橋梁檢測與加固技術(shù)應(yīng)用摘要:本文經(jīng)過對中國橋梁質(zhì)量檢測與加固發(fā)展趨勢表明,橋梁檢測及加固重大意義。以后分別介紹檢測和加固方法,舉一個實例來進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞:橋梁檢測橋梁加固1、橋梁檢測與加固發(fā)展及意義伴隨中國經(jīng)濟快速發(fā)展,對于公路橋梁需求日益增加。在中國20世紀(jì)50、60年代甚至70年代建設(shè)橋梁,已經(jīng)運行30—40年,很多都已經(jīng)超限服役,病害和缺點累累,極難適應(yīng)該今經(jīng)濟發(fā)展。所以,維修和加固舊橋便成為一個有待研究處理問題。經(jīng)過檢驗確定橋梁營運多年后各部位因為出現(xiàn)如裂縫、錯位、沉降等缺點而引發(fā)損壞程度與實際承載能力損失,為進(jìn)行橋梁修復(fù)加固提供可靠依據(jù);能夠評定部分關(guān)鍵大橋或特大橋梁,在建成以后其設(shè)計與施工質(zhì)量,確定工程可靠度;經(jīng)過檢測評價,可驗證采取新型結(jié)構(gòu)橋梁理論實踐性與可靠性,方便對結(jié)構(gòu)設(shè)計理論及結(jié)構(gòu)形式加以改善,使其更完善;經(jīng)過對維修加固橋梁進(jìn)行完工檢驗可檢驗維修加固質(zhì)量,并驗證加固方法合理性與可靠性;總而言之,橋梁檢測是橋梁新型結(jié)構(gòu)性能研究、橋梁施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)承載能力評定關(guān)鍵手段。普及橋梁檢測技術(shù),做檢測工作并給出橋梁結(jié)構(gòu)性能正確評價,對于推進(jìn)中國橋梁工程建設(shè),提升施工質(zhì)量,延長現(xiàn)役橋梁承載能力,都含有十分關(guān)鍵意義。2、橋梁檢測常見方法橋梁檢測是對橋梁結(jié)構(gòu)直接測試一項科學(xué)試驗工作。它包含常規(guī)檢測和荷載試驗,其關(guān)鍵任務(wù)是經(jīng)過有計劃地對結(jié)構(gòu)物加載后性能進(jìn)行觀察和對測量參數(shù)進(jìn)行分析,方便了解橋梁實際工作狀態(tài),對結(jié)構(gòu)物工作性能做出評價以及對橋梁結(jié)構(gòu)承載能力和使用條件做出正確估量,并為橋梁加固提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)。橋梁檢測方法有:無破損檢測法、半破損檢測法、半破損與無破損綜合使使用方法及荷載試驗。其中前三項是對混凝土強度、內(nèi)部缺點等檢測。通常來說,混凝土梁無損檢測包含完整性和強度檢測兩部分。荷載試驗包含靜力荷載試驗和動力荷載試驗。橋梁常規(guī)檢測檢測內(nèi)容早期檢驗日常檢驗具體檢驗臨時檢驗設(shè)計資料○施工方法○施工質(zhì)量○使用材料○混凝土強度○或△內(nèi)部缺點○△裂縫長度○△○或△寬度○△○或△深度○△○或△發(fā)展?fàn)顟B(tài)○○○起皮、剝落○○○鋼筋外露、銹跡○○○鋼筋銹蝕度及位置△△保護(hù)層厚度△△材料活性△△殘余膨脹量△△碳化深度△△氯離子含量△△表面石灰質(zhì)凝結(jié)物○○漏水○○變形○△○或△支座○○異常響聲○○混凝土檢測法分類及測定內(nèi)容種類測定內(nèi)容說明混凝土無破損檢測方法表面硬度法壓痕法對混凝土表面進(jìn)行撞擊,以測定凹痕深度、直徑、面積等已不大使用回彈法對混凝土表面進(jìn)行打擊,測定其反彈硬度利用得最多,但正確性對應(yīng)差些超聲脈沖法超聲脈沖法沖擊波法表面波法測定混凝土強度、內(nèi)部缺點,測定混凝土厚度及振動彈性系數(shù)。超聲波法采取較多沖擊波法和表面波法未被采取綜正當(dāng)超聲法與回彈法測定混凝土強度能提升測試精度超聲法與聲波衰減率法正處于研究階段振動彈性系數(shù)與對數(shù)衰減率法還未采取射線法X射線法r射線法r線輻射法內(nèi)部缺點探傷、鋼筋探測因x射線和中子使用有限,故還未實際使用中子法測定混凝土含水率混凝土破損檢測方法鉆（?。┬痉y定混凝土強度有使用拔出法拔脫法射擊法靜力荷載試驗是將靜止荷載作用于橋梁上指定位置,方便能夠測試出結(jié)構(gòu)靜應(yīng)變、靜位移以及裂縫等,從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下工作狀態(tài)和使用能力試驗。橋梁靜載試驗?zāi)渴?1）檢驗橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工質(zhì)量;2）驗證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和計算方法;3）直接了解橋梁結(jié)構(gòu)承載情況,借以判定橋梁結(jié)構(gòu)實際承載能力;4）積累科學(xué)技術(shù)資料,充實與發(fā)展橋梁計算理論和施工技術(shù)。靜載試驗大致上分為三個階段,即:橋梁結(jié)構(gòu)考察和試驗方案設(shè)計階段;加載試驗與觀察階段;測試結(jié)果分析與總結(jié)階段等。橋梁動力荷載試驗是指采取動力荷載,如行駛汽車荷載或其她動力荷載作用于橋梁結(jié)構(gòu)上,以測出結(jié)構(gòu)動力特征,如振動變形,從而判定出橋梁結(jié)構(gòu)動力荷載下受沖擊和振動影響試驗。橋梁動力荷載試驗?zāi)渴?1）測定動荷載動力特征,即引結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動作用力數(shù)值、方向、頻率和作用規(guī)律等;2）測定結(jié)構(gòu)動力特征,如結(jié)構(gòu)自振頻率,阻尼特征及固有振型等;3）測定結(jié)構(gòu)在動荷載作用下強迫振動響應(yīng),如振幅、動應(yīng)力、沖擊系數(shù)及疲憊性能等。3、橋梁加固目、要求及方法3.1橋梁加固目伴隨公路交通運輸事業(yè)快速發(fā)展,道路交通運輸量和大噸位車輛在逐年增加,由此造成現(xiàn)有橋梁“健康情況”逐年降低,損壞速度加緊,此時,對現(xiàn)有橋梁進(jìn)行合理而有效加固,提升橋梁運行能力和承載標(biāo)準(zhǔn)含相關(guān)鍵意義,則對應(yīng)橋梁加固應(yīng)做到:(1)確保橋梁工程安全、完整、適用與耐久。(2)提升現(xiàn)有橋梁運行能力與承載能力。3.2橋梁加固具體要求為:(1)橋梁結(jié)構(gòu)因為結(jié)構(gòu)失效或損傷經(jīng)評定不滿足結(jié)構(gòu)安全或正常使用要求時,必需進(jìn)行加固。加固內(nèi)容與范圍應(yīng)依據(jù)評定結(jié)論和委托方提出要求確定,能夠包含整座橋梁,亦能夠是指定區(qū)段或特定構(gòu)件。(2)加固后橋梁結(jié)構(gòu)整體壽命應(yīng)達(dá)成原設(shè)計橋梁壽命。(3)加固設(shè)計與施工方法應(yīng)緊密結(jié)合,并采取有效方法確保新老結(jié)構(gòu)連接可靠與協(xié)同工作。(4)對于大橋、特大橋,關(guān)鍵承重構(gòu)件需要加固補強時,加固設(shè)計方案應(yīng)不少于2個,并對方案進(jìn)行比選和經(jīng)濟評價。(5)加固設(shè)計與施工應(yīng)盡可能不損傷原結(jié)構(gòu),并保留含有利用價值構(gòu)件,避免無須要拆除或更換。(6)加固設(shè)計應(yīng)進(jìn)行承載力驗算。(7)加固施工中應(yīng)盡可能降低對橋上下通行車輛與行人干擾,同時減小對周圍環(huán)境污染。(8)加固施工過程中若發(fā)覺原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重缺點,應(yīng)立刻停止施工,并與工程參與各方進(jìn)行協(xié)商、研究,對其采取有效方法處理后方能繼續(xù)施工。(9)加固施工過程中應(yīng)采取安全監(jiān)測方法,確保人員!結(jié)構(gòu)安全。3.3橋梁加固方法關(guān)鍵分為橋梁結(jié)構(gòu)表層加固方法、橋梁上部結(jié)構(gòu)加固方法、橋梁下部結(jié)構(gòu)加固方法3.3.1橋梁結(jié)構(gòu)表層加固方法1、結(jié)構(gòu)表層常見加固方法:（1）混凝土修補法（2）水泥砂漿修補法:a水泥砂漿人工涂抹法b噴漿修補法（3）粘結(jié)劑修補法2、結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕加固方法:橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕修補應(yīng)首先鑿除松脫、剝離等已經(jīng)損壞部分混凝土,其次,對鋼筋作除銹處理,并清除老混凝土上灰塵,然后,對鋼筋進(jìn)行防銹處理,涂環(huán)氧膠液等粘結(jié)劑,最終,立模、配料澆筑或噴漿、涂抹施工,并對新噴涂或澆筑混凝土面進(jìn)行表面處理。3、橋梁結(jié)構(gòu)裂縫加固方法:（1）表面封閉加固法（2）壓力灌漿加固法（3）表面粘貼修補法（4）打箍加固封閉法3.3.2橋梁上部結(jié)構(gòu)加固方法1、橋面板加固方法2、主梁加固方法（1）增大梁截面和配筋加固法（2）粘貼碳纖維加固法（3）.體外預(yù)應(yīng)力加固法（4）.改變結(jié)構(gòu)受力體系法（5）增加輔助構(gòu)件加固法3.3.3橋梁下部結(jié)構(gòu)加固方法1.擴大基礎(chǔ)加固法2.增補樁基加固法3.高壓旋噴注漿加固法4.頂推法調(diào)整拱橋拱腳水平位移加固法4、工程實例4.1工程概況該橋梁全長251.5m,橋梁中心樁號為0K+424.75,橋面組合為凈—7.0m+1m×2人行道。橋梁上部結(jié)構(gòu)為4孔凈跨徑為52.5m、凈矢跨比f0/L0=1/8、拱軸系數(shù)m0=3.50變截面懸鏈線雙曲拱橋。主拱圈全寬9m,由6肋5波外加2個懸半波組成。拱肋采取變高度矩形截面,分為3段預(yù)制,采取濕接法進(jìn)行連接,橫向由13道橫系梁連接成整體。拱波為混凝土預(yù)制圓弧形構(gòu)件,矢跨比為1/3。主拱上共設(shè)6個腹拱,腹拱墩和拱波均為素混凝土構(gòu)件。橋梁設(shè)計荷載等級為汽車-15級、掛-80,于1973年9月建成通車。4.2質(zhì)量檢測內(nèi)容及結(jié)果分析1)全橋關(guān)鍵部位裂縫檢測,著重于橋墩臺、主拱圈、腹拱、橫墻等,裂縫寬度用裂縫觀察儀測量,深度采取超聲波檢測。經(jīng)過檢驗發(fā)覺,拱肋跨中以橫系梁為軸線兩側(cè)各6m區(qū)段存在徑向裂縫。2)鋼筋銹蝕電位檢測,在關(guān)鍵承重構(gòu)件或承重構(gòu)件關(guān)鍵受力部位,或鋼筋可能存在銹蝕部位布設(shè)測區(qū)。應(yīng)用銅—硫酸銅為參考電極半電池電位法進(jìn)行檢測,測定測區(qū)電勢差,以評定構(gòu)件內(nèi)鋼筋可能出現(xiàn)銹蝕概率。3)混凝土強度檢測,在關(guān)鍵承重構(gòu)件或關(guān)鍵受力部位布設(shè)測區(qū),應(yīng)用超聲波測試儀和回彈儀,采取混凝土超聲-回彈綜正當(dāng)進(jìn)行檢測。4)分別對主拱圈上下緣用全站儀進(jìn)行測量,擬合拱背和拱腹曲線后,找出拱軸線型。5)根據(jù)偏心受壓構(gòu)件對拱圈截面強度進(jìn)行復(fù)核,拱肋控制截面在荷載作用下能夠滿足規(guī)范要求。6)撓度計算得到拱肋最大豎向撓度為59.0mm,比要求拱在正常使用極限狀態(tài)下汽車荷載產(chǎn)生豎向最大撓度許可值66mm(L/800)小,滿足規(guī)范要求。7)依據(jù)現(xiàn)在該橋交通情況,取活載進(jìn)行修正ξq=1.0。計算結(jié)構(gòu)抗力,基于檢測結(jié)果承載能力評定表明:拱腳截面抗力在組合2不利荷載組合下不滿足規(guī)范要求,其它截面均能滿足規(guī)范要求。經(jīng)過全方面質(zhì)量檢驗、結(jié)構(gòu)計算及評價分析,該橋現(xiàn)在存在關(guān)鍵問題有:第一,行車道質(zhì)量較差,在檢驗過程中發(fā)覺橋面約有45%鋪裝有開裂現(xiàn)象存在。第二,臺背填土存在下沉現(xiàn)象,橋頭跳車現(xiàn)象顯著,加大了車輛荷載對橋跨沖擊作用。第三,因為雨水侵蝕和風(fēng)化作用影響,欄桿表層砂漿存在脫落現(xiàn)象。欄桿多處存在鋼筋銹蝕,混凝土脹裂、脫落現(xiàn)象,部分欄桿構(gòu)件缺失,部分欄桿扶手開裂。人行道道板存在開裂現(xiàn)象。第四,拱肋在拱頂10m區(qū)段范圍內(nèi)存在徑向裂縫,多數(shù)裂縫在拱肋上游側(cè)、底面以及下游側(cè)都有具體表現(xiàn)。第五,統(tǒng)計表明,全橋約24.73%拱波存在開裂現(xiàn)象,其中部分裂縫表口伴隨有白色晶體狀物質(zhì)析出,部分裂縫存在滲水現(xiàn)象,侵蝕拱肋。另外,約有5.1%拱波與拱肋結(jié)合處存在開裂。第六,拱上腹孔拱波混凝土多處開裂,且裂縫多數(shù)橫向貫通。4.3加固設(shè)計1、主拱圈加固在拱肋上緣局部增大主拱圈截面,跨中實腹段部分采取外包碳纖維法加固,拱波掛鋼絲網(wǎng)噴射混凝土。對拱肋和拱波現(xiàn)有病害、缺點進(jìn)行修補。清除拱肋拱背上面浮渣和風(fēng)化層,將拱背混凝土鑿毛并沖洗潔凈。在拱背拱腳至1/4區(qū)段上澆注10cm厚鋼纖維混凝土,以提升拱腳截面截面抗力。對跨中實腹段采取粘貼兩道寬26cm雙層（厚0.167mm）碳纖維布。對碳纖維外涂防護(hù)材料。對拱波掛鋼絲網(wǎng),噴射3cm厚水泥砂漿。2、橋面鋪裝因為該橋橋面鋪裝多處開裂,且滲水侵蝕橋跨結(jié)構(gòu),所以考慮在更換橋面鋪裝時候可更換為聚丙烯纖維混凝土,同時為了使更換后橋面鋪裝含有良好防水性,可加鋪一層4cm厚瀝青混凝土。3、橋頭與路堤連接處因為該橋橋頭跳車現(xiàn)象顯著,所以考慮在大橋兩側(cè)鋪設(shè)12m格柵,以緩解過往車輛對大橋所產(chǎn)生沖擊作用,同時改善行車舒適性。4、其她對于腹孔拱波及立墻上裂縫,僅選擇裂縫寬度大于0.25mm裂縫進(jìn)行壓水泥漿修補,通常小裂縫用環(huán)氧樹脂砂漿作抹面處理。5、結(jié)語橋梁檢測工作技術(shù)復(fù)雜、操作難度大、科技含量高,而且是高空和危險作業(yè),擔(dān)負(fù)任務(wù)工程技術(shù)人員責(zé)任重大。舊橋加固是一項繁雜系統(tǒng)工作,工程量往往不大,但包含面廣,并關(guān)系到很多隱蔽工程,其病害原因、加固方法常常因橋、因地而異,且施工工藝多具特殊性和復(fù)雜性。橋梁檢測和加固不僅要求工程技術(shù)人員有豐富實際經(jīng)驗,還要有堅實理論基礎(chǔ)。只有把實踐和理論充足結(jié)合起來,工程技術(shù)人員才能對橋梁作出正確檢測和評定,設(shè)計出切實可行加固方法,從而增強橋梁使用能力,延長橋梁使用壽命。參考文件[1] 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