公路桥梁检测技术研究与应用公路桥梁结构整体性能、功能鉴定按照试验持续的时间长短分为长期试验和瞬时试验;按照受力状态可分为静载试验和动载试验。在静载作用下,一般要测定构件的内力(包括轴向力、弯矩、扭矩、剪力等)、作用力的大小(包括支座反力、静荷载、推力等的大小)、各种变形(包括相对位移、转角、挠度等)、局部损坏现象(如裂纹)以及断面上各种应力的大小及其分布状态,按主要承重结构的形式分有桁架梁桥和实腹梁桥两大类。杆件在桁架梁桥中承受轴向力,自重较轻,材料能充分利用,跨越能力大,多用于建造大跨度桥。但实腹梁桥构造简单,制造与架设均比较方便;主要由弯矩来决定实腹梁桥的横截面积,而跨度大致与弯矩的平方成正比(均布荷载条件下),梁的腹板上的平均法向应力比较小,当跨度大时,不能使材料充分利用,所以跨度不适合做得太大。
机械测试仪器通常由齿轮、杠杆、弹簧、轴、度盘和指针等部件构成,直接感受被测量的构件变化是其传感机构的功能,并在接触式机械量测仪器中把这种变化传到转换机构。转换机构的功能是长度的变化由传感机构传来的被量测构件的变化转化而来,并且改变方向,或者把它缩小和放大,如大小齿轮指示机构的功能在百分表中,是将转化为长度通过转换机构并加以缩小、改变方向和放大之后的变化而被表现出来。
雷达检测技术。电磁波探器是一种地球物理勘探方法,探测地下介质分布时利用超高频短脉冲(106~109Hz)电磁波。在桥梁无损中检测的典型应用,如混凝土中的疲劳和缺陷探测以及孔道和钢筋的定位等,电涡流的分布和大小受表层缺陷和构件材料介质的影响,就可以依据所测电涡流的变化量判定材料表层的缺陷情况。一定要进行有效的防护,对设计的检测仪器和检测装置的射线源,控制射线对人体的影响处于最低水平。红外热像仪技术。红外热像仪检测技术就是指当桥梁中有缝隙或损伤的时候对桥梁进行检测,由于周围的情况和发出红外线的不一致,所以能够根据红外线成像的原理检测桥梁的损伤。简而言之就是依据物体的表而温度、材料特性、红外辐射三者间的内在关系,就是红外热像检测技术,把来自目标的红外辐射借助红外热像仪转换为可见的热图像。
投资渠道方面。充足的养护费是保证公路桥梁有效进行的基础,眼下很多公路桥梁由于经费问题而得不到养护,特别是乡镇的公路,所以相关人员应当想方法解决养护费的问题。关于如何筹集养护费,可以通过以下途径进行:要求政府向上一级政府要款、寻求企业单位的帮助、利用群众进行筹集等。为了让每一笔款子都能发挥功效,相关人员还应当加强对养护资金的管理,以便让每一笔款都落到实处。养护管理工作制度。一个完善健全的养护管理工作制度有以下两个特点:规范严格的程序、人员会有严谨的办事态度。为达到上述要求,相关单位应当不断地提升公路桥梁的养护管理水平。如何提升水平,可从以下两个方面进行:将公路桥梁养护工程师制度完善,以便让养护工作有保证。在重要的养护项目上,相关组织单位应当让工程师建立好人事档案,从而稳定整个养护工程的队伍。不仅如此,相关单位还应当合理地奖励优秀的工程师,以提高他们的积极性和责任心;明确各自的责任,执行并遵守“四个一”制度。何谓“四个一”制度?即每座桥梁均有四个负责人,行政领导、养护员、路政员和技术员。在执行“四个一”制度时,必须明确这四人该负的责任,以避免日后可能出现的麻烦。
做好公路桥梁的检查工作。如何做好公路桥梁的检查工作?主要有以下几个途径:定时检查,相关单位可以每个月或其他特定时间派人检查公路的桥梁。检查的部位有公路桥梁的路面、公路桥梁的上下部结构等,在汛期频繁的时段还要增加检查的次数;定期检查,定期检测与定时检查不同,定期检测所隔的时间较长,每年一次即可;特殊检查,特殊检查是为了应对一些养护工作中出现的特殊问题,必要时还会安排资质高的单位或人员来执行。加强旧桥管理,对于旧桥或有坍塌危险的桥梁,相关人员应当及时制订好相应的应急预案,并及时对危桥采取措施,如对桥梁进行加固、对交通加以管制、设置警示标志或语言、派人进行看护、禁止超载车辆通过等。控制养护工程的质量。如何控制养护工程的质量?可以从以下两个方面入手:实行“四制管理”制度,“四制管理”指的是工程招标制度、项目业主负责制、社会监管制、合同管理制。在执行这个制度的时候,需要做好以下几个方面的工作:明确业主权利责任、明确承包方权利责任、明确监管方权利责任等;对施工单位的资质进行严格的审查,并严格要求方案的经济性、可行性和可靠性,以保证养护工程的质量。加强路政管理人员的培训;公路桥梁养护的好坏最根本的决定性因素就是路政队伍是否专业、是否负责、是否具备严谨的工作态度,因为养护工作都是由路政队伍来操作的。要充分发挥路政管理人员的管理作用,确保公路系统的顺畅性与完整性,必须设立专业化、科学化的培训内容。并通过采取严格的考核标准,使管理人员提高自身的工作能力、操作水平。此外,建立科学的路政管理手册、桥梁使用条件手册,也能保护桥梁,以达到合理使用桥梁的目的。
预应力技术。随着荷载等级的不断提高,桥梁工程逐渐向轻型、大跨度方向发展,预应力砼结构的应用越来越广泛,在今后的桥梁加固中,现有的加固技术在很大程度上会受到限制,因此,有必要去开发或者研究预应力技术应用在旧桥的改造当中。用预应力技术对桥梁进行加固措施主要是通过后张法中的体外预应力来实现的,它的施工工艺:体外预应力的预应力钢束设于砼构件的外侧,钢束穿过设在构件端部的挡块和中部适当位置的转向块进行张拉,从而使砼构件获得预压应力。这种方法的主要目的是简化其预应力的工艺,但是结构的受力考特性比常规的黏结预应力要差,钢材的用量也会很大,当前主要用在较大的跨度桥梁工程和维修加固的工程当中。扩大基础加固法。扩大桥梁的基础底面积方法被称为扩大基础加固法。这种方法适合基础承载力不足或者基础埋深太浅,还有砖石或者混凝土刚性实体式的情况。具体扩大基础底面积的大小应该由地基强度验算来确定。当地基强度可以满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时,使用扩大基础底面积的方法加固,主要是由地基变形的计算来选定的。锚喷混凝土加固法。借助高速喷射机械,把新的混凝土混合料连续不断地喷射到以锚固好的钢筋网上的受喷面上,使之凝结硬化而成钢筋混凝土,让桥梁的不抢钢筋和受力断面不断增大,加强其结构的整体性,使之可以承受更大的外部荷载作用,以提高桥梁的最终承载能力。下撑式预应力拉杆法;当桥梁能够满足通车和通航的要求时,可以采用在桥梁下面设置预应力拉杆的办法进行加固作业。设计的时候普遍采用粗的钢筋作为拉杆用,两端的锚固定在桥梁端,中间使用单柱或者多柱的支撑,让桥梁收到预应力的作用。施加预应力的主要方法:横向收紧法。把拉杆分两层布置在梁底的两侧,再靠近梁支座的附近向上使之弯起,把固定在梁端的锚固板进行焊接。纵向张拉法。把预应力拉杆沿着梁底进行布置,使两端向上略微弯起,锚固在梁端,再直接张拉梁底的水平拉杆,让拉杆产生预拉力。
随着经济的发展、综合国力增强,我国公路建设事业迅猛发展,尤其是高速公路建设,从无到有,现已建成8700km。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展,文章简述了目前公路桥梁存在的常见病害 ,提出了加强桥梁养护,同时对公路桥梁维护与加固进行论述。
(一)公路桥梁存在的常见病害
主拱圈裂缝病害:主拱圈中波纵向裂缝,检查时常发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝,肋、波连接处裂缝,各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝。拱肋裂缝。各孔拱肋均有横向裂缝,有不少是U形裂缝,这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内。横系梁裂缝。钢筋锈蚀病害。钢筋发生锈蚀时,锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上,从而对周围混凝土形成挤压,造成混凝土开裂、剥蚀、使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降,锈蚀剥蚀,使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小,对于以钢筋作为抗弯能力,钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力,锈蚀物外流,在结构表面形成锈迹,影响结构美观。墩台基础病害。桥梁墩台基础在常年使用过程中,除了承受上部构造荷载外,还将承受土压力、风力、流水压力、冰压力和浮力等各种力的作用。另外,自然界各种因素的影响作用,以及由于过桥车辆的日益重型化,墩台基础经常受到过重荷载的作用,因此,桥墩台将会出现不同程度的损坏。主梁裂缝及主梁变形病害,主梁裂缝多发生在锚跨中部(正弯矩区)梁的下缘及悬臂梁根部(负弯矩区)上缘,后者大都贯穿整个车行道翼板。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂,属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面,雨水易从裂缝渗入梁内,引起钢筋锈蚀及砼强度降低。
(二)墩台基础的维修与加固
墩台基础的加固,当基础承载力不足或埋置太浅,而又为刚性实体基础时,可采用加砌砌体或增补混凝土,以扩大原有基底面积的措施予以加固。1.地基加固,当基底土基松软或深层土质不良而影响基础正常受力时,可用人工地基加固法加固地基,常用方法有砂桩法和注浆法等。当软弱地基较厚时,将钢管或木桩打入基础周围土层,然后将桩拔出,灌入干燥粗砂并捣实而成砂桩,使地基土的密实度得以提高。当易坍孔灌砂困难时,可采用砂袋套管与冲振法加固地基。注浆法是在墩台中心直向或斜向钻孔或打入管桩,通过孔眼及管孔压喷注浆于土层之中,通过浆液凝固把松散土固结或把岩石裂缝填塞的一种地基加固方法。2.墩台主体加固,当墩台有贯通性裂缝时,可用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。一般在墩台身上、中、下分设三道围带,当墩台身有严重裂缝及大面积表面损坏、风化和剥落时,可采用围绕整个墩台身设置钢筋混凝土护套的方法进行加固。为加强围带与墩台身的连接,在墩台身内应埋置直径10~20cm的钢销,埋深约20倍的钢销直径即可。
(三)超重车辆过桥的管理与加固
为了使运输特大、特重型工业设备的车辆驶过桥梁,不致引起桥梁的损坏甚至发生重大事故,必须加强超重车辆过桥时的管理工作,认真采取加固补强措施,配合超重车辆安全过桥。使车辆装载的货物尽量减少或使重量尽可能分布在较大的长度范围内,减小单位长度的压力。可在桥头引道上设牵引车或卷扬机,使牵引车与平板挂车分别过桥。使车上货物装置平衡、适中、避免产生偏载。使超重车辆单车过桥,选择交通量较小的时间段,同时沿线要事先通知,运行中要请公安、监理部门配合,进行交通管理,以确保安全。为适应超重车辆过桥的要求,应采取一定的加固措施,常用的加固措施有:在桥面上搭设临时钢木过梁,以减轻桥梁负担的卸载措施;对桥梁结构进行临时或永久性加固,使桥梁承载能力提高的措施;对旧桥进行改建或搭建临时便桥的措施。
(四)桥面伸缩装置的维修
当软性填料松散脱落时,应清除原缝隙存留物后重新注入新的填缝料;当铺装层破坏时,应凿除后重新铺筑;伸缩缝损坏时,应予更换;松动不平整时,应重新调平并紧固之;脱出时,应重新嵌固并调平;老化失效时,应予以及时更换;焊接破裂时,应清除垢秽后重新焊牢;钢板出现裂缝或断裂时,应采取焊接修补。
(五)桥头引道的维修
桥头衔接处路面下沉,应做填补修理,使之连接平顺,不致产生跳车;挡墙、护栏损坏时,应及时修补或更换;护坡冲空或有其他损坏,应采取修补措施;引道上的涵管、水渠、有损坏时,应及时维修。
(六)公路桥梁的养护
桥梁是公路的重要组成部分,桥梁养护的好坏直接关系到公路交通的安全和畅通。随着我国国民经济的迅猛发展,对交通运输提出了更高的要求,反映在公路运输上的交通量猛增,运输车辆载重量加大。公路运输对公路桥梁的通行能力和承载能力的要求越来越高,而一些旧桥陈旧老化,破损现象日趋严重,许多旧桥难以适应日趋增长的交通量需要。据有关资料介绍,目前我国危桥数量约4000余座13万米,载重荷载标准低的情况也相当严重,全国中小型桥梁,荷载标准为汽-15级以下约占8.6%,有11万米,虽然改建了一部分危桥旧桥,但仍有相当大数量的危桥还在使用中。桥梁的这种状况已引起各级公路管理部门的重视,对桥梁的养护维修和加固工作已越来越尖锐地提到各级公路管理部门的议事日程上来。如何养护管理好现有桥梁,保持桥梁的完好工作状态,延长其使用寿命,这一新的课题已摆在各级公路管理部门的面前。桥梁设施维修养护的目的是经常保持其完好状态,并延长其使用寿命。反之桥梁失养,则必使桥梁处于病害状态,带病工作,既包含着安全隐患,亦将大大缩短其使用寿命。公路桥梁维修其技术上往往较设计新桥要繁杂,技术难度大,风险也大,而且其经济效益低,没有很强的技术实力和奉献精神的单位和专家,是不愿意去接受这种任务的。设计理论固然重要,但其往往为了实用和可能,而对问题做了必要的简化,忽略了一些难于计算的因素,有些设计构造只是经验,缺乏理论基础。桥梁的实际工作状况和这些尚有一定的距离。病害分析时必须花更大精力,要尽可能去搜集已经丢失的原始技术资料,更多地考虑桥梁的实际工作条件和状态,进行必要的试验检测,才能找准原因,对症下药,去进行维修、加固或局部改造。可见,在桥梁设施的管理、养护部门,需要有一支素质很高的、稳定的工程技术人员和技术工人队伍。近年来交通、市政施工企业的建立如雨后春笋,每年建成的桥梁不断增多,而养护维修的拨款却极端失调,管养队伍的组织建设和业务建设相当滞后。管养部门的领导者深感责任重大。为保持桥梁经常处于良好状态,延长其使用寿命,对中小桥梁病害进行了检查和分析、修理和加固等工作。公路桥梁的加固、维修将是一个永久性的课题,路桥的加固是一项综合繁杂的工作,应当引起各级公路主管部门领导的充分重视,积极引进和开发公路桥梁的加固、改造的先进技术、材料和设备,合理确定加固、改造方案,让有限资金发挥更大的效益,使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。