公路桥梁钢筋混凝土试验检测技术应用

2023-01-21广东天虹工程咨询有限公司李明英

人民交通 2022年23期

关键词：构件公路桥梁

文 / 广东天虹工程咨询有限公司李明英

文章结合某工程项目实例，分别通过外观检验、动载检验以及静载检验等方式展开检验工作，同时在对该工程钢筋混凝土现状分析的基础上，介绍检测工作开展期间的注意事项，以为我国其他公路桥梁项目钢筋混凝土检验工作提供参考。

引言

因为公路桥梁质量主要取决于钢筋混凝土质量，所以公路桥梁钢筋混凝土检测工作尤为重要。检测人员需要选用合适的检测技术，全面检测钢筋混凝土质量，确认其各项指标能否满足相关标准，以保证公路桥梁工程质量。

公路桥梁钢筋混凝土试验应用的重要性

如今，许多公路桥梁项目虽然应用了先进的工程材料，但由于其存在设计方式不科学、施工技术不合理等问题，因而往往可能会严重降低公路桥梁的结构强度以及工程质量，威胁公路桥梁的正常使用，甚至威胁人民的生命财产安全。

公路桥梁施工期间，普遍运用单件施工技术，导致破坏性原型试验所得数据有一定的误差，无法客观地反映整体钢筋混凝土结构质量情况。故而，钢筋混凝土公路桥梁检验期间，多应用不具有破坏性的试验检验技术。委派人员现场展开检验是目前运用相对频繁的检验方式，但是因为检验人员主观认知存在差异，委派人员检验的最终结果也存在差异，无法对桥梁整体质量进行有效的分析与管控。

另外，我国公路桥梁质量量化检验方式并未形成健全的体系，导致许多质量问题的检测方式并不统一。故而，检验人员需要结合工程实例，选用适合的混凝土检验技术，以保证公路桥梁钢筋混凝土试验数据的真实性，确认公路桥梁钢筋混凝土质量是否满足相关标准，避免公路桥梁投入使用后引发安全事故。

工程实例

某公路桥梁是上世纪60年代即建成并投入使用的工程，有关设计资料已经遗失。次公路桥梁结构采用钢筋混凝土，桥梁上部结构为16跨混凝土简支双T桥梁，单跨的长度为11m，主桥总长达176m，桥面宽度达8.5m；下部桥墩应用两头带有圆弧端的矩形墩结构，桥台应用矩形实体样式的桥台。该公路桥梁目前废弃不用，本次检验旨在分析次桥梁钢筋混凝土强度，以判断其危险性。

公路桥梁钢筋混凝土试验检测技术的具体应用

外观检验

首先，检验公路桥梁构件表面的缺损状况。本次工程关于构件表面缺损状况的研究参考《城市桥梁养护技术规范》内要求，将桥梁各个结构部件进行细分，针对桥梁外观应用情况展开现场检验、打分以及评估。结果显示桥梁状况指数BCI为87.1，归入B级内。

其次，确认混凝土碳化深度。公路桥梁应做到混凝土各个区域厚度均衡，才能延长增加钢筋的使用寿命。混凝土可以为钢筋提供碱性保护，一旦混凝土厚度减弱，碳化深度如果深入至钢筋，便使钢筋保留在外，在其他因素的作用下，可能产生锈蚀现象。不仅如此，混凝土碳化将使混凝土硬度增加，强度减弱，导致结构实际有效截面受损。检验人员可以采用喷洒酚酞试剂的方式展开检验，原理是酚酞遇到碱性物质会变色，所以可根据酚酞颜色改变明确混凝土碳化水平。本次检验工作中采用现场钻孔，喷涂酚酞试剂的方式进行检测。检测结果显示，混凝土碳化深度平均值为14.4mm，因为混凝土碳化深度不及混凝土保护层厚度，可知因为混凝土碳化引发钢筋锈蚀的概率偏低。

再次，混凝土强度检测。如果公路桥梁混凝土强度较弱，将导致通行安全受到严重影响。检验人员可以采用回弹法进行检验，结合检验所测得信息数据，计算混凝土回弹模量，然后与标准值进行对比，明确当前混凝土的强度。本次检测目标为T梁构件，采用抽样检验。检测方式严格依照《回弹法评定混凝土强度技术规程》内方法评估检测构件强度：本次检验总计测10个区域的构件，各个测区面积取20cm*20cm，各个测区随机选择16个测点，测试设备应用ZC3—A型回弹设备。

采集数据时，各个测区所有测点回弹值内分别去除3个最大值与最小值，剩余10个回弹值进行数据处理，以判断测量区域混凝土强度。本次检验结果显示构件混凝土强度推定值在32.13MPa至42.44MPa内。

最后，钢筋锈蚀检验。钢筋混凝土中的钢筋容易产生锈蚀的现象，不仅严重影响钢筋混凝土应用的安全性，而锈蚀电位的高低也体现了整体混凝土构件应用的活动性，利用检测钢筋混凝土参考电机之间电位差值的高低，可以分析目前钢筋混凝土出现锈蚀的概率。在此情况下电位差数值越高，即证明钢筋混凝土之中钢筋出现锈蚀的概率越大，混凝土材料之中钢筋锈蚀电位检验工作，能够利用半电池电位方式，参考电极建议采用铜硫酸铜半电池电极。

钢筋锈蚀状况检验内容以桥梁承重构件以及承重构件核心受力位置为主，单一测量位置的点位应在20个以上。本次检验即应用半电池电位检验钢筋锈蚀状况，利用检测钢筋、混凝土和在混凝土表面参照电机之间连接的系统所反馈的电位差进行评估。钢筋混凝土构件干不管规格的大小，钢筋保护层厚度，都可采用该方式检验钢筋锈蚀状况。依照参考评估标准，可确认该公路桥梁存在锈蚀活动性，但是无法确认锈蚀状态，推断可能已经锈蚀。

静荷载实验

公路桥梁工程施工期间，钢筋混凝土材料整体应用性能与工程使用寿命以及工程的承载能力都有密切的关系。针对钢筋混凝土各环节的受力状况差异性予以研究，可以应用静荷载实验检验的方式，以分析不同区域钢筋混凝土构件受力情况以及结构稳定性。

正式开展试验检验工作前，检验人员应确认试验孔所在位置，同时在恶劣位置环境下，对整体公路桥梁钢筋混凝土构件进行全方位性能检验工作。完成试验孔位置明确之后，检验人员应结合公路桥梁的承载水平，设计更为合理的工作方案，并且在试验检验工作中，利用应变计、千分表等多样化的设备，结合不同工况开展加载分级检验工作，完成对各个加载工作前形成的结构形变问题的有效管控。

本次静荷载试验应用2辆重量为13吨的三轴重在汽车加载模仿公路1级荷载，针对该桥梁加载工况，结合试验检测目的以及承载能力评估需求，重点检测主梁跨中最大正弯矩应变程度与挠度，试验结果显示公路桥梁处于荷载状态下，仅为20%，即证明该桥跨结构并不具备弹性工作能力。不仅如此，各个试验孔主梁挠度校验系数均不低于1，显著高于混凝土桥挠度校验系数（0.7至0.1）的最低值。通过上述试验可知，该桥梁竖向刚度并不符合公路1级荷载的设计需求以及应用需求。

主梁混凝土应变分析结果显示，控制断面混凝土沿梁高的改变已然与受弯构件平面假设不符。试验结果显示主梁混凝土应力校验系数最大值达9.46，而一般情况下混凝土梁桥盈利效验数值常见值在0.4至0.8之间，证明该桥梁已经无法满足公路1级荷载设计需求。

动载试验检验方式

动力荷载试验检验技术是公路桥梁检验的常用技术，能够真实、全面地检验整体工程结构稳定性，采集的信息数据具较高的应用价值。利用动载试验检验技术可以核算公路桥梁结构振动频率，分析整体钢筋混凝土结构稳定性是否满足施工需求。另外，在计算钢筋混凝土公路桥梁阻尼比时，需要分析桥梁整体结构框架性能以及稳定情况，并采用高精准度的计算工作方式，保证检验所用设备质量，以保证最终检验结果的精确度。

动载试验具体包括如下两项：第一，脉动试验。在桥面指定位置安装加速度传感设备，以采集振动信号，获取主梁的振动频率，上述频率可用作结构参数的研究与分析，以计算结构刚度以及质量分布状况。第二，无障碍行车检测。要求一辆重达130kN的翻斗车保持匀速经过主桥，车辆行驶速度控制为10km/h、20km/h以及30km/h，分别进行一次往返跑试验。检测人员在桥面展开拾振相应。本次研究可以获得车辆对结构的冲击系数，构建冲击系数和车速之间保持的关系曲线，以确认最不利的车速。

经过本次试验获得如下结论：处于冲击荷载状态下，桥跨结构自振频率值为f0=8.35Hz，理论计算获得的主梁自振频率f0=7.72Hz，实际测量数据高于理论数据。而在跑车冲击下，结构测量阻尼比值为4.87%，桥梁常见阻尼比范围控制在0.22%至5.73%，实际测量组比处在桥梁常见阻尼比范围之中。

冲击系数方面，实际测量不同车速冲击系数的结果证明，该公路桥梁冲击系数较高，冲击系数会伴随车速的增加而增加，当时速达到30km/h，冲击系数达到1.4764，证明该公路桥梁拥有较强的振动，原因在于桥面受损严重，桥面平整度不足。