預應力混凝土橋梁檢測與加固技術研究

劉小兵

摘 要：作為交通運輸領域的重要組成部分，橋梁在我國基礎建設中發揮著重要作用，并促進著科學技術、文化交流等的發展。在目前的社會需求下，橋梁建設技術水平發生了極大的提升，其中預應力混凝土橋梁作為一項近些年得到快速普及與應用的橋梁類型，在實踐中表現出了突出的應用優勢。本文主要從開展預應力混凝土橋梁檢測加固的主要意義出發，結合實踐分析了預應力混凝土橋梁中常見的病害，并以此為基礎探討了其檢測方法及加固技術，以期能夠為我國交通運輸行業的發展提供可靠的支持。

關鍵詞：預應力混凝土橋梁;檢測技術;加固技術

中圖分類號：U445.72 文獻標識碼：A

1 預應力混凝土橋梁檢測加固的作用

1.1 延長橋梁使用壽命

我國橋梁工程的發展正處于快速擴張的階段，建設體量與難度都在發生著快速的變化，同時施工中也常常會涉及到多種多樣的施工要求。目前我國在橋梁工程建設方面的已經具有一定的經驗，且在科學技術快速發展的背景下施工技術也得到了極大的提高。在不斷的變革過程中，新技術、新設備、新理念的加入，尤其是預應力混凝土的應用對于橋梁結構穩定性起著決定性影響。借助可靠的檢測加固手段，能夠顯著提升橋梁的各項性能，優化其安全性、適用性、穩定性，并延長其使用壽命。對于結構設計不合理的預應力混凝土橋梁，在外部荷載的作用下很容易發生損壞，甚至對其運營安全產生威脅。所以，技術人員就需要廣泛結合多項檢測技術，并在實踐中不斷改良檢測技術的適用性，使其耐久性能夠盡可能地得到提升。

1.2 橋梁質量事故判定依據

在針對預應力混凝土橋梁展開檢測后，可根據檢測報告做出分析與判斷，找出其中存在的質量問題，并進一步研究其加固的必要性。此外，在這些數據的支持下，技術人員能夠對橋梁結構的缺陷情況、事故特征做出判斷，并下發至各主管單位指導其工作開展，提升事故控制的能力。

1.3 準確判斷橋梁損傷

檢測人員根據檢測結果，就能夠大致判斷出橋梁結構的損傷情況，并可深入分析得到其損傷的成因，并基于此采取相應的有效措施，強化工程的質量管理，避免由于缺陷進一步發展所可能導致的事故。

1.4 確保橋梁行車安全

我國民生經濟的快速發展，同時也在刺激著民用車輛的增多，道路上的車流強度也有了更高的水平，對于部分老舊的橋梁而言很容易產生超載問題，導致橋梁使用過程中承擔著遠超于設計的荷載與容量，威脅著橋梁正常使用的安全性，并對其耐久性產生了一定的損害。但在科學合理的檢測技術支持下，技術人員能夠及時獲取橋梁的運營實況，并以此指導開展養護工作，將橋梁維持在可靠的條狀態下，保障行車安全。

2 預應力混凝土橋梁的常見病害

2.1 跨中長期下撓

預應力混凝土橋梁在運營過程中，其跨中往往是處于向下撓曲的狀態，尤其是對于跨度較大的橋梁而言這一問題更為突出，甚至會導致中部出現垂直裂縫，使得下撓問題發展到一個比較嚴重的程度。這一問題在實踐工程中往往比較復雜，其主要是由于混凝土徐變、預應力損失等原因所導致的。

2.2 梁體開裂

對于部分已經建成投入運營的連續多跨橋梁，其上部往往會出現開裂現象，譬如在箱梁頂板位置發生縱向開裂或其腹板位置發生斜向開裂，這些裂縫大多屬于受力裂縫，開裂程度較大。（1）表面龜裂。這一問題的產生主要是由于施工時對于養護環節欠缺重視所導致的，澆水不及時、溫度變化大都會引發混凝土表面干縮速度加快，進而產生過多的裂縫。（2）腹板斜裂縫。該類裂縫大多產生于剪力水平突出的支座邊緣處，且隨著運營時間的推進裂縫數量也將不斷增加并逐漸呈現出向著跨中發展的趨勢。（3）縱向裂縫。縱向裂縫的產生主要集中在頂底板位置，其大多是由于設計方案中對于預應力的設定過大或溫度應力考慮不足所導致的。

3 預應力混凝土橋梁檢測技術的應用

3.1 預應力混凝土橋梁無損檢測技術

無損檢測技術即指借助特定的檢測設備，在對結構不產生損傷的基礎上探測確定結構內部的基本情況，并以此來評價其整體性能。

（1）電磁效應檢測法。這一無損檢測方法根據磁場形成的不同可大致分為渦流、測漏磁與磁粉檢測三大類。但不論哪種方法都是借助于磁通量泄漏的基本原理來實現的，針對預應力筋的應力水平損失情況進行檢測，由于結構在不同應力條件下變形情況也會有所不同，因此應力變化也會伴隨著磁通量隨之發生改變，并影響線圈內感應電流的強度。該方法的應有優勢主要在于反饋速度快且可以實現無接觸測量、遠距離測量，但同時其檢測結果也受到多重因素的干擾，很容易對其精準度、靈敏度產生不利影響。此外，實踐也表明電磁效應檢測法應用所涉及到的機械設備比較復雜，消耗的能量也比較龐大。考慮到檢測材料性質的敏感性，電磁效應檢測法主要應用于鐵磁材料的檢測工作中。

（2）超聲波檢測法。超聲波檢測法是一項應用十分廣泛且效果顯著的檢測技術，其主要根據超聲波在混凝土中傳播所發生的參數變化來獲取結構內部的情況，并以此判斷結構性能。混凝土材料內部的顆粒比較細小且密度較大，在內部的分布上也比較均勻，所以理論上超聲波的各項傳播參數也比較均勻。研究表明，超聲波的傳播速度與結構的抗壓強度之間的關系可大致可視為正相關，因此可以將超聲波波速作為主要檢測參數來進行評價，以此得到相對準確、可靠的評價結果，尤其是其中的缺陷情況能建立起一個全面的認識。同時，超聲波檢測技術在預應力混凝土橋梁裂縫、耐久等的評價過程中也有著不錯的應用效果。

（3）動力檢測法。動力檢測法的應用需要基于頻率、剛度之間的關聯性來實現，首先對結構進行檢測得到振動頻率，再以此計算得到與之相對應的振動剛度，然后就可以分析得到梁的有效預應力水平，并代入結構中進行驗算。動力檢測技術具有應用簡便、成本低廉的優點，能夠以自振頻率作為媒介來評價結構整體的可靠性。

3.2 預應力混凝土橋梁局部破損檢測方法

不同于無損檢測，局部破損檢測是指在特定儀器的支持下，對結構的局部進行損傷檢測，并以此判斷出結構整體的性能。

（1）預應力筋直接檢測技術。該技術需要在暴露的預應力筋上安設傳感器獲取其應力水平，并根據應力數據展開分析。該技術雖然操作簡單，但由于測量設備與孔道之間存在一定程度的摩擦、擠壓，因此很容易導致測量數據與實際情況存在偏差。

（2）應力釋放法。這一方法通過切割的方式來將結構中的應力釋放出來，并對結構的應變情況進行測量，基于材料的本構關系來得到應力情況。對于精度要求較高的測量工作，一般可優先采取釋放單點應力的方法來完成，并對各項影響因素予以充分的考慮，降低環境條件等外界因素對檢測結果的影響。

4 預應力混凝土橋梁加固處理的措施

4.1 遵循加固施工原則

為了保障加固效果，加固作業應當滿足以下幾點原則：能夠全面、客觀、詳細地評價橋梁的性能，尤其需要關注橋梁結構的病害發展情況，并做好相應的記錄，形成具有系統性的報告。其次，技術人員應當結合檢測報告全方位分析橋梁的運載能力和安全情況，并總結其對橋梁耐久性、承載能力的影響。最后，在加固作業中還需要對附帶產生的成本、工期進行評估，考慮其對加固工程的影響。最后，在不改變橋梁整體結構與受力體系的前提下，對其中的部分構件進行優化調整，充分提升橋梁的承載能力。

4.2 合理應用加固處理技術

（1）粘鋼加固法。作為一項直接對結構進行加固的方法，其可借助結構膠在構件的外表面粘貼鋼板，以此來在鋼板與混凝土結構之間形成可靠的粘結力，提升混凝土結構的強度。特別地，對于受彎狀態下的混凝土構件，可采用該技術在其受壓區附加鋼板，以此來增加受壓區高度并擴大受力面積，達到提升截面剛度、受彎承載力的目的。

（2）表面封閉法。1）表面涂抹法，一般應用于開展程度較小的裂縫處理中，在其表面涂抹適量的樹脂能夠形成具有一定防護作用的膜結構。在對開展寬度變化趨勢較大的裂縫處理作業中，可選用焦油環氧樹脂進行施工，該材料具有較為突出的追蹤性，能夠根據裂縫變化的情況做出適應性的調整。若結構上裂縫較為密集，且伴隨有明顯的老化、離析等病害，防護膜可以采用大面積涂抹的方式。2）表面噴砂法，在施工前首先需要針對開裂面進行鑿毛，并在其上再噴鋪一層砂漿作為保護，這一密實、穩定的保護層，能夠發揮較好的修補作用。

（3）間接加固法。應用間接加固法時，需要技術人員能夠借助預應力鋼絞線、拉桿等外部構件，來改變預應力混凝土內部的預應力分布情況，并以此改善應力應變相滯后的問題。外加的構件經過適當的布置能夠與原有結構形成一個整體，共同承擔外部作用，并有效提升其承載能力，同時對裂縫的開展起到一定的約束作用。經由該方法完成的結構改造，在受拉作用下水平桿件內部將會產生軸，向力，并順著桿端錨固節點傳遞至構件上，當混凝土構件所受的壓力有偏心時還需要克服由此產生的附加彎矩，改善結構整體的抗彎性能。

5 結束語

目前，預應力混凝土橋梁已然成為了一項在交通運輸行業發揮著重要作用的基礎建設，但其在運營過程中不可避免地會出現各種各樣的病害，阻礙其預定功能的實現，這就要求相關技術人員能夠充分利用高新檢測技術，并采取合適的加固措施，以此來保障橋梁工程的質量。

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