公路橋梁梁板工程常用試驗檢測技術及應用

左楊

摘 要：近年來，我國公路工程交通事業發展迅猛，預制T梁、小箱梁、空心板在公路橋梁建設中應用廣泛，做好公路工程試驗檢測工作是確保工程質量的有效手段。通過科學的檢測和試驗手段可以有效的檢驗工程實體質量，為我國交通建設保駕護航。本文針對目前應用廣泛的預支梁板，介紹梁板檢測技術及其應用的必要性。

關鍵詞：橋梁工程;預制梁;試驗檢測

1 公路梁板試驗檢測的應用

公路工程具有規模大、投資額高的特點，兼之目前公路建設中橋梁比重越來越大，一般預支梁板在梁場批量生產，如何確保生產梁板技術、流程的可靠性，對梁板質量進行控制，通過試驗手段檢測梁板質量顯得尤為重要。通過檢測預制梁（板）的實際強度、剛度和受力性能，評定預制梁（板）的強度、剛度是否滿足設計要求。真實、客觀地反映工程質量情況，評價工程質量是否符合技術標準及設計要求，同時可以向業主方提交相關技術成果，積累技術資料，為后續工程提供經驗借鑒。

2 梁板試驗檢測主要檢測參數

梁板試驗檢測主要檢測參數有外觀質量、結構尺寸、混凝土保護層厚度、混凝土強度、單梁靜載試驗（對抽檢梁板進行靜載試驗，對關鍵截面進行應力和撓度觀測，對試驗荷載作用下各可能出現的裂縫及裂縫擴展情況進行觀測，對檢測數據進行分析判定）、預應力孔道壓漿密實性檢測。

3 檢測內容

根據內蒙古自治區、福建等地交通監管部門要求和積累的檢測經驗，一般建議每個預制場的每種構件首批預制構件前2片必檢，除首2片外依據業主要求或相關規范要求進行抽檢，滿足檢測數量要求。

3.1 外觀質量

主要通過人眼觀察，對于發現的病害、缺陷的種類、位置、嚴重程度進行記錄描述。混凝土預制梁（板）外觀質量的一般要求：表面光滑平整、無蜂窩麻面、無水線、無銹跡、外觀整體顏色一致、無過振現象、模板接縫平整、無錯臺漏漿現象。

3.2 結構尺寸

預制梁（板）的尺寸，應以設計圖紙規定的尺寸為基準確定尺寸的偏差，依據《公路工程質量檢驗評定標準 第一冊 土建工程》（JTG F80/1-2017）的要求，檢測方法和尺寸偏差的允許值不再贅述。

3.3 鋼筋保護層厚度

混凝土橋梁鋼筋保護層厚度目前一般采用電磁檢測方法進行無損檢測。測前先了解有關圖紙資料，以確定鋼筋的種類和直徑，設定測量參數，將傳感器置于鋼筋所在位置正上方，讀取記錄保護層厚度值，測量完成進行數據處理，計算保護層厚度特征值，與設計值進行比較。

根據檢測構件或部位的鋼筋保護層厚度特征值Dne與設計值Dnd的比值，按《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/T J21-2011）的規定確定鋼筋保護層厚度評定標度。

3.4 混凝土強度

梁板混凝土強度采用回彈法或超聲回彈法檢測。按照規范要求選取測區、測點進行回彈測量，在有代表性的位置上測量碳化深度值，測點數不應小于梁（板）測區數的30%，取其平均值作為該測區的碳化深度值。當碳化深度值大于2.0 mm，應在每一測區測量碳化深度值。此步驟可以結合現場實際結果，若整體批次結果較合格值大，且對于新澆筑（齡期小于3月）與監理方溝通協調降低碳化深度檢測頻次或省略該步驟。依據規范計算回彈值，按照測強曲線計算或查表得到混凝土強度。依據實測強度推定值或測區平均換算強度值，計算其推定強度勻質系數Kbt或平均強度勻質系數Kbm，按《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/T J21-2011）的規定確定混凝土強度評定標度。

3.5 單梁靜載試驗

（1）準備工作。收集工程設計圖紙、采用Midas進行計算分析，建立梁板模型，計算對應荷載作用下梁板的理論變形及應變。檢測應在壓漿材料強度達到設計強度且不少于7 d后進行。

（2）單梁靜載試驗內容。以設計荷載作為控制荷載，試驗荷載效率ηq=Ss/（S×（1+μ））控制在0.95～1.05之間，通過Midas進行計算分析，建立梁板模型，計算對應荷載作用下梁板的理論變形及應變，通過靜載試驗，分析判定梁板承載能力。①應變：在試驗荷載作用下，通過測試控制截面的應變，判定預制梁（板）的實際受力狀況是否符合設計、規范要求。②撓度（變形）：在試驗荷載作用下，通過測試控制截面的撓度（變形），判定預制梁（板）的實際剛度是否符合設計、規范要求。③測定殘余值：試驗荷載卸載后，測定殘余值，目的是測試預制梁（板）的變形恢復能力。④裂縫觀測：試驗前、后和試驗過程中，對梁結構是否出現裂縫進行觀測，以了解梁施工質量和利于試驗數據分析，驗證預制梁（板）能否滿足結構的正常使用要求。⑤其他異常觀測。

（3）測點布置。本次檢測主要布設應變和撓度測點。①應變測試截面主要為跨中截面，在集中荷載作用下，截面上、下緣的應變與荷載增加應是線性關系。在試驗梁跨中斷面沿梁高布設若干個振弦式應變計，用于觀測試驗梁在各級荷載作用下的應變（應力）變化及其分布情況具體應變計數量根據現場實際酌情考慮。②撓度測試點布置在跨中、1/4、3/4、支點截面處。

（4）加載方法。根據理論計算結果對梁體主要受力部位進行靜載測試。一般采用千斤頂控制加載，千斤頂上利用預制梁作堆載提供反力，對現場有足夠重量且較準確、容易估計重量的堆載物可采用堆載法加載。分3～5級加載，卸載分二級（1/2、0）進行。加載試驗過程應對結構控制點位移（或應變）、結構整體和薄弱部位破損實行監測，并將結果隨時匯報給指揮人員作為控制加載的依據。隨時將控制點位移與計算結果比較，如實測值超過計算值較多，則應暫停加載，待查明原因再決定是否繼續加載。試驗加載過程中應隨時注意加載后梁體下緣的反應，記錄各數據。當發生下列情況時，應終止加載：①當發生撓度大于理論計算值時。②當梁體殘余撓度或鋼筋殘余應變大于20%時。③如發生異常情況（如過大的裂縫產生、或新的裂縫產生并迅速發展等）。

（5）數據觀測要求。在荷載試驗前檢查測點有效性，確保儀器能夠正常工作，每級荷載加載穩定后進行讀數，讀數完畢后進行數據檢查，如數據出現異常，查明原因，待無誤后進行下一級加載。每個工況加載應連續進行，兩級加載時間間隔不能過長，否則應重新加載。在數據采集過程中，應采取有效措施盡可能減少人為因素和環境因素造成的影響，確保數據的準確性。

（6）梁板靜載試驗結果評定。校驗系數η應包括應變

（或應力）校驗系數及撓度校驗系數，其值應符合常見橋梁結構試驗的應變（或應力）、撓度校驗系數常值范圍。測點實測位移（或應變）與其理論值應呈線性關系。主要控制截面應變沿高度分布應符合平截面假定。主要控制測點的相對殘余變形（或應變）越小，說明結構越接近彈性工作狀況。△Sp不宜大于20%，當大于20%時，表明結構的彈性狀態不佳，應分析原因，必要時再次進行荷載試驗確定。試驗荷載作用下裂縫寬度不應超過《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004）規定容許值，卸載后其擴展寬度應閉合到容許值的1/3。超過上條規定時，應結合校驗系數的計算結果，分析原因，采取措施。

3.6 孔道壓漿密實性

（1）檢測前準備工作。收集工程設計圖紙、制孔工藝、注漿資料、施工記錄等，了解預應力孔道位置走向、注漿工藝及注漿過程中出現的異常現象。檢測應在注漿材料強度達到設計強度的80%后且壓漿7 d后進行。

（2）定性、定位檢測。采用沖擊彈性波定性檢測法進行對預應力孔道整體注漿密實性的定量判定。當綜合注漿指數小于0.98時，進行采用沖擊回波定位檢測法，進行定位檢測。根據沖擊回波在構件中的傳播時間來判定測點處預應力孔道的注漿密實性。

（3）現場檢測。①對于沖擊彈性波定性檢測，應在預應力孔道兩端錨具和鋼束端部裸露狀態下進行，錨具和出露的預應力鋼束端部應清潔、干凈。②對于沖擊回波定位檢測，應依據設計圖紙、施工記錄，描繪出被測預應力孔道走向及位置，將構件表面用打磨機打磨平整，并清除表面浮漿。③沖擊彈性波定性檢測，傳感器軸線應與預應力鋼束走向平行，激振方向與預應力鋼束走向平行;沖擊回波定位檢測，傳感器前端應與構件表面密切接觸，避免點接觸或線接觸，激振方向應與構件表面垂直。④沖擊彈性波定性檢測，在預應力孔道兩端分別激振檢測;沖擊回波定位檢測，應沿預應力孔道走向逐點檢測，測點間距宜為10 cm，激振點與測點間距宜為5 cm。⑤每次激振采集數據前，應對檢測系統進行歸零標定。每次保存數據前，應對測試信號進行判斷，當自動采集波形起振明顯、無毛刺時，方可保存。⑥梁（板）檢測前，應對該梁場梁（板）正常混凝土區域無孔道位置及孔道未注漿處沖擊回波的傳播波速及傳播時間進行標定。如現場無法標定，可采用經驗值。⑦當噪聲較大時，采用信號增強技術重新進行檢測，提高信噪比，當信號一致性較差時，應分析原因，排除人為和儀器等干擾因素，重新檢測。

（4）數據分析與判定。沖擊彈性波定性檢測結果采用綜合注漿指數If進行判定。沖擊回波定位檢測結果采用沖擊回波實際傳播時間t與正常混凝土區域無預應力孔道位置處及預應力孔道未注漿位置處沖擊回波的標定傳播時間ts、tw間的相對關系進行判斷。

4 結語

公路橋梁預制梁板常見梁型有8 m、13 m、16 m預制空心板，20 m、30 m、40 m預制箱梁，均為高等級公路橋梁建設中的常用形式，其設計理論成熟，施工經驗豐富，因此，從技術方面來看，在結構分析、組織實施等方面不存在明顯難點。但要切實做好試驗檢測工作，必須將試驗過程的每一個階段的細節都作為重點，落實到位，才能有一個真實的試驗檢測結果得出科學的決策依據。

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