近幾十年來,我國的江河上和城市內(nèi),都修建了許多特大和大、中型橋梁,包括鐵路橋梁、公路橋梁、公鐵兩用橋和城市的立交橋等。這些橋梁在建設(shè)中和運營管理期間,都需要進行大量常規(guī)的技術(shù)檢測工作,以確保工程的設(shè)計要求和施工質(zhì)量及運行安全。而同時許多早期修建的橋梁結(jié)構(gòu),由于年久失修,導致橋梁局部出現(xiàn)了一些病害,例如,混凝土表面脫落,鋼筋外露;混凝土碳化、鹽蝕嚴重,使主要受力截面的抗壓性能受到削弱等等不一而足。因此,今天的橋梁檢測領(lǐng)域不僅僅包括成橋前靜載和動力試驗,還涵蓋到大量舊橋的檢測與維護上,只有通過檢測,評價其使用可靠度、估計其剩余壽命,才能為橋梁主管部門的決策提供依據(jù)。在我國,混凝土橋梁的檢測技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已比較成熟,但與國外研究的最新技術(shù)相比,還有一定的差距,本文著重介紹混凝土橋梁的檢測技術(shù)在我國及世界范圍內(nèi)的應用及其新發(fā)展。
一、混凝土橋梁的檢測技術(shù)
混凝土橋梁的檢測離不開荷載試驗。一般來說,有以下情況需進行荷載試驗:一是興建的大跨度混凝土橋,尤其當采用了新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝的橋跨結(jié)構(gòu)更需進行荷載試驗;二是需通行特種車輛的新舊橋梁,為保證該橋使用安全,需按實際輪位和軸重進行模擬荷載試驗或等效菏載試驗;三是修復的、改建的或加固的舊橋,為驗證工程效果,需進行驗收或鑒定性荷載試驗;四是年久失修,且缺乏設(shè)計和施工技術(shù)數(shù)據(jù)的舊橋,為判斷是否能承受預計的荷載,也需進行荷載試驗。
(一)荷載試驗分類及其準備1.荷載試驗分類,按所加荷載性質(zhì),可分為靜載試驗和動力試驗;按加載數(shù)量與標準設(shè)計荷載的比值(包括沖擊系數(shù)在內(nèi))可分為三種:基本荷載試驗、重荷載試驗和輕荷載試驗,本文著重闡述靜載試驗和動力試驗。
2.荷載試驗準備:試驗前,需做好充分的準備,這就要求盡可能的收集設(shè)計與施工資料,這也是為確定試驗荷載、布置測點以及以后的測試數(shù)據(jù)的對比分析。這些資料包括橋跨的總體與各截面幾何尺寸、標高、設(shè)計荷載等級、行車道標準、支座和墩臺位置標高及布置,材料的物理力學性能等。如有可能,一方面,從設(shè)計單位那里索取該橋的控制截面的計算內(nèi)力、計算撓度、影響線和結(jié)構(gòu)的自振頻率等;另一方面,從施工方那里索取該橋的實際尺寸、標高、施工時材料數(shù)據(jù),尤其是混凝土的強度增長數(shù)據(jù)、彈模數(shù)據(jù)、荷載試驗時混凝土的齡期等。與此同時,還應做好實橋調(diào)查工作,對實橋表面的病害,用圖標明病害位置和病害程度;摸清橋址處的供電和交通情況,當?shù)氐臍庀笄闆r,有無試驗所需的標準車輛等第一手資料,因為這些都可能影響到事先所擬訂的試驗方案,如能及早發(fā)現(xiàn)情況和間題,就可以對試驗方案進行及時修改。
(二)靜載試驗混凝土橋梁的靜載試驗,一般需進行以下測試內(nèi)容:
1.結(jié)構(gòu)的豎向撓度、側(cè)向撓度和扭轉(zhuǎn)變形。每個跨度內(nèi)至少有三個測點,并取得最大的撓度及變形值,同時觀測支座下沉值。有時測試也為了驗證所采用的計算理論,要實測控制截面的內(nèi)力和撓度縱向和橫向影響線。
2.記錄控制截面的應力分布,并取得最大值和偏載特性。沿截面高度不少于5個測點,包括上、下緣和截面突變處。有些結(jié)構(gòu)需測試支點及附近、橫隔板附近剪應力和主拉應力,此時需將應變計布成應變花。
3.支座的伸縮、轉(zhuǎn)角,支座的沉降;墩頂位移及轉(zhuǎn)角。
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