1、公路钢筋混凝土桥梁试验检测技术及应用摘要桥梁试验检测是一门直接服务于工程实践的技术学科，具有较强的综合性、应用性和复杂性。本文分析了我国钢筋混凝土桥梁检测中存在的问题，给出了混凝土路桥的试验检测内容和工程应用实例，希望对保证桥梁安全运营能够有所借鉴。 关键词钢筋混凝土，桥梁，试验检测技术，应用 中图分类号：TU37 文献标识码： A 文章编号： 1 引言 近年来，公路桥梁在我国的交通运输和经济发展中所占的地位越发重要，并伴随着钢筋混凝土桥梁技术的逐渐成熟，我国各地都开始了大规模的桥梁工程建设。相比于其它基础设施建设，由于公路混凝土桥梁具有造价高、投资大、社会效益和经济影响大的特点，所以工程技术
2、人员有必要采取各种措施以确保其能够安全运营，而桥梁的试验检测技术则是保证桥梁工程质量的关键技术。因此，有必要对公路混凝土桥梁试验检测技术进行深入的研究。 2 桥梁检测存在的问题 我国的钢筋混凝土桥梁技术经过几十年的发展，已经逐步发展成熟，但与国外研究的最新技术相比，我们仍存在一定的差距，这个差距主要集中在施工和运营期间的质量保障体系不完善，对路桥的试验检测技术和手段不严谨，甚至于部分工程技术人员质量意识淡薄、缺乏相应的试验检测理论，使得工程质量失控，轻则加重了日后的路桥维修保养成本，重则可能就会造成桥毁人亡的惨剧。笔者对其分析如下： (1)监理抽样把关不严 监理工程师在整个试验检测过程中没能严
3、格履行其监管的职责。 (2)检测方法有时比较单一 混凝土路桥的检测内容和检测对象涵盖广泛，但针对某些检测对象的检测方法还是比较单一。例如对混凝土路桥表面缺陷的检测大部分还是靠人工目视的方法进行评估，检测方法还需作进一步的完善。 (3)施工检测程序不合理 部分混凝土路桥工程虽然执行了相应的检测程序，但因为赶工期等原因，往往在检测报告出来之前就进入了下一轮工序的施工，致使试验检测失去了意义。 3 路梁试验检测的内容 公路钢筋混凝土桥梁的试验检测主要包括三个方面的内容：全桥外观检测、静载试验检测和动载试验检测。 全桥外观检测是路桥检测中非常重要的一项工作，其主要检测内容由构件表观缺陷检查、混凝土强度
4、检测、碳化深度检测、钢筋锈蚀检测和钢筋保护层厚度检测等部分组成，检测技术人员通过外观检测往往可以察觉出一些桥梁病害的早期表象，这有利于及时有效地对桥梁病害进行处理。全桥外观检测要抓住重点，兼顾全面。 静载试验检测的内容主要包括主梁控制截面的最大静应变和主梁控制截面的最大静挠度两部分，静载试验检测的目的是为了测定桥跨结构的强度和刚度，验证其在设计载荷作用下，桥跨结构是否处于弹性工作状态。 动载荷试验需要完成脉动试验和无障碍行车试验。前者主要是为了分析桥梁的自振特性，后者的目的是测定行车状态下桥跨结构控制断面的冲击系数等。 4 试验检测实例 本文以 20 世纪 50 年代投入使用的某公路钢筋混凝土
5、桥梁为例进行试验检测。该桥上部结构为 16 跨混凝土简支双 T 梁桥，单跨 11m，主桥全长 176m，桥面宽 8.5m；下部采用矩形实体桥台和矩形桥墩。在现实中，该桥已经被评定为危桥。 4.1 全桥外观检测 (1)构件表观缺陷检查 依照桥梁城市桥梁养护技术规范 （CJJ99-2003）对桥梁结构构件的表观缺陷进行打分，可以得到桥梁状况指数 BCI（Bridge Condition Index）为 85.12，属 B 级。 (2)混凝土碳化深度检测 如果混凝土的碳化深度达到钢筋，那么将严重影响混凝土对钢筋的碱性保护，从而使钢筋在一定条件下会发生锈蚀。此外，碳化的混凝土虽然增加了硬度，却付出了牺
6、牲强度的代价，这会使结构的有效截面发生折损。 此次混凝土碳化深度检测采用先现场钻孔，然后再喷酚酞试剂的方法。经检测，混凝土碳化平均深度经为 15.1mm，小于混凝土保护层厚度。因此，由混凝土碳化而引起钢筋锈蚀的可能性不高。 (3)回弹法测试混凝土强度 根据回弹法评定混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T23-2011)对混凝土路桥的 T 梁构件进行抽查检测。此次总共测了 12 个测区的构件，每个测区 1515cm，每测区 12 个测点，测试仪器采用 zc3-a 混凝土回弹仪。在进行强度计算时，我们忽略每个测区的两个最小回弹值和两个最大回弹值，只用该区剩余的 8 个测点的回弹值参与计算，从而完成对各
7、区混凝土强度的求解。此次试验计算得到的该桥构件的混凝土强度值在30.1938.56MPa 之间。 (4)钢筋锈蚀测试 钢筋混凝土构件不论尺寸大小和保护层厚薄，一般都可采用半电池电位试验法对其钢筋的锈蚀情况进行检测，该法通过测定钢筋、混凝土与在混凝土表面上参考电极之间连成的系统的电位差来评定钢筋的锈蚀状态。此次测定的结果为存在锈蚀活动性，但无法确定具体的锈蚀状态。(5)混凝土保护层检测 混凝土的厚度和均匀性会对其对钢筋的保护性能产生直接影响，我们采用非破坏检测结合现场校正的方法对混凝土的保护层厚度进行检测。具体而言，在某种构件上选取 12 个测区，每个测区用钢筋位置测定仪和保护层厚度测试仪对 1
8、0 个测点的保护层厚度进行测量。因为该桥的混凝土保护层设计值为 30mm，所以我们可以得到保护层厚度特征值与设计值的比均大于 0.95，即混凝土保护层厚度对钢筋耐久性影响的评定标度为1。 4.2 静载试验检测 本次静载荷试验检测采用两辆 13t 重的三轴载重汽车加载模拟公路-I 级载荷。试验前，应按照试验方案要求对载重汽车进行装载过磅。试验过程中，载重汽车若加载完毕，需待数据完全稳定后再采集记录。静载试验检测的目的是为了测定主梁控制截面的最大静应变和主梁控制截面的最大静挠度。 在试验荷载作用下，试验孔主梁的挠度校验系数均大于 1.07，超出大跨径混凝土桥梁的试验方法规定的常见值范围（0.71.
9、07） ，其相对残余挠度大于试验方法规定的 20%。 主梁混凝土应变分析表明，控制截面混凝土沿梁高的变化已经不符合受弯构件的平面假设，试验孔主梁的应变校验系数均大于 1.05，超出试验方法规定的常见值范围（0.71.05） ，其相对残余应变均大于试验方法规定的 20%。 4.3 动载试验检测 (1)脉动试验 本试验需要高灵敏度的传感器放大器、信号采集设备和一套相应的谱分析软件。具体而言，首先需要在桥面的特定位置设置高灵敏度的传感器；然后要对环境振动激励下的振动信号进行采集分析，即可获得主梁的振动频率，这些频率可用于结构的自振特性分析，进一步确定结构的刚度和质量分布情况。 (2)无障碍行车试验
10、采用桥梁挠度检测仪测定冲击系数。在桥面无障碍的情况下，用一辆重约 130kN 的载重汽车以 20km/h、30km/h、40km/h 不同的速度在桥上往返行驶一次，在桥面上进行拾振，并记录结构在不同车速下的振动响应。本试验可以测定行车状态下桥跨结构控制断面的冲击系数。 动载荷试验检测结果：冲击荷载下桥跨结构自振频率为 8.35Hz，理论计算所得的主梁自振频率 7.72Hz，实测数据大于理论数据；跑车作用下结构的实测阻尼比为 4.87 % ，在桥梁阻尼比的正常范围内（0.22%5.73%） ；不同车速下的实测冲击系数都较大，且随车速的增大而增大，时速为 30km/h 时的冲击系数达到 1.453
11、8，表明该桥具有较大振动。 4.4 检测结论 经以上分析可知，该桥的桥跨结构在设计荷载作用下不处于弹性工作状态，其刚度和承载能力已经不能满足设计和使用要求，存在严重的安全隐患，确属危桥。 参考文献 1李璇,唐登波,梁晓东.浅谈干线公路旧桥检测评估J.企业技术开发,2008,(4):10-12 2王艳侠.桥梁结构安全检测技术探讨J.山西建筑,2007,33(15):331-332 3涂博.浅谈道路桥梁试验检测技术J.技术与市场,2012, 19(12) :112 4汤根发,欧阳露.公路桥梁试验检测技术及应用J.科技创新与应用,2012, (8) :105 5刘江.桥梁安全检测与加固维修J.科技信息,2007,(30):22-25
