#~1#橋墩間的65m、2#~3#橋墩間的155m和5#~6#橋墩間的115m整體現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼箱形連續(xù)梁。
應(yīng)力采用外帖式應(yīng)變片，應(yīng)變采用靜態(tài)應(yīng)變儀測(cè)量；主梁撓曲、墩臺(tái)沉降采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)讀；墩柱偏位等采用全站儀測(cè)讀；動(dòng)位移采用INV306振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試；動(dòng)應(yīng)變采用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀測(cè)量，獲得結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率、阻尼、沖擊系數(shù)等參數(shù)；裂縫采用JC-10讀數(shù)顯微鏡（放大倍數(shù)為20倍）進(jìn)行觀測(cè)。
1.1 靜載試驗(yàn)
靜載試驗(yàn)中應(yīng)：a 實(shí)行交通管制；劃定各試驗(yàn)車(chē)停放位置；安裝、調(diào)試應(yīng)變儀、位移計(jì)、精密水準(zhǔn)儀等。b 預(yù)載：(臺(tái)試驗(yàn)車(chē)在被測(cè)試橋跨上來(lái)回通行2次，對(duì)橋跨施行預(yù)壓；對(duì)應(yīng)變儀、位移計(jì)、精密水準(zhǔn)儀等讀初值。c 加載：試驗(yàn)車(chē)按指定位置逐級(jí)就位，分級(jí)加載，每加載一級(jí)穩(wěn)定10min后，對(duì)應(yīng)變儀、位移計(jì)、精密水準(zhǔn)儀讀數(shù)；間隔5min后再讀數(shù)一次。’ 卸載：逐級(jí)卸載，每卸一級(jí)穩(wěn)定10min后，對(duì)應(yīng)變儀、位移計(jì)、精密水準(zhǔn)儀讀數(shù)；間隔5min
后再讀數(shù)一次；全部車(chē)輛退出半小時(shí)后，對(duì)應(yīng)變儀、位移計(jì)、精密水準(zhǔn)儀再讀數(shù)一次。
1.2動(dòng)載試驗(yàn)
動(dòng)載試驗(yàn)中應(yīng)：實(shí)行交通管制；調(diào)試INV306振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀。2輛試驗(yàn)車(chē)并排以10、20、40、60km／h的速度勻速同步通過(guò)，測(cè)試系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀等進(jìn)行記錄；2輛試驗(yàn)車(chē)以40km／h的速度勻速通過(guò)，在跨中緊急制動(dòng)，振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀等進(jìn)行記錄；1輛試驗(yàn)車(chē)以5km／h的速度跳車(chē)，振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀等進(jìn)行測(cè)試。
1.3 裂縫檢測(cè)
檢測(cè)人員仔細(xì)觀察每一級(jí)荷載作用下各控制截面是否有裂縫出現(xiàn)及裂縫發(fā)展情況。如有，應(yīng)停止加載，分析原因后才能進(jìn)行第二級(jí)加載。
1.4檢測(cè)注意事項(xiàng)
①試驗(yàn)車(chē)輛。車(chē)輛和載荷總重55t的五軸載重3輛（要求前軸重3t，兩中軸重12，兩后軸重14t.；車(chē)輛和載荷總重20t的載重車(chē)36輛（前軸重7t，后軸重13t）；靜載試驗(yàn)荷載根據(jù)設(shè)計(jì)荷載（汽超20t，掛-120）采用等效荷載的原則，針對(duì)每一試驗(yàn)跨所需的車(chē)輛荷載噸位和數(shù)量，根據(jù)設(shè)計(jì)控制荷載最不利效應(yīng)值按下式等效換算，最終達(dá)到荷載效率為0.8~1.05的目的。
?、诟髟囼?yàn)跨靜載試驗(yàn)工況及其布載位置應(yīng)根據(jù)橋梁內(nèi)力影響線最不利位置進(jìn)行分級(jí)布載。
?、蹌?dòng)載試驗(yàn)。模擬實(shí)際行車(chē)荷載的行駛速度、剎車(chē)和跳車(chē)情況。
④應(yīng)變和撓度測(cè)點(diǎn)布置。靜動(dòng)載應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置在跨中、支點(diǎn)截面；各個(gè)墩頂應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置在左右兩側(cè)；撓度（位移）測(cè)點(diǎn)位于石崆山"號(hào)橋右線0#~7#橋墩之間的65m+115m+155m+3倍的115m整體現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼箱形連續(xù)梁支點(diǎn)、跨中、1／4截面，以測(cè)出連續(xù)梁在各級(jí)荷載作用下的撓曲線。
5）溫度測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。在測(cè)點(diǎn)附近的橋上和橋下設(shè)置!處氣溫觀測(cè)點(diǎn)，另外在橋梁主要測(cè)點(diǎn)設(shè)置一處構(gòu)件表面溫度觀測(cè)點(diǎn)。
2、 滲水檢測(cè)
雖然道路工作者已逐漸認(rèn)識(shí)到了瀝青路面水損壞的危害性, 但具體到對(duì)瀝青路面滲水性能進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià), 并制定相應(yīng)的瀝青路面滲水控制指標(biāo)的工作并沒(méi)有完善。所以有必要認(rèn)識(shí)滲水的檢測(cè)。
2.1測(cè)試公式
重點(diǎn)考察儀器測(cè)試結(jié)果的精確性、可重復(fù)性及測(cè)試方法的可操作性等方面的性能, 最終推薦的路面滲水系數(shù)計(jì)算公式為
k =(lnh1- ln h2) aL/A t
式中: k 為滲透系數(shù); a 為水管截面積; L 為試件高度, 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)假設(shè)為測(cè)試層厚度;A 為試件截面面積, 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)假設(shè)為滲水儀內(nèi)水與路面的接觸面積; t 為滲水時(shí)間; h1 為測(cè)試開(kāi)始時(shí)水頭高度; h2 為測(cè)試結(jié)束時(shí)水頭高度。
2．2測(cè)試方法
考慮到瀝青路面滲水往往與離析、粗集料集中、壓實(shí)度不足等有關(guān),在測(cè)試瀝青路面滲水系數(shù)的同時(shí)也測(cè)定這些指標(biāo)。為了使測(cè)試的滲水系數(shù)更好地代表瀝青路面的實(shí)際性能,有如下測(cè)點(diǎn)選擇方法：
?、?考慮瀝青混合料類(lèi)型對(duì)瀝青路面滲水性能的影響, 選擇了同一結(jié)構(gòu)層, 相同集料最大公稱(chēng)粒徑, 不同級(jí)配的路段。
② 考慮厚度對(duì)瀝青路面滲水性能的影響, 選擇同一結(jié)構(gòu)層, 同一級(jí)配, 不同厚度的路段, 同時(shí)研究集料最大公稱(chēng)粒徑與厚度的匹配關(guān)系。
?、?考慮壓實(shí)度對(duì)瀝青路面滲水性能的影響, 選擇同一結(jié)構(gòu)層, 不同路面空隙率的路段。路面空隙率采用表干法測(cè)定, 可以借用已取芯樣的數(shù)據(jù), 或在滲水系數(shù)測(cè)定后在檢測(cè)點(diǎn)處取芯測(cè)定。
④ 考慮構(gòu)造深度對(duì)瀝青路面滲水性能的影響,選擇同一結(jié)構(gòu)層, 不同路面構(gòu)造深度的路段。路面構(gòu)造深度采用鋪砂法測(cè)定。
3、 樁基的檢測(cè)
3.1 成孔檢測(cè)
超聲波成孔檢測(cè)儀采用超聲波反射技術(shù)，可用于各種灌注樁（或地下連續(xù)墻）等成孔成槽質(zhì)量的綜合檢測(cè)。實(shí)踐中，將超聲波傳感器沿充滿泥漿的鉆孔中心以一定速率下放，在探頭下放過(guò)程中，接收并記錄四個(gè)方向（或兩個(gè)方向）的垂直孔壁的超聲波脈沖反射信號(hào)，可以很方便地對(duì)鉆孔四個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行孔壁狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可以直觀的觀測(cè)連續(xù)墻槽寬、鉆孔直徑、垂直度、孔壁狀況等參數(shù)。
3.2 靜載試驗(yàn)法
在確定單樁極限承載力方面，它是目前最為準(zhǔn)確、可靠的檢驗(yàn)方法，判定某種動(dòng)載檢驗(yàn)方法是否成熟，均以靜載試驗(yàn)成果的對(duì)比誤差大小為依據(jù)。因此，每種地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處理規(guī)范都把單樁靜載試驗(yàn)列入首要位置。一般情況下，樁基靜載試驗(yàn)的成果數(shù)據(jù)，如單樁承載力、沉降量等均認(rèn)為是準(zhǔn)確、可靠的。
3.3 應(yīng)力波反射法完整性檢測(cè)
盡管近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)于這種方法的研究未見(jiàn)本質(zhì)性的進(jìn)展，但在實(shí)用和普及方面國(guó)內(nèi)卻有較大提高，這些不僅表現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)樁基動(dòng)測(cè)儀和配套用傳感已達(dá)到或接近國(guó)外先進(jìn)儀器方面，也表現(xiàn)在許多單位認(rèn)真研究各個(gè)測(cè)試細(xì)小環(huán)節(jié)和分析環(huán)節(jié)方面，更主要的是表現(xiàn)在許多管理部門(mén)已開(kāi)始認(rèn)真總結(jié)應(yīng)力波反射法完整性檢測(cè)的得與失，開(kāi)始使這種方法的應(yīng)用回歸到一種正常的位置，如廣東省正在將這種方法定位于為后續(xù)檢測(cè)提供前期技術(shù)準(zhǔn)備, 這種定位已與該方法解決問(wèn)題的真實(shí)能力完全對(duì)應(yīng)。
3.4 高應(yīng)變動(dòng)力試樁法
樁基動(dòng)測(cè)方面，國(guó)產(chǎn)儀器和軟件業(yè)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，許多方面甚于更具有中國(guó)特色。
3.5 動(dòng)靜法
動(dòng)靜法是指應(yīng)用達(dá)朗貝爾原理來(lái)研究非自由質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。動(dòng)靜法的特點(diǎn)是在引入虛加慣性力之后，用靜力學(xué)中研究平衡問(wèn)題的方法來(lái)處理動(dòng)力學(xué)中的不平衡的問(wèn)題
4、 結(jié)束語(yǔ)
橋梁方面試驗(yàn)是一項(xiàng)試驗(yàn)過(guò)程長(zhǎng)、內(nèi)容復(fù)雜、變化不可預(yù)料、技術(shù)含量高的工作，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康恼J(rèn)真制定試驗(yàn)內(nèi)容和詳細(xì)計(jì)劃，才能保證達(dá)到試驗(yàn)效果，保障試驗(yàn)安全，以防留下諸多安全隱患。
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