橋梁在一個國(guó)家的交(jiāo)通運輸和經濟發展中占有(yǒu)重要地位,作為連接公路的紐帶與咽喉。與(yǔ)其他基礎設施相比,橋(qiáo)梁造價相對較高、投資較大,社會效益影響較大。因此,人們總是采取各(gè)種有效措施確保(bǎo)其工程質量(liàng),其中穩定性的研究以及
橋梁檢(jiǎn)測工(gōng)作是保(bǎo)證橋梁質量安全的重要手段。
一(yī)、現(xiàn)代(dài)橋梁的穩定性
隨著中國橋梁建設事業的迅速發(fā)展,橋梁的形式多種多樣,但是橋梁的失穩問題越來越突出,比如鋼管混(hún)凝土拱橋,它是近年來發展迅速的一種橋型,雖(suī)然其優點很突出,但其失穩問題也很突出,隨著跨徑的增大,失穩越嚴重,這給橋梁(liáng)設計師帶來了很(hěn)多困難。因(yīn)此穩(wěn)定(dìng)性的研究對橋梁(liáng)建設的發展極其重(chóng)要。
(一)影響(xiǎng)橋梁穩定性的(de)因素
1.溫度(dù)的變化。
①該橋梁的(de)穩定係數(shù)隨著溫度的降低而提(tí)高。
②對於同一種工況,溫度下降的幅度越大,穩(wěn)定係數提高(gāo)的越多(duō)。由(yóu)此可見,溫度的變化(huà)對橋梁穩定性有影響。
2.施(shī)工材料及施工工藝。在施(shī)工現場或橋梁事故現場發現的問題一般都與施工材料有關(guān),比(bǐ)如(rú)采用低強度的磚、水泥、混凝土以及不合(hé)格的鋼筋。對於施工工藝,支架與模板的安(ān)裝不得當;在鋼筋綁紮時(shí),未對鋼(gāng)筋的接頭和數量等(děng)問(wèn)題給予足夠的關注;在混凝土的澆築過程中,工人澆築不規範等問題。這些存在的問題都會(huì)嚴重影響到橋梁的穩定(dìng)性。
3.鋼筋混凝土的(de)保護層厚度。從最外層鋼筋的外邊緣到混凝土截麵外邊緣的垂直最小距離為鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度。通常情況下,鋼筋混凝土在特定的外界環境影響下易發生凍融循環、碳(tàn)化作用、氯化腐蝕等現象。這些現象將直接造成混凝土壓碎並(bìng)對混凝土造成(chéng)永久性不可(kě)逆的損傷(shāng)或因鋼筋鏽蝕造成的(de)結構破壞。保護層的主要作用(yòng)在於保護混凝土構件內部的鋼筋(jīn)避免因化學反應而引起的腐蝕破(pò)壞,從而避免對橋梁穩定性的影響(xiǎng)。
二、加強橋梁穩定性設計的思路
(一)鋼筋混凝土的加(jiā)厚保護層(céng)
鋼筋混凝土是(shì)在建築工程中經常會用到的一種複合材料,又叫鋼筋混凝土,指的是鋼(gāng)筋(jīn)與混凝(níng)土的混合體。因為鋼筋有一定的強度,而混凝土又適(shì)合對一些中空的區域進行填充澆築,將兩者結合到一起,就可以將兩者的優點(diǎn)結合在一起。混凝土還可以起到保護鋼筋的作用,因為(wéi)在一般的情況下,鋼筋(jīn)極容易受到外界環境的腐蝕,比如氧化腐蝕(生鏽),氯化腐蝕等等。有(yǒu)了一層混凝土的保護,則會將腐蝕破壞的效果降低一些。但是,混(hún)凝土對鋼筋也是一把雙(shuāng)刃劍,混凝土本身對鋼筋(jīn)的影響也是很大的,如果在混凝土中(zhōng)加入過量的砂石,可能會在鋼筋與混凝土發生相對位(wèi)移時磨(mó)損鋼筋,也可能由(yóu)於在(zài)混凝(níng)土中混有的大量化學物質將鋼筋(jīn)主體腐蝕(shí),這種腐(fǔ)蝕的損傷(shāng)都是不可逆的。除此以外,混凝土如果處理不當,會(huì)在澆築之後出現裂縫,或是出現漏雨漏水的現象,這樣也會腐蝕鋼筋。在施工過程中或是養護過程中,發現鋼筋混凝土出現的問題,就要馬上給予解決的措施,不能夠忽視一些小的事故或問題,不然就很容(róng)易養虎為患,到了(le)最(zuì)後出現大的問題,造成不可(kě)挽回的影響(xiǎng)。最有效的辦法就是加厚混凝(níng)土保護層(céng),這樣能從根(gēn)本上解決鋼筋受腐蝕的問題,有效的提升橋梁的重力荷載。
(二)防水層
最近幾年新建的橋梁數量很多,我們也(yě)很容易發現,在媒體中報道的一些橋梁通車不長的時間,有的(de)是一(yī)年(nián),有的不到(dào)一(yī)年,還有的正在驗收(shōu)期,就出現了不同程(chéng)度的塌陷狀況或其他的質量問題。我(wǒ)們不禁要問,為什麽在施工工藝取得了巨大進步的今天,橋梁的質量卻比以前差很多呢?其實最常見的就是水對橋梁的(de)損(sǔn)害。橋梁越建越複(fù)雜,可能積水的地方越來越多,但給橋梁清(qīng)理積水卻沒(méi)有(yǒu)專業的工人,一般都是讓積水(shuǐ)揮發。這樣就會(huì)出現很多的不良後果,比如橋麵的密度降低,很容易出現車轍,還有的橋梁會出現局部水泥脫落、鋼筋裸露等現象。這(zhè)樣看來,在橋梁的設計中加入防水層的設計(jì),或(huò)是在設計中加入一(yī)些防水元素,對橋梁的安全是大有裨益的。還要在設計時將橋麵設計成拱形,一般的拱形度數不(bú)超過5%,將水引向橋麵兩側,兩側分別(bié)設暗溝(gōu)和排水管,可以有效的導出雨水或(huò)積水。
(三)鋼筋混凝土的強度加強
從上述(shù)的介(jiè)紹中,我們能夠得出這樣的結論,即:橋梁的質量與許多方麵有關係,關係最大的有兩個方麵,一是設計方麵,二是材料方麵。材料的優劣(liè)是鋼筋混凝土自身穩定度與荷載的關鍵因素。提高穩定度的原理是(shì)使鋼筋不被腐蝕破壞,最基本的方法就是降低混(hún)凝土層的滲透性(xìng),要達到這樣的要求,必須使用高等級的(de)混凝土,密度高且滲透率低,這樣既能夠加強鋼筋混凝土的(de)強度,又能(néng)夠使鋼筋在使用的過程中(zhōng)避免損害。這樣的方法也不是(shì)百試百靈的,在一些地區,由於(yú)環(huán)境的要求,必須使用(yòng)添加一些化學元素的混凝土,這些化學元素會在鋼筋混凝土的內部腐蝕鋼筋,如果遇到這樣的情況(kuàng),就要將鋼筋與混凝土結合之前,做好鋼筋的防腐工(gōng)作,電鍍法是最常用的。
(四)計算機技術的應用
計算機作為新(xīn)興技術(shù)在(zài)橋梁設計時也有很廣泛的應用。在設計前期進行的計(jì)算、繪圖、設計等步驟,還有現代為橋梁設計量身而定的軟件,都為設(shè)計工作提供了很(hěn)多的方便。使得圖紙的信息更加有立(lì)體感和可操作性。還有,計算機(jī)的虛擬技術越來越發達,事先規劃好的建(jiàn)築圖景都可以通過計算(suàn)機的界(jiè)麵呈現在我們麵前,可以借助此功能對建築提出更多的(de)改造意見。縮小版的橋梁生成以後,可以借助特殊工具的使用去真實的感受。虛擬現實技(jì)術也在橋梁設計建築過(guò)程中得(dé)到更加廣泛的應用。
三、橋梁檢測技術
(一(yī))超聲波檢測技(jì)術。超聲(shēng)檢測(cè)技術的基本原理就是利用相關儀(yí)器(qì)測量分析(xī)超生脈衝在介質中的傳播速度、波幅、頻率、周期等參數,然後根據這些參數(shù)的波動來分析介質中的缺陷。 超(chāo)聲波檢測技術有(yǒu)很多優點,比如使用安全、操作簡單等。超(chāo)聲法檢測橋(qiáo)梁時,超聲波可以穿(chuān)透鋼筋混凝土結構並在(zài)其中傳播。穿透測試法也受到一些條件限製,檢測時必須有兩個相對(duì)的(de)測試麵,因此(cǐ)該方法不能用於對隧(suì)道混(hún)凝土結構(gòu)的檢測。在穿透檢測(cè)技(jì)術(shù)中,影響發展的關鍵問題(tí)是能否(fǒu)高效地捕捉缺陷信號。因而在橋梁檢測中常采用多測點數據比較,通過概(gài)率統計的方(fāng)法來處理數據,進而評估缺(quē)陷(xiàn)。
(二)地質雷達檢測技(jì)術。地質雷達技術的特點是(shì)無損檢測、經濟快速、精度高(gāo)、直觀。基本原理是通過地質雷達發射(shè)的高頻電(diàn)磁波(bō)的反射情況來判斷物體內部的缺陷情況。該技術是精度比較高的一種物理(lǐ)探測技術,在工程地質、文物考古、混(hún)凝土結構探傷、橋梁檢測(cè)等領域應用較為廣泛(fàn)。
(三)聲(shēng)發(fā)射(shè)法檢測技術。材料內(nèi)部結構的不均(jun1)勻、各種性質缺陷的存在(zài),因而會產生局部應力集中(zhōng)的(de)情況,從(cóng)而導致材料產生裂縫或破(pò)壞,在破壞過程中會釋放一部(bù)分應力,產生向四周(zhōu)擴散的應力波(bō),這就是聲(shēng)發射。
橋梁結構由於內部(bù)的缺陷問題,在產生裂縫(féng)等破壞過(guò)程中會釋放能量,產生應力波。將聲發(fā)射器放在待檢測部位,通過分析收到的聲波時間差就可以確定缺陷的位(wèi)置。該方法的優點是快速和準確。
(四)衝擊回(huí)波法檢測技術。衝擊回波法檢(jiǎn)測技術是利用儀(yí)器向橋梁待檢(jiǎn)測的結(jié)構表麵發送應力波,波在結構體裏麵(miàn)傳(chuán)播,當遇到缺陷就不能夠繼續穿透而是反射。這(zhè)樣可以通過分析返回的波(bō)確定缺陷的位置,假設沒有缺陷也可以快速測量(liàng)結構的厚度。
該方(fāng)法有(yǒu)點是方便和快捷。但由於其檢(jiǎn)測的結果不太全麵,因而在實際檢測工作中應用較少。
(五(wǔ))紅外熱像檢測技術。紅外熱(rè)像檢測技術(shù)原理就是用(yòng)相關儀(yí)器檢測物體放射出的紅外線能量(liàng),分析物體表麵溫度的(de)分布特點,比較直觀地顯示出待檢測結構的不連續缺陷。
由於這種技術(shù)的非接觸性,它(tā)具有一下有點:a、適合(hé)非接觸性的大範圍非破壞檢測;b、溫度分(fèn)辨率高;c、檢測模式靈(líng)活。
(六)光纖傳感器檢測(cè)技術。光纖傳感技術是利用光纖(xiān)對某些(xiē)特定的物理量敏感的(de)特性,將外界物理量轉換成可以直接測量的信號的技術。光纖傳感器的基本工作(zuò)原理是將(jiāng)來自光(guāng)源的光經過光纖送入調製器,使(shǐ)待測(cè)參數與進入調製區的光(guāng)相互作用後,導致光的光學(xué)性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等(děng))發生變化,稱為被(bèi)調(diào)製的信號光(guāng),再過利(lì)用被測量對光的傳輸特性施加的(de)影響(xiǎng),完成測量。目前開發的高精度(dù)、高分辨率及結構小型化的傳感器多以功(gōng)能型傳感器為主(zhǔ)。目前應用於橋梁檢(jiǎn)測中的光(guāng)纖傳(chuán)感器主要為相位調製型,用來測量混凝土(tǔ)結構變形及(jí)內部應力,檢測大型結構(gòu)、橋梁健康(kāng)狀況等,其中最(zuì)主要的都是將光纖(xiān)傳感器作為一種新型的應變傳感器使用。
四、結束語
社(shè)會主義市場經濟飛速發展,公路橋(qiáo)梁作為交通運輸現代化(huà)的重要(yào)組成部分,在社會主義建設中發揮著越來越大的作用,為(wéi)人民提供了(le)越來越優質的(de)服(fú)務。橋梁(liáng)的(de)設計者和施工者要時刻想著肩上擔負(fù)的擔(dān)子,建設優(yōu)質工程,為(wéi)中國的橋梁建(jiàn)築事業添(tiān)磚加瓦。