1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。e我國(guó)橋梁檢測(cè)e我國(guó)橋梁檢測(cè)我國(guó)公路橋梁檢測(cè)1 前言隨著我國(guó)公路橋梁事業(yè)的發(fā)展，新建高速公路及橋梁越來越多，同時(shí)既有的許多橋梁亦逐漸進(jìn)入了養(yǎng)護(hù)維修階段，有關(guān)專家認(rèn)為橋梁使用超過25年以上則進(jìn)入老化期，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)橋梁總數(shù)的40%已經(jīng)屬于此范疇，均屬“老齡”橋梁。而且隨著時(shí)間的推移，其數(shù)量還在不斷增長(zhǎng)，橋梁管理者對(duì)橋梁的養(yǎng)護(hù)已日益重視。為了適應(yīng)公路運(yùn)輸載重量不斷發(fā)展的要求，充分利用現(xiàn)有的公路橋梁，使之能繼續(xù)安全地為公路運(yùn)輸服務(wù)，根據(jù)交通部頒布的公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范要求，必須對(duì)橋梁進(jìn)行鑒定。與此同時(shí)，新材料、新

2、工藝、新結(jié)構(gòu)形式的采用也越來越多，為了積累這方面的工程經(jīng)驗(yàn)我們有必要做一些檢測(cè)工作，當(dāng)然還有那些因?yàn)橼s工期、采用劣質(zhì)材料、施工方法不當(dāng)?shù)仍蚨霈F(xiàn)病害的橋梁需要做鑒定以確保其安全運(yùn)營(yíng)。橋梁結(jié)構(gòu)的鑒定主要包括既有橋梁的檢算和外觀檢查工作以及荷載試驗(yàn)，通過檢算與外觀的檢查我們可以基本上確定橋梁結(jié)構(gòu)物的使用狀況，然而理論推斷與實(shí)際結(jié)構(gòu)的特性往往存在著一定的差別，尤其是承載力的鑒定目前還離不開荷載試驗(yàn)。2需要進(jìn)行檢測(cè)的橋梁需要進(jìn)行檢測(cè)的橋梁原因各種各樣，絕大部分是舊橋，因?yàn)榕f橋資料比較匱乏，相對(duì)而言管理起來比較困難；在特殊情況下有些新橋也要求做檢測(cè)工作，綜合起來主要有以下幾種因素:(1)缺乏設(shè)計(jì)、施工

3、資料的橋梁。(2)施工質(zhì)量較差，不符合設(shè)計(jì)要求的橋梁。(3)橋梁竣工經(jīng)過運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的病害，影響其承載能力。(4)橋梁施工質(zhì)量較好，運(yùn)營(yíng)情況也良好，但希望提高其允許的承載能力。(5)需要通過超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的特殊荷載車輛的橋梁。還有一些橋梁是因?yàn)橐恍┨厥庠蚨枰鰴z測(cè)工作，比如為了取得一定的科研資料等等。現(xiàn)在一些特大橋梁不僅僅是要求做短期的檢測(cè)，還需要進(jìn)行長(zhǎng)期的健康監(jiān)控，這里就不作敘述了。3橋梁調(diào)查與檢算檢測(cè)就是要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)估，因此前期的主要工作就是從既有的現(xiàn)狀與特性著手，對(duì)要檢測(cè)的實(shí)體有一個(gè)總體把握，并且明確后面工作的方向，這就是調(diào)查與檢算。3.1資料收集這里所說的資

4、料收集的范圍比通常意義上說的資料范圍要廣泛一些，不僅僅包括設(shè)計(jì)資料，還包括施工資料以及有關(guān)的養(yǎng)護(hù)、維修、加固資料。資料收集涉及的細(xì)節(jié)很多，如設(shè)計(jì)資料里面有計(jì)算書、設(shè)計(jì)圖紙、修改圖紙以及地質(zhì)資料等等；施工資料里面包括各個(gè)階段的竣工圖紙、竣工說明書、材料試驗(yàn)資料及施工記錄、竣工驗(yàn)收資料等等；其他養(yǎng)護(hù)、維修資料則包括歷史上通過的車型、載重，交通量狀況、維修的資料等等。還有一些與之有關(guān)的自然環(huán)境或者自然災(zāi)害(洪水、地震、凍土、泥石流等等)的資料如有必要也應(yīng)向有關(guān)部門收集。3.2外觀檢查與病害分析外觀檢查是橋梁檢測(cè)中一項(xiàng)非常重要的工作，通常如果產(chǎn)生了病害會(huì)有一些表象，我們通過外觀的檢查可以分析判斷這些病

5、害產(chǎn)生的原因，提出整治措施并且有利于明確接下來工作的重點(diǎn)。外觀檢查要求做到抓住重點(diǎn)，力求全面。3.2.1根據(jù)受力特征確定調(diào)查重點(diǎn)通常可以根據(jù)橋型確定調(diào)查的要點(diǎn)，如梁橋的檢查要點(diǎn)有:跨中區(qū)域的裂縫、撓度；端部的剪力縫；主梁連接部位的狀況；構(gòu)件的外觀質(zhì)量等等。又比如拱的檢查要點(diǎn)有:拱圈拱頂下緣與拱腳上緣裂縫；拱軸線的坐標(biāo)；墩的位移等等。而索結(jié)構(gòu)則還有索、錨的質(zhì)量狀況等等。3.2.2按照部位逐一檢查橋梁從總體上可以分為上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)在梁式橋中主要是指主梁，在拱中則還包括主拱肋、拱波、拉索、風(fēng)撐等等，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式有所區(qū)別；下部結(jié)構(gòu)則包括橋墩、橋臺(tái)、基礎(chǔ)與承臺(tái)、樁等；附屬結(jié)構(gòu)則有

6、橋面鋪裝、人行道、緣石、欄桿、伸縮縫等。每個(gè)部位都有其自己的受力特征，病害也有一些共性，如果出現(xiàn)的不是常規(guī)病害，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)研究找出病因，常規(guī)病害在找出病因的同時(shí)應(yīng)根據(jù)其損壞程度進(jìn)行評(píng)估，然后確定是否有必要加固或更換構(gòu)件用以維持正常的運(yùn)營(yíng)。3.3材料特性調(diào)查材料是組成構(gòu)件最基本的元素，也是保證構(gòu)件是否能正常工作的根本。隨著橋型的多樣化以及新工藝的不斷發(fā)展，將有越來越多的材料應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)中，但目前最基本，使用最廣泛的還是鋼筋和混凝土。鋼材的強(qiáng)度一般以設(shè)計(jì)、施工有關(guān)資料為依據(jù)，不再檢查，當(dāng)懷疑鋼材質(zhì)量有問題或者資料不明確時(shí)應(yīng)采取必要的措施截取試件進(jìn)行材料試驗(yàn)。混凝土的強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生一些變化

7、，比較大的橋梁通常會(huì)有同期的試塊用以確定強(qiáng)度。對(duì)于沒有試塊的橋梁，其混凝土強(qiáng)度可用回彈儀、超聲波檢測(cè)儀等進(jìn)行推定，必要的時(shí)候可在結(jié)構(gòu)上鉆取試件進(jìn)行材料試驗(yàn)。3.4承載力檢算當(dāng)對(duì)橋梁的整體特性進(jìn)行了一些了解之后應(yīng)當(dāng)做一些驗(yàn)算工作，驗(yàn)算的原則依然是有關(guān)技術(shù)規(guī)范，需要注意的是有關(guān)參數(shù)應(yīng)當(dāng)以實(shí)際橋梁為準(zhǔn)，該折減的進(jìn)行折減，必要的時(shí)候也可以考慮有些有利因素。通過驗(yàn)算對(duì)不能滿足要求的橋梁可以考慮重建，有利用價(jià)值的則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行進(jìn)一步的鑒定工作。4靜力試驗(yàn)4.1試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行荷載試驗(yàn)非常復(fù)雜，試驗(yàn)前應(yīng)做充分的準(zhǔn)備工作，它直接關(guān)系到我們?cè)囼?yàn)的成敗與否，關(guān)系到我們的試驗(yàn)是否能夠取得理想的數(shù)據(jù)，否則接下來的工作

8、只能是徒勞。4.1.1選擇試驗(yàn)孔(或墩)試驗(yàn)孔的選擇主要綜合考慮以下條件:(1)該孔(或墩)計(jì)算受力最不利；(2)該孔(或墩)施工質(zhì)量較差，缺陷較多或病害較嚴(yán)重；(3)該孔(或墩)便于搭設(shè)腳手架及設(shè)置測(cè)點(diǎn)或試驗(yàn)時(shí)便于加載。試驗(yàn)孔的選擇非常重要，它關(guān)系到我們所做的試驗(yàn)是否能夠比較準(zhǔn)確地反映此部分結(jié)構(gòu)以及整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的性能，需要豐富的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。4.1.2加載方案的確定選好了試驗(yàn)孔之后，我們要在有限的試驗(yàn)孔上取得有代表性的測(cè)試值，必須精心規(guī)劃加載方案。在滿足鑒定橋梁承載力的前提下，加載項(xiàng)目安排應(yīng)抓住重點(diǎn)，不宜過多。靜載試驗(yàn)一般有一兩個(gè)主要內(nèi)力控制截面，此外根據(jù)橋梁具體情況可設(shè)置幾個(gè)附加內(nèi)力控制截

9、面。方案中還應(yīng)根據(jù)檢查的情況與加載設(shè)備的現(xiàn)狀確定合適的效率系數(shù)。有時(shí)候我們選取的試驗(yàn)孔不止一個(gè)，這就要求我們更要有清醒的頭腦，如何利用有限的設(shè)備滿足試驗(yàn)各控制截面的測(cè)試要求以及如何組織人員高效有序地進(jìn)行測(cè)試工作都是在方案中需要充分考慮的因素。4.1.3其他現(xiàn)場(chǎng)配合準(zhǔn)備工作荷載試驗(yàn)是一個(gè)理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程，其它涉及的事件方方面面也不少。比如通常布設(shè)測(cè)點(diǎn)要搭設(shè)腳手架，做試驗(yàn)提前要準(zhǔn)備荷載車輛，現(xiàn)場(chǎng)要有關(guān)部門配合進(jìn)行交通管制，必要的照明和穩(wěn)定的儀器工作電源，以及現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全保障與聯(lián)絡(luò)設(shè)備等等。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的內(nèi)容多而復(fù)雜，準(zhǔn)備工作應(yīng)盡量考慮周全些，這樣才能保證我們?cè)囼?yàn)?zāi)軌虬凑沼?jì)劃有序進(jìn)行。4.2

10、測(cè)試中應(yīng)獲取的主要數(shù)據(jù)與測(cè)試方法4.2.1根據(jù)測(cè)試目的確定要獲取的數(shù)據(jù)橋梁作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)物涉及的細(xì)節(jié)很多，我們也不可能面面俱到，我們應(yīng)根據(jù)前期的外觀檢測(cè)以及鑒定工作明確需要測(cè)定的部位及需要取得的參數(shù)，減少不必要的勞動(dòng)。明確目的有利于我們?cè)诠ぷ髦邪盐罩攸c(diǎn)，也決定了我們需要取得那些試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)也保證關(guān)鍵測(cè)試部位數(shù)據(jù)的可靠度。4.2.2通常情況下需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)通常舊橋需要鑒定的主要是上部結(jié)構(gòu)的受力特性，監(jiān)控試驗(yàn)荷載各工況下控制截面的應(yīng)力應(yīng)變就是主要內(nèi)容，同時(shí)一些正常使用狀態(tài)下的參數(shù)如撓度、裂縫寬度等也是舊橋的主要測(cè)試內(nèi)容。應(yīng)力應(yīng)變的測(cè)點(diǎn)布設(shè)在前面所述方案階段主要內(nèi)力控制截面與附加控制截面，同時(shí)根

11、據(jù)上部結(jié)構(gòu)的橫截面形式在每一個(gè)控制截面上又要選取一些有代表的測(cè)點(diǎn)，用以反應(yīng)整個(gè)控制截面的受力狀況。對(duì)于一些特殊結(jié)構(gòu)，如索結(jié)構(gòu)，一般還需要對(duì)索力進(jìn)行檢測(cè)。除此之外還有必要根據(jù)實(shí)際外觀檢查發(fā)現(xiàn)的一些病害在個(gè)別部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如支座的沉降、橫隔板的錯(cuò)位、剪力縫的開展等等，因?yàn)橛行┓侵饕芰Y(jié)構(gòu)或者附屬結(jié)構(gòu)的破壞也會(huì)對(duì)主要結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果造成較大的影響，同時(shí)也可能是主要結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力不利的主要原因。4.2.3測(cè)試儀器與方法試驗(yàn)中使用頻率較高的儀器有應(yīng)變儀、撓度計(jì)、水準(zhǔn)儀、全站儀、百分表等等，有時(shí)候由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制我們無法直接使用儀器測(cè)試出我們想得到的參數(shù)，這就要求我們測(cè)試人員要有一定的經(jīng)驗(yàn)，采用一定的措施

12、用現(xiàn)有的儀器測(cè)出我們想要的數(shù)據(jù)。當(dāng)然隨著科技的不斷發(fā)展現(xiàn)在可以使用到試驗(yàn)中的儀器也越來越先進(jìn)，操作也越來越方便，能準(zhǔn)確測(cè)試出我們所要參數(shù)的都可以大膽采用。4.3荷載試驗(yàn)的實(shí)施及現(xiàn)場(chǎng)組織安排現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是最后一項(xiàng)工作，也是最關(guān)鍵的一項(xiàng)工作，它是對(duì)我們前期準(zhǔn)備工作的檢驗(yàn)，能否取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)也與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是否順利息息相關(guān)。4.3.1合理的分工橋梁試驗(yàn)從空間上和時(shí)間上都涉及到一定的范圍，每個(gè)人在測(cè)試過程中的任務(wù)也非常繁重，這就需要我們?cè)谠囼?yàn)前要精心計(jì)劃安排，明確每個(gè)測(cè)試人員各個(gè)階段的任務(wù)，做到有條不紊，保證試驗(yàn)按照計(jì)劃正常進(jìn)行。4.3.2試驗(yàn)流程的控制指揮現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要有一名經(jīng)驗(yàn)豐富的指揮人員，其他配合人員要絕

13、對(duì)配合指揮人員的工作。指揮人員要求對(duì)整個(gè)試驗(yàn)的流程非常清楚，并且明確那一個(gè)階段該做什么，要讀取那些數(shù)據(jù)，同時(shí)要及時(shí)根據(jù)反饋回來的數(shù)據(jù)做一些初步判斷，不斷調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)流程。荷載要嚴(yán)格按照方案中確定的分級(jí)加載方式，當(dāng)未達(dá)到控制荷載工況卻發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)超過正常允許的范圍值時(shí)，指揮人員應(yīng)當(dāng)中止試驗(yàn)過程以保證試驗(yàn)人員的安全。4.3.3現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作情況與臨時(shí)應(yīng)對(duì)措施由于公路舊橋正是因?yàn)橛泻芏辔粗囊蛩夭判枰龊奢d試驗(yàn)，所以我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的問題也難以一一作出預(yù)測(cè)，比如發(fā)現(xiàn)加載車輛與方案中要求的有所區(qū)別，可以調(diào)整車位來滿足效率系數(shù)的要求。測(cè)試過程中試驗(yàn)人員如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)通知指揮及其他測(cè)試人員，作

14、出判斷之后再進(jìn)行后面的工作。5動(dòng)力試驗(yàn)橋梁檢測(cè)動(dòng)載試驗(yàn)是動(dòng)力測(cè)定評(píng)價(jià)方法的基本測(cè)試項(xiàng)目。是為了滿足工程應(yīng)用的需要，應(yīng)用理論分析與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)合的科學(xué)方法解決橋梁振動(dòng)問題的必要手段，是橋梁檢測(cè)工作中的重要環(huán)節(jié)，其對(duì)橋梁使用狀況和承載力的評(píng)價(jià)提供了重要的數(shù)據(jù)參數(shù)。橋梁檢測(cè)中動(dòng)載試驗(yàn)的內(nèi)容主要是結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和動(dòng)載響應(yīng)的試驗(yàn)與分析，量測(cè)的主要部位是結(jié)構(gòu)動(dòng)力效應(yīng)最大構(gòu)件的動(dòng)應(yīng)力及動(dòng)變形的控制截面。一般來說，檢測(cè)項(xiàng)目主要包括:(1)橋梁動(dòng)力特性模態(tài)參數(shù)測(cè)試(頻率，振形，阻尼比)；(2)橋梁動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試(動(dòng)撓度、動(dòng)應(yīng)力、加速度，沖擊系數(shù))。5.1測(cè)試儀器動(dòng)載試驗(yàn)的測(cè)試儀器主要包括測(cè)試傳感器，信號(hào)放大器，光線示

15、波器，磁帶記錄儀和數(shù)字信號(hào)處理機(jī)。根據(jù)儀器的性能和使用傳感器的特性，可以選配不同的測(cè)試系統(tǒng)。5.2橋梁動(dòng)載試驗(yàn)的激振方法橋梁動(dòng)載試驗(yàn)的激振方法應(yīng)根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)型式和剛度，選擇效果好、易實(shí)施的方法。常用的方法有自振法、共振法和脈動(dòng)法三種。5.3動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性是與結(jié)構(gòu)的組成形式剛度、質(zhì)量分布和材料性質(zhì)等結(jié)構(gòu)本身的固有性質(zhì)有關(guān)而與荷載等其他條件無關(guān)的性質(zhì)。橋梁的模態(tài)參數(shù)是整個(gè)結(jié)構(gòu)振動(dòng)系統(tǒng)的基本特性，它是進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析所必須的參數(shù)，其結(jié)果不僅可以用來分析結(jié)構(gòu)動(dòng)載作用下的受力情況，而且對(duì)橋梁承載力狀況評(píng)定提供重要指標(biāo)。5.3.1固有頻率的測(cè)定對(duì)于比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，只需結(jié)構(gòu)的一階

16、頻率，對(duì)于較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析，還應(yīng)考慮第二、第三及更高階的頻率。橋梁固有頻率可以直接通過測(cè)試系統(tǒng)實(shí)測(cè)記錄的功率譜圖上的峰值、時(shí)域歷程曲線或其自相關(guān)圖上確定。由基頻還可以推算承重結(jié)構(gòu)的動(dòng)剛度。5.3.2阻尼橋梁結(jié)構(gòu)的阻尼特性一般由對(duì)數(shù)衰減率或阻尼比來表示，可由時(shí)域信號(hào)中的振動(dòng)衰減曲線求得。另外，也可以從功率譜圖中，用半功率帶寬法來計(jì)算阻尼，一般測(cè)試系統(tǒng)軟件均可完成此類分析。5.3.3振型一般橋梁結(jié)構(gòu)的基頻是動(dòng)力分析的重要參數(shù)。傳感器測(cè)點(diǎn)的布置根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式，通過理論分析后確定。振型的測(cè)定一般采用兩種方法，一種是使用多個(gè)傳感器測(cè)定。另一種是使用一個(gè)傳感器變換位置測(cè)量，這種情況下需要一個(gè)作用參

17、考點(diǎn)，測(cè)試時(shí)比較煩瑣，在條件限制時(shí)使用，一般應(yīng)采取第一種方法測(cè)試。5.3.4沖擊系數(shù)橋規(guī)中定義沖擊系數(shù)為沖擊力與汽車荷載之比。對(duì)于線彈性狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)來說，動(dòng)荷載產(chǎn)生的荷載效應(yīng)與靜荷載產(chǎn)生的荷載效應(yīng)之比即為1+。因此，沖擊系數(shù)的測(cè)試通常采用測(cè)定結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)變或動(dòng)撓度的方法。測(cè)試前，在梁的跨中(或最大變位、應(yīng)變處)布置電阻應(yīng)變片式的位移計(jì)或應(yīng)變計(jì)，并通過動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀與電腦相接。試驗(yàn)時(shí)，由加載車輛以某一速度從測(cè)點(diǎn)駛過，記錄其輸出應(yīng)變隨時(shí)間變化的實(shí)時(shí)信號(hào)。一般情況下，應(yīng)測(cè)試記錄多種車速下的輸出應(yīng)變結(jié)果，以作分析比較。一般來講，橋梁在跨徑=3070時(shí)，車輛與橋梁的自振頻率較接近，易產(chǎn)生共振，在單臺(tái)車作用下的沖擊系數(shù)特別大；沖擊系數(shù)隨阻尼比的減小而增大，阻尼比越小，沖擊系數(shù)受橋梁的影響越明顯，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的沖擊系數(shù)大于同等跨徑的鋼筋混凝土梁橋，這些在測(cè)試中需注意，以便更好地分析沖擊系數(shù)的測(cè)試結(jié)果。事實(shí)