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      橋梁工程檢測技術——囊括建筑檢測的精髓
      日期:2020-2-11 9:40:46 作者:佚名 來源:本站原創
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      摘要:隨著交通運輸量大幅度增長,行車密度及車輛載重越來越大,使得橋梁定期檢測在橋梁日常養護的工作中的地位越來越重要。本文結合實際經驗,分析了橋梁定期檢測的原因、提出了橋梁定期檢測的內容及方法。

      一、檢測的意義及發展

      新中國成立以來,我國橋梁建設進入了一個奮起直追世界先進水平的快速發展時期。1957年,第一座長江大橋——武漢長江大橋的勝利建成,結束了我國萬里長江無橋的狀況,從此“一橋飛架南北,天塹變通途”。此后相繼建成了南京長江大橋、江陰長江大橋、虎門大橋等一批技術含量高的重大工程項目。

      1.我國橋梁還有很大的發展空間。我國跨海大橋的建設剛剛興起。東海大橋的通車,拉開了我國從陸路伸向大海建設橋梁的序幕。全線貫通的杭州灣跨海大橋,可以使寧波到上海的距離縮短120km,有利于促進江、浙、滬經濟的發展。此外深圳灣大橋、湛江海灣大橋、青島海灣大橋等都是2006年開工建設的跨海橋梁工程。港澳珠大橋也在策劃之中。如果我國國民經濟保持持續增長的趨勢,向海洋延伸的戰略將繼續,跨海橋的建設將成為未來橋梁建設的重點。

      2.跨越大江大河的橋梁建設方興末艾。近年來,長江大橋在中國的建橋史上,每年都加入新的篇章。1990年以前,長江上的大橋只建了6座;1991年~2000年,長江上建起了15座橋,主要是公路橋;2001年~2006年,長江上興建了2l座橋。過去普遍認為經濟比較落后、相對封閉的中小城市都架起跨越長江的橋。據有關消息,今后長江上還將建造70個過江(含長江大橋和過江)隧道。此外,黃河、浦江、珠江、湘江和閩江等近年來都在規劃和興建橋梁。

      近年來隨著經濟的迅速發展,公路交通流量顯著增加,大大超出了設計流量要求,使公路橋梁的損壞率增大,維修周期減小。由于橋梁位置分散、修建年代不同、修建時使用的技術標準不同、橋梁結構形式的差異,造成路網中橋梁的營運狀況存在很大差別。特別是超載運輸等直接原因,導致各級公路上的橋梁的技術狀態下降嚴重,一些路段橋梁頻繁出現早期病害,也有部分橋梁發生了結構性的損壞,這種情況已直接影響到路網交通,并造成潛在的安全隱患。橋梁安全已成為各級領導,乃至全社會最關心、最敏感的問題。

      通過橋梁定期檢測,建立和健全橋梁技術狀況檔案;檢查橋梁的健康狀況,及時發現病害或控制病害的發展;對橋梁進行技術狀況評價,形成客觀翔實的統計資料;為橋梁的維修、加固和技術改造提供依據;發現及甄別橋梁安全隱患,防止惡性事故發生。

      二、定期檢測的內容及方法

      盡管道路橋梁的結構形式較多,但是對舊橋現場的外觀調查工作的主要內容仍能歸納成幾個方面。

      (一)、橋面系的外觀檢查

      橋面系的外觀調查,可以按橋面系組成的四部分依次檢查。

      1、橋面鋪裝的檢查

      橋面鋪裝的功能是使車輛安全而舒適地行駛。當橋面鋪裝產生病害后,會產生如下后果:

      1)、鋪裝粗糙度不足或鋪裝層脫落,容易引起大的交通事故;

      2)、由于橋面鋪裝不平整等引起汽車車輛對橋梁的沖擊效應增大,使橋面板等結構的耐久性降低;

      3)、在伸縮縫的前后,橋梁鋪裝層與伸縮縫裝置之間的高低差不僅促使鋪裝本身的破壞,而且會促使伸縮縫裝置的破壞。

      作為橋面鋪裝的外觀檢查首先是調查橋面鋪裝的類型,然后調查鋪裝層存在的主要缺陷。

      瀝青橋面鋪裝的主要病害有:輕微裂縫(發狀或條狀)、嚴重裂縫(龜裂、縱、橫裂縫)、坑槽、車轍、擁包、磨光和起皮等。此外,瀝青橋面鋪裝應保證足夠的平整而粗糙,過分光滑雨天易使車輛打滑。

      水泥混凝土橋面鋪裝的主要病害有:裂縫、剝落、坑洞、磨光等。

      關于橋面鋪裝缺陷與損傷的外觀檢查方法、項目、記錄格式及初步評定可參照《公路養護技術規范(JTJ073-96)》中有關條文進行。

      2、伸縮縫裝置的檢查

      伸縮縫設置于梁端構造較弱部位,因直接承受車輛的反復荷載,故最易遭受破壞。隨著交通量的增大,重車增多,這些老的伸縮縫裝置的破壞逐漸增多。這不僅妨礙行駛性能,而且會發展到引起結構本身的破壞,如橋面伸縮縫的損壞,使水向下滲漏從而影響梁體端部結構和造成支座銹蝕等破壞。

      伸縮縫裝置的損壞往往還會引起駕駛員心理上不快,從而可能引發駕駛事故。

      各種伸縮縫裝置一般具有的缺陷往往表現在伸縮縫本身的破壞損傷、錨固件損壞、接頭周圍部位后鋪筑料的剝落、凹凸不平等等,這些缺陷也成為伸縮縫處漏水的原因,從而加速支座和結構本身的惡化。

      縮縫裝置的檢查主要是目測,必要時應量測破損的范圍,并在記錄中詳細描述。

      3、橋面排水設施的檢查

      橋面排水設施及橋面鋪裝的缺陷,往往導致橋面積水,引起車輛滑移,導致交通事故。

      橋面排水設施的缺陷,在降雨和化雪時表現得最顯著,因而對橋面排水設施缺陷的檢查最好在此時進行。

      橋面排水設施不良,除設計上可能考慮不周外,主要是排水設施本身被破壞以及塵土、樹葉、淤泥等堵塞排水設施,以致不能正常排水。

      橋面積水往往會通過橋面鋪裝的裂縫等缺陷影響橋梁主要承重結構構件的耐久性能。

      4、欄桿、扶手及人行道的檢查

      主要檢查欄桿、扶手本身破壞情況以及相互連接處是否脫落,鋼制構件是否銹蝕、脫漆,對于人行道,檢查路緣石是否有破碎,人行道與橋面板連接的牢固程度,等等。

      橋梁的橋面系狀況直接與行車、行人的安全和適用性能有關,同時橋面系中存在的缺陷也會促使橋梁主要結構構件工作性能的惡化。因而對它的外觀檢查還得與橋下的檢查緊密結合起來,才能取得較好的效果。

      5、照明設備、交通設施檢查

      檢查燈具完整性,電路正常否,燈柱有無損壞、銹蝕、變形、標志、標線是否完整、清晰、有效。

      (二)、橋梁上部結構的檢查

      橋梁上部結構是橋梁的主要承重結構,它往往由許多基本構件組成,例如梁、板、拱肋(片)等。因此對橋梁上部結構的檢查,就是對這些基本受力構件的工作狀況進行檢查。具體檢查工作內容如下

      1、基本受力構件缺陷及損傷檢查

      根據橋梁結構形式、構件種類、建橋環境、施工質量以及使用情況等不同,在基本構件上缺陷產生的部位、種類和程度也不同。對于混凝土公路橋上部結構的基本構件,缺陷通常有混凝土開裂、剝離、斷面破損、鋼筋外漏及銹蝕、混凝土本身質量不足、異常變形等。其表現為表面裂縫、蜂窩、麻面、空洞、露筋、剝落、游離石灰、縫隙夾層等現象。

      以鋼筋混凝土橋面板損傷破壞為例,說明其損害原因。

      1)、橋面板斷裂。大多因為(1)作用的車輛荷載過大。隨著近年來汽車的大型化,載重增加以及超載違章車輛的增加,對橋面板有很大影響的單車重力或輪荷載已超過了現有橋梁的設計荷載等級。(2)沖擊影響。由于橋臺下沉致使路橋接合處或由于伸縮縫的損壞等原因而出現高差,車輪經過時產生較大沖擊力。

      2)、橋面板碎裂。大多因為混凝土級配和施工質量不好而造成強度不足、蜂窩麻面等缺陷,從而致使荷載作用下產生破壞。

      3)、由鋼筋銹蝕而引起的抗彎強度不足遭到的破壞。橋面板裂縫,雨水下滲,從而鋼筋再次銹蝕,加劇其損害,形成惡性循環。

      4)、橋面板剛度不夠而引起的裂縫。由于橋面板較薄,因此在車輪荷載作用下容易引起較大的變形以致產生較大的裂縫。

      5)、由主梁的影響而引的破壞。(1)連續梁橋、懸臂梁橋、桁架拱的橋面板由于主梁上部在荷載作用下(或基礎沉降)產生負彎矩或拉力,從而會出現裂縫,此類裂縫往往會反射到橋面。(2)主梁的不均勻沉降。由于基礎的不均勻沉降導致主梁沉降,由此影響到橋面,多出現縱向裂縫。

      6)、拱橋或箱梁(槽形梁)橋梁結構中采用小拱板或空心板做橋面板時,由于小拱板或預制的空心板強度不足或施工不良,與主梁連接不好,而引起板的折裂、破損、甚至掉落,形成空洞。

      對于公路混凝土橋梁,由于某一缺陷日積月累的變化,加上環境影響,有擴大的危險。另外,在混凝土公路橋梁中,缺陷和原因不是一一對應的,不少情況是某一個原因為誘發源,其它則多為促進缺陷發展的原因。

      因此,在基本構件的檢查中,一定要細心觀察,發現缺陷后,應結合觀察到缺陷的種類、部位、范圍及嚴重程度,從設計、施工及使用年限,使用狀態記錄出發,進行綜合分析,使之得到切合實際的初步判斷。

      2、基本構件的橫向聯系檢查

      橋梁上部結構的整體性是靠基本構件的橫向聯系來保證。

      對于起橫向聯系的構件狀況檢查一般包括它們本身狀況檢查及它們與基本構件連接狀況的檢查。

      對于梁式橋的橫隔板,應檢查橫隔板上的缺陷及裂縫情況,還應檢查連接鋼板是否外露、有無銹蝕現象等等。

      對于雙曲拱橋,應檢查橫系梁(板)上的裂縫情況,檢查與拱肋連接處是否有脫離現象,還應檢查肋和波接合處情況等等。

      對于桁架拱橋,應檢查橫隔板與主桁片、微彎板與主桁片的結合處情況等等。

      3、基本受力構件及幾何縱軸線的檢查

      一般量測基本構件的實際長度及截面尺寸。構件連接處的完整性及線形,可以采用隨機抽樣調查方法進行。

      基本受力構件的變形(下撓扭曲側屈、位移等)及裂縫調查應重點深入。

      基本構件縱軸線的檢查,對梁式橋,指的是主梁縱軸線向下撓曲的測量;對于拱橋,指的是主拱圈實際拱軸線形狀及拱頂變形量的測量;緲嫾v軸線的檢查可以通過外表目測,發現有明顯變形時,再用精密儀器測量。

      (三)、支座的檢查

      梁式橋支座的作用,主要是將上部結構重量及車輛荷載傳遞給墩臺,并完成梁體所需要的變形。

      支座上存在的缺陷往往會造成橋梁上部結構和墩臺的工作不良,造成較弱部位的某些損傷

      支座的病害大體有:

      1、支座本身:止浮裝置的損害;限制移動裝置的損害;輥軸的偏移和下降;銷子和輥軸的破壞;支座構件裂痕;螺母松動;帶頭螺栓固定螺栓的脫落;滑動面、滾動面銹死;下底板的破裂;各構件的腐蝕;插座相互間接觸。

      2、支座底板:錨栓切斷;填充砂漿裂縫;支座底板混凝土碎裂;支座墊石壓壞、剝離。

      因此,對橋梁支座的檢查應進行以下幾個方面的內容:

      1、簡易墊層支座的油氈是否老化破裂;

      2、鋼板滑動支座和弧形支座是否干澀、銹蝕;

      3、擺式支座各部分相對位置是否正確,受力是否均勻,鋼筋混凝土立柱是否損壞;

      4、橡膠支座是否老化、變形,位置是否正確;

      5、滑動鋼盆橡膠支座的固定螺栓有無剪斷破壞,螺母有無松動;

      6、活動支座是否靈活,實際位移是否正確;

      7、是否有對于滑動面、滾動面夾雜塵埃和異物,以及防水裝置和排水裝置等的缺陷而產生的漏水、溢水等。

      (四)、橋梁墩臺的檢查

      橋梁墩臺的檢查主要是墩臺身缺陷及裂縫檢查,墩臺變位(沉降、位移、傾斜)的檢查。

      對于鋼筋混凝土的墩臺身來講,比較常見的缺陷是混凝土的凍漲引起剝離、混凝土的風化、掉角及船只碰撞造成的表面混凝土擦痕、露筋、支座下混凝土局部承壓而造成損壞;比較常見的裂縫形態是墩臺身沿主筋方向的裂縫或沿箍筋的方向的裂縫(這些裂縫一般數量不多)、蓋梁上與主筋方向垂直的豎向裂縫。

      對于磚、石及混凝土的墩臺身來講,比較常見的缺陷是砌體的砌縫砂漿風化、大體積混凝土內部的空洞引起的破損等;比較常見的裂縫形態是墩臺身的網狀裂縫及豎向裂縫(沿墩臺身高度方向發展延伸)。

      橋梁墩臺身缺陷及裂縫檢查,可以采用目測或借助于一些工具(例如用小錘輕敲以檢查表面風化程度、剝落情況及內部空洞,用讀數顯微鏡檢查裂縫最大寬度等)來完成。

      對于墩臺的沉降、位移和傾斜情況的檢查,一般可以先由目測并結合橋梁上部結構檢查進行初步判斷。例如對于簡支梁橋,當上部結構檢查發現主梁在墩頂傾斜、伸縮縫頂死的情況,可以初步判定橋墩可能有傾斜或不均勻沉降;對于雙曲拱橋,當主拱圈檢查中發現拱頂下沉較多及主拱肋上有較多的徑向裂縫,那么也可以初步認為橋臺可能有水平位移存在。再進行詳細調查。

      橋梁墩臺的沉降量詳細檢驗用精密水準儀測量,嚴格按國家一、二等水準測量規定進行,并應閉合在兩岸的永久水準點上。觀測點一般選在墩臺頂面的兩端,其觀測標志可用在墩臺上埋置的鉚釘頭作為水準觀測點。

      橋梁墩臺的傾斜情況詳細檢查可以在墩臺上設置固定的鉛垂線測點,用全站儀或吊垂球測定墩臺傾斜度。

      中小跨度橋梁墩臺水平位移的觀測可用特制的鋼線尺固定拉力作懸空丈量,直接將丈量結果與竣工資料比較。鋼線尺最好是銦鋼制成,以免氣溫變化的影響。

      對于拱橋墩臺水平位移的檢查,可用如下方法:

      1.若有完整的竣工資料,橋臺水平位移可根據小三角測量求得跨徑,與竣工時跨徑值比較得到;

      2.若沒有竣工資料,則需要根據實測拱軸線取得拱頂的下沉量,扣除因設預拱度不夠而下沉得到的差值,再以此除以拱頂處推力影響線坐標,可以得到橋臺的水平位移的估算值。

      (五)、橋梁基礎的檢查

      對于墩臺基礎的檢查,主要指墩臺基礎的沖刷情況和缺陷情況的檢查。

      在水中的橋墩,因為直接阻水,除了一般的沖刷以外,還有局部沖刷,在橋墩處形成局部漏斗形河床。當河床為厚砂礫卵石層時,因水流帶動砂礫石運動,會對鉆孔灌注樁造成嚴重的磨損,甚至使樁中鋼筋外露。特別是在地面或低水位以下、凍結線以上或沖刷線附近,基礎或墩身常有環帶狀腐蝕,基礎周圍表面松散,嚴重者使混凝土形成空洞。

      對于混凝土或漿砌片石擴大基礎,主要缺陷是基礎松散破裂和基礎下沖空。

      當橋梁墩臺有傾斜、位移或在活載作用下墩頂位移較大時,往往可能是基礎有病害,應進行挖探檢查:

      1、在河床無水或淺水墩臺,可設圍堰防水直接挖至基礎檢查;

      2、對于流速不大的深水墩臺,可用圍堰、封底進行抽水進行檢查。

      另外還有激光探測和振動檢查方法,可以用來檢查墩臺基礎中裂縫、斷裂、沖空等病害。

      三.結束語

      橋梁現場病害的發生不是一朝一夕可以完成的。而是由多種因素綜合影響的結果。一種病害的發生往往引起連鎖反應,其它病害也會隨之而來。橋梁檢測工作技術復雜、操作難度大、科技含量高,而且是高空和危險作業。擔負任務的工程技術人員責任重大,不僅要求工作人員要有豐富的實際現場經驗,而且同時需要堅實的理論基礎作為指導。只有把實踐和理論充分結合起來,工程技術人員才能對橋梁做出正確的檢測和評估,設計出切實可行的加固方法,從而增強橋梁的使用能力,延長橋梁的使用壽命。


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