公路橋梁檢測技術的重要性與工程應用研究

馮 樹

(中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 710075)

1 工程概況

伊犁河大橋建設于市政主干道，總長309 m，主橋為九跨空腹式鋼筋混凝土板拱。跨徑為31.74 m，矢跨比1/6，跨徑布置為9×31.74 m。橋梁所在道路交叉口2處，并分別在該段起終點設置十字交叉。

拱橋同其他橋梁一樣，也是由橋跨結構(上部結構)及下部結構兩大部分組成。拱圈是拱橋的主要承重結構，由于拱圈是曲線形，一般情況下車輛都無法直接在弧面上行駛，所以在橋面系與拱圈之間需要有傳遞壓力的構件或填充物，以便車輛能在平順的橋面上行駛。橋面系和這些傳力構件或填充物統稱為拱上結構或拱上建筑。橋面系包括行車道、人行道及兩側的欄桿或砌筑的矮墻(又稱雉墻)等構造。拱橋的下部結構由橋墩、橋臺及基礎等組成，用以支撐橋跨結構至地基，并與兩岸路堤相連接。

2 公路橋梁檢測的意義和必要性

公路橋梁建設工作中除了選擇合適的技術外，科學的檢測方式也尤為關鍵，是路橋施工質量的重要保證，并與施工效率、施工成本等方面息息相關[1]。公路橋梁建設周期較長，含原材料采購、設備管理、現場施工等方面，檢測工作應深入到各環節之中，全方位保證各處的質量，以便給公路橋梁的開展創造良好條件。橋梁檢測工作具有必要意義，其與施工等環節具有同等地位，提高施工質量也必須依賴于科學的檢測技術而實現。

1)全面確保路橋施工質量。基于對各施工環節的檢測，能夠為實際施工提供可靠的指導，創造安全的施工環境，打造高品質橋梁工程。從工程建設狀況來看，路橋工程中質量問題普遍存在，在其影響下又進一步引發安全事故，威脅到人員的人身安全且伴隨負面社會影響，甚至對城市化建設帶來阻礙。鑒于此，有必要采取科學的檢測技術，將其作為路橋施工的質量“保護傘”。

2)減少施工成本。現階段公路橋梁的構成較為復雜，伴隨其技術水平的持續提高，選擇先進的技術并配套高精度儀器具有必要性，嚴格依據規程完成檢測工作。做好上述工作后可顯著加快施工進度，從而減少在人工等多方面的成本投入，提供工程項目的效益性。

3)提高施工效率。基于合適的檢測技術可以幫助施工人員更為準確地掌握施工情況，以便給后續環節的施工作業提供指導，以高效的方式完成各環節施工。

3 公路橋梁檢測技術的應用

3.1 地基與基礎檢測技術

公路橋梁具有穩定性的前提在于地基和基礎施工質量足夠優良，從而承受上部產生的荷載，應根據橋梁結構的特點選擇與之相適應的檢測技術。樁基礎是全橋的重要組成部分，檢測工作主要圍繞其完整性而展開，現階段應用較為廣泛的有低應變檢測技術，其基本操作是敲擊樁頂，所產生的應力波會發生傳播并到達樁端處，形成反射后由速度傳感器(設置于樁頂處)接收。基于低應變檢測技術的應用可實現對樁結構缺陷的準確捕捉與定位，且所用的低應變檢測儀在實際操作中更為簡單、易于攜帶，覆蓋的信號范圍較寬，存在特殊需求時可擴展成無線采集模式，為檢測工作提供更多的便捷。此外，聲波透射法也具有較好的應用效果，預埋聲測管是重要環節，利用該裝置發射聲波，向結構中傳導后再接收，從中掌握聲波在樁結構傳播過程中的聲學參數情況，明確其變化規律，以實現對樁身完整性的準確檢測。從聲波透射檢測的應用特點來看，所需的設備體積小，更便于攜帶和檢測，操作流程精簡，所得檢測數據可較好地反映樁結構的實際情況。

3.2 公路橋梁現澆施工支架安裝質量檢測技術

現澆支架施工質量對全橋的整體品質具有重要影響，其中最為關鍵的是支架安裝作業，為確保其具有穩定性需在正式施工前展開分析，掌握其強度與穩定性情況，并將支架設置方案交給專業人員評估[2]。實際施工中以支架安裝方案為基本依據，有序完成各環節施工。結束支架安裝后為之適配相應的配套裝置，如剪力桿、橫梁。根據現階段的行業發展狀況，支架性能檢測所用設備為傳感器，將其設置于支架上從而掌握各構件(鋼管)的實際使用情況，如應變、位移等；此外加速度傳感器也是較為合適的儀器，其主要作用在于檢測以支架頻率為代表的相關動力參數。

3.3 拱架及主拱圈監測

在拱架拼裝后粘貼應變計并進行初始數據采集，綁扎鋼筋后與混凝土分段澆筑后都需繼續進行數據采集，直至主拱圈澆筑完成，拱架卸落后停止拱架的形變監測，通過數據來分析鋼拱架的受力和主拱圈的受力，振弦式應變計主要由左右端安裝支座、鋼弦和線圈組成，當被測結構物發生應變時，振弦式應變計左右端安裝支座產生相對位移并傳遞給鋼弦，使鋼弦受力發生變化，從而改變鋼弦的固有頻率，測量儀表輸出脈沖信號通過線圈激振鋼弦并檢測出線圈所感應信號的頻率，振動頻率的平方正比于應變計的應變，經換算得到被測結構物的應變量。

1)拱架吊裝時的監測。吊裝過程中，在兩岸的中軸線上適當高程位置各設一個鋼拱架軸線觀測站，觀測本岸吊裝鋼拱架節段頂面軸線，確保其頂面順直，以便后續更好地開展施工，如發現其高程有參差不齊應及時通知現場并調整。

2)拱架安裝完畢后的監測。

(1)應力監測。拱架安裝完畢并且加固后，在拱腳鉸座部位、L/8、L/4、3L/4、L/2處安裝應變計，見圖1。安裝完成后記錄應變計安裝信息，如儀器編號、安裝日期、測點編號等；24小時后，在被測結構物無外界因素影響下，用手簿讀取表面應變計數據，每個應變計共讀取5組數據，若數據波動2Hz以內則取其平均值作為安裝初始值記錄。

圖1 拱腳處的受力監測

(2)位移及沉降監測。在拱架、雙拼工字鋼及拱座兩側布置監測點，采用全站儀進行位移及沉降監測，記錄坐標及高程。

(3)主拱圈應力監測。按照設計方案確認內埋應變計測點位置；利用扎帶把內埋式應變計沿著平行于拱圈應變監測方向綁扎至測點位置鋼筋上；安裝完成后及時記錄內埋式應變計編號與測點位置編號的對應關系，見圖2；在混凝土澆筑振搗時，內埋應變計安裝位置半徑0.5 m范圍內禁止用機械振搗，應采用人工振搗；記錄應變計安裝信息，如儀器編號、安裝日期、測點編號等；每天早晨8點采集各內埋應變計5組數據，若數據波動2Hz以內則取其平均值作為安裝初始值記錄。

圖2 內埋應變計安裝點位平面示意圖(單位：m)

(4)主拱圈沉降監測。混凝土澆筑完成后的觀測：混凝土澆筑完成后，在主拱圈混凝土頂面縱向每3 m一個斷面(橫向為左、中、右三個點)，進行主拱圈混凝土的位移監控；待主拱圈混凝土與拱架底模完全脫離后，加大主拱圈監控點的監測頻率，確保主拱圈無異常變化后方可繼續進行拱架的卸落；對拱架卸落時加大監測頻率，保證安全施工。在拱架預壓、拱圈混凝土澆筑、拱架卸落的全過程，安排專人用儀器觀測其高程、平面位置的變化情況，并詳細記錄，一旦發現異常立即停止施工，采取可靠措施進行補救，確保工程質量和施工安全。

3.4 公路橋梁結構力學特性及幾何參數檢測技術

混凝土結構是構成橋梁整體的關鍵，其具備的力學特性以及幾何參數等都將對全橋使用情況帶來直接影響，同時該指標也直接反映出橋梁施工質量情況[3]。

現階段主要有兩類檢測方法：一是以鉆孔取芯法，二是以回彈法為代表的新型無損檢測法。在混凝土收縮徐變等因素的影響下，預應力混凝土的結構特點發生變化，主要表現為應力分布的改變。針對混凝土承載能力的檢驗，較為典型的是荷載試驗方法，但局限之處在于難以準確呈現整體應力水平。當前行業內出現了應力釋放法，則核心在于選擇存在初始約束應力的構件，對其采取切割處理措施，從而實現應力的合理釋放；此后再對比分析處理前后構件的應變情況，從而掌握構件應力狀態。

結構剛度也是衡量橋梁質量的重要指標，其主要指的是橋梁抵抗活載的變形能力，如主梁撓度、塔頂變形等，部分情況下還會考慮主梁橫、縱向變位情況。橋梁撓度檢測中所用設備豐富，其中接觸式撓度計主要應用場景為橋下撓度測試，而諸如激光撓度儀等則是實現對橋面撓度檢測的重要設備。縱觀橋梁撓度測量的發展趨勢，其逐步融入了數字圖像技術，可有效對比結構變形前后的具體情況，省去了傳感器的安裝作業，精度更高、操作更為便捷。

4 結束語

公路橋梁建設工作中，選擇合理的檢測技術是確保施工質量的關鍵，本文則圍繞現階段較常見的公路橋梁檢測技術展開探討，總體而言檢測技術水平逐步趨于成熟，但依然有較大進步空間，值得工程人員在此方面做深入的研究，提出更為可行的方法。

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