橋梁的檢測(cè)是保證橋梁正常使用、進(jìn)行維修加固的重要依據(jù)。橋梁檢測(cè)的目的在于隨時(shí)掌握橋梁的技術(shù)狀況和安全狀況。通過(guò)對(duì)橋梁的無(wú)損檢測(cè) ，對(duì)橋梁的損傷情況和程度進(jìn)行診斷，對(duì)橋梁的可靠性、耐久性和承載能力進(jìn)行評(píng)估。為橋梁的維修、養(yǎng)護(hù)與管理決策提供依據(jù)。
一、混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)
在工程實(shí)踐中，我們?cè)诤芏嗲闆r下需要利用無(wú)損檢測(cè)方法推定構(gòu)件混凝土強(qiáng)度值，如對(duì)施工質(zhì)量有懷疑、對(duì)施工過(guò)程、構(gòu)件強(qiáng)度增長(zhǎng)的必要的監(jiān)控或?qū)扔袠蛄旱馁Y料無(wú)法收集完整時(shí)。因此，混凝土強(qiáng)度的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也成為橋梁檢測(cè)技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)。
1、檢測(cè)原理
回彈法的超聲波檢測(cè)儀原理是采用彈擊桿彈擊混凝土表面，以重錘反彈回來(lái)的距離作為回彈值，即回彈值是重錘沖擊過(guò)程中能量的一種反映。超聲回彈綜合法的原理就是在回彈法檢測(cè)基礎(chǔ)上，對(duì)混凝土內(nèi)部質(zhì)量用超聲波波速給予測(cè)定，它的強(qiáng)度指標(biāo)由超聲波速、回彈值兩項(xiàng)參數(shù)控制，從而使構(gòu)件內(nèi)部、外部質(zhì)量得以全面反映。
2、無(wú)損檢測(cè)方法
當(dāng)前，混凝土強(qiáng)度測(cè)定的無(wú)損檢測(cè)方法主要有回彈法、超聲法(應(yīng)用較少)、超聲回彈綜合法、射線吸收與散射法等，其它方法如探針?lè)ā⒗�、拉脫法、鉆芯法等均屬于半破損、破損法，在此僅對(duì)應(yīng)用較多的回彈法和超聲回彈綜合法進(jìn)行分析比較。
3、分析及發(fā)展
結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用和混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，我們有理由相信，在短期內(nèi)無(wú)損檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速、涵蓋長(zhǎng)齡期檢測(cè)目標(biāo)體為主要任務(wù)，同時(shí)相關(guān)規(guī)程、規(guī)范有必要及時(shí)根據(jù)工程使用材料的特性給予附加、更新。而長(zhǎng)期研究目標(biāo)必然是在儀器研究中提高硬件的性能和質(zhì)量，排除相關(guān)干擾因素、對(duì)引起強(qiáng)度變化的多項(xiàng)理論參數(shù)進(jìn)一步研究。
這兩種混凝土強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)方法均屬于工程中最常用、最主要的檢測(cè)方法，回彈法在一定程度上更以其簡(jiǎn)單實(shí)用而被廣泛采用。比較分析兩種方法的檢測(cè)結(jié)果，在一定程度上較為接近，即在規(guī)程規(guī)定的齡期內(nèi)不會(huì)對(duì)構(gòu)件評(píng)定產(chǎn)生較大分歧。但是，在應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)，在舊橋工程檢測(cè)中，無(wú)論是回彈法還是超聲回彈綜合法，因齡期原因，對(duì)長(zhǎng)齡期混凝土構(gòu)件均難以得到準(zhǔn)確的強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果，尤其是針對(duì)不易取芯修正的預(yù)應(yīng)力梁強(qiáng)度推定。
二、基樁質(zhì)量檢測(cè)
由于樁基礎(chǔ)已經(jīng)成為我國(guó)工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)形式，為了保證樁基礎(chǔ)的質(zhì)量安全可靠，隱蔽性工程的檢測(cè)技術(shù)水平也就至關(guān)重要。但是，樁基的檢測(cè)又是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，無(wú)論在理論中還是實(shí)踐中均存在很多問(wèn)題尚在進(jìn)一步研究過(guò)程中，傳統(tǒng)的靜荷載又需花費(fèi)大量的時(shí)間和費(fèi)用。在此，僅就基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)中聲波透射法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法三種主要方法進(jìn)行分析比較。
1、檢測(cè)原理
聲波透射法(CSL)：以能量脈沖的方式沿樁身橫向傳播的波動(dòng)來(lái)檢測(cè)樁身完整性。低應(yīng)變法(LsT)：利用低能量的激振力產(chǎn)生縱向振動(dòng)或沿樁身縱向傳播的波動(dòng)檢測(cè)樁身完整性，包括反射波法和振動(dòng)法。高應(yīng)變法(HST)：利用高能量的沖擊力產(chǎn)生沿樁身縱向傳播的波動(dòng)檢測(cè)基樁承載力和樁身完整性。可分為凱司法和實(shí)測(cè)曲線擬合法。
2、分析及發(fā)展
三種基樁檢測(cè)方法在公路工程中均較為常用，但在技術(shù)應(yīng)用中也都存在各自的問(wèn)題，其中，高應(yīng)變法因其影響采集信號(hào)的干擾因素較多，對(duì)檢測(cè)的準(zhǔn)確性影響較大，很難大范圍地推廣應(yīng)用，低應(yīng)變法則具有完整性難以定量化、淺部缺陷不易判定、第二缺陷不易判定、漸變?nèi)毕莶灰着卸ǖ群芏鄦?wèn)題需要解決。
聲波透射法雖只能檢測(cè)樁身質(zhì)量，但相對(duì)來(lái)說(shuō)是可信度高，操作繁簡(jiǎn)程度適中，應(yīng)是更具有發(fā)展前途的檢測(cè)手段。因此，樁身完整性檢測(cè)提倡更多地采用聲波透射法，而承載力的檢測(cè)方法除靜態(tài)荷載法以外，動(dòng)測(cè)法可能需在理論和方法進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)期的研究或結(jié)合其它測(cè)試?yán)碚摲椒?lián)合進(jìn)行才可能有所技術(shù)突破。
3、技術(shù)分析
首先，聲波透射法適用于大直徑灌注樁，目前許多國(guó)家對(duì)基樁質(zhì)量檢測(cè)采用了這種方法。它的設(shè)備使用性能、參數(shù)也得到了不斷提高和改善，數(shù)據(jù)分析軟件功能研發(fā)也得到了極快地發(fā)展。但制約它被國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的因素是在檢測(cè)前需預(yù)埋聲測(cè)管，且因準(zhǔn)備工作繁鎖檢測(cè)數(shù)量不宜過(guò)多，無(wú)法檢測(cè)基樁承載力。
低應(yīng)變法雖然目前尚只提供樁身完整性檢測(cè)指標(biāo)，但它操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，可經(jīng)濟(jì)、快速、大范圍、無(wú)損的普檢，在公路工程中得以充分地利用。但它的缺點(diǎn)則是檢測(cè)定性分析，難以達(dá)到定量化，且存在一定程度的誤判和不確定性，承載力檢測(cè)尚處于不斷完善和研究階段。
高應(yīng)變法則是以節(jié)省人力、物力、財(cái)力為目標(biāo)的快速檢測(cè)樁基質(zhì)量方法，雖然它可檢測(cè)完整性和承載力，但它的檢測(cè)準(zhǔn)確度、可靠性，尤其是理論體系研究以及必須與靜態(tài)荷載檢測(cè)結(jié)果比較校驗(yàn)后方可使用等一系列問(wèn)題使其在檢測(cè)推廣中存在一定的局限性。
三、混凝土鋼筋銹蝕檢測(cè)
正常情況下，混凝土材料呈弱堿性并使得鋼筋表面形成鈍化膜來(lái)保護(hù)鋼筋使用壽命。但是，復(fù)雜的交變荷載作用和材料施工、溫度應(yīng)力等影響，往往在橋梁安全評(píng)估時(shí)需要進(jìn)行鋼筋銹蝕檢測(cè)。
目前，常用的方法分為直接評(píng)定法(如線性極化電流測(cè)量、半電池電位測(cè)量等)和間接評(píng)定法(如氯離子含量測(cè)量、保護(hù)層測(cè)量、透氣性測(cè)量、電阻率測(cè)量等)，無(wú)損檢測(cè)中以半電池電位測(cè)量和混凝土電阻率測(cè)量較為常見(jiàn)。
1、技術(shù)原理
半電池電位測(cè)量方法原理為將鋼筋銹蝕儀以硫酸銅溶液為電解液，與鋼筋連接開(kāi)成通路后，輸入高阻抗，記錄電位差并繪出等位圖，從而判定腐蝕發(fā)生區(qū)域。
它在應(yīng)用時(shí)方法簡(jiǎn)單，易學(xué)易用。但它的缺點(diǎn)也較多，如只能判定鋼筋發(fā)生銹蝕的可能，不能判定銹蝕速度，對(duì)中性化的構(gòu)件可能產(chǎn)生誤判，對(duì)水下結(jié)構(gòu)物測(cè)試不夠準(zhǔn)確等現(xiàn)象 而混凝土電阻率的測(cè)量方法屬間接測(cè)量方法的一種，它的原理是根據(jù)銹蝕后的混凝土阻抗變化量來(lái)間接推定銹蝕程度， 由于其結(jié)論同數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析密切相關(guān)，因此建議作為銹蝕檢測(cè)參考方法。
2、分析及發(fā)展
鋼筋銹蝕是橋梁安全評(píng)估的一項(xiàng)較為重要指標(biāo)，但現(xiàn)階段我們?cè)趯?shí)際無(wú)損檢測(cè)工作中還不能夠得到較為準(zhǔn)確的和直接的數(shù)據(jù)，因此多數(shù)情況下配以有損方法的驗(yàn)證，檢測(cè)中必要時(shí)可以將多項(xiàng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)混合使用加以判定。
但在未來(lái)的技術(shù)發(fā)展應(yīng)用中，我們認(rèn)為雷達(dá)電磁波法、化學(xué)試驗(yàn)滲透法可能會(huì)使得這項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容由定性化向定量化發(fā)展，得到真正的實(shí)質(zhì)性的技術(shù)突破，并能快速準(zhǔn)確得出結(jié)論。
四、橋梁靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)
橋梁的荷載試驗(yàn)分為靜載和動(dòng)載兩種方式，考慮到最能夠直接有效評(píng)定橋梁的工作狀態(tài)和應(yīng)用范圍，我們僅探討靜力荷載試驗(yàn)，因?yàn)樗谠O(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的檢驗(yàn)，判斷承載力、驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法等方面更為準(zhǔn)確和可靠。
1、技術(shù)原理
靜荷載試驗(yàn)基本原理就是在不同的橋梁荷載組合方式下，驗(yàn)證控制截面的應(yīng)變、位移或裂縫，進(jìn)而分析橋梁的承載能力和病害程度，一般情況下以反映橋梁結(jié)構(gòu)的最不利受力狀態(tài)為目標(biāo)，用結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)和相對(duì)殘余變形等參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性、剛度、安全度或強(qiáng)度儲(chǔ)備等給予判定。
而在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取中，也不斷的發(fā)展了各種形式的傳感器技術(shù)，如應(yīng)變的測(cè)量從箔式應(yīng)變片、應(yīng)變計(jì)、晶振式應(yīng)變計(jì)、光纖式應(yīng)變計(jì)到無(wú)線應(yīng)變計(jì)等新技術(shù)，但是結(jié)構(gòu)的性能評(píng)定參數(shù)仍然以上述指標(biāo)為主。
2、分析及發(fā)展
可以看出，靜載試驗(yàn)是橋梁安全評(píng)定的重要技術(shù)手段，它是一項(xiàng)復(fù)雜并細(xì)致的工作，技術(shù)含量高，涉及面也相對(duì)較廣，需要考慮的各種影響因素多。
目前在國(guó)內(nèi)許多科研機(jī)構(gòu)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)也具備了這種檢測(cè)能力，但也可以看出其不足之處，主要為：橋梁病害本身對(duì)荷載試驗(yàn)影響考慮不足，不同的結(jié)構(gòu)組合在有限元法的計(jì)算中可能有一定的偏差，特殊的橋梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或關(guān)鍵部件可能對(duì)靜載試驗(yàn)帶來(lái)影響及試驗(yàn)可能需較長(zhǎng)時(shí)間的封閉交通等等。
