论文部分内容阅读
【摘要】本文首先对预应力混凝土连续钢构桥梁中进行试验检测的重要性进行分析，然后对目前可用于预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测中的常见技术方法进行分析，包括无线电检测技术、红外热像仪检测计数、感应检测技术、声波投射技术、以及回弹弯沉技术这几个方面。最后，分析了预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测中关键技术的测试原理，望能够使预应力混凝土连续钢构桥梁项目的整体结构更为稳定。
【关键词】预应力混凝土；连续刚构桥梁；试验检测技术
预应力混凝土连续钢构桥梁是目前交通运输体系中最为常见的桥梁结构形式之一，展开相应的试验检测工作对确保预应力混凝土连续钢构桥梁质量达标有重要影响。已有研究中分析认为：对预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测技术的科学应用能够动态获取与桥梁结构状态相关的质量数据，进而用于对桥梁质量是否合格的判断。同时，预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测技术的应用也能够为相关工作人员对桥梁项目的质量管理提供支持，利用试验检测中所得到的技术数据，督促对质量管理工作的调整与改进，从而使预应力混凝土连续钢构桥梁工程建设而更加合理与高效。本文即重点以预应力混凝土连续钢构桥梁为例，对桥梁结构试验检测中的关键技术及其应用展开分析与探讨：
1、预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测常见方法
1）无线电检测技术及其应用
在预应力混凝土连续钢构桥梁的运行中，受到结构周期性荷载作用力、材料质量不合格、以及外部环境温度等因素的影响，均可能导致混凝土结构表面出现裂缝。在裂缝缺陷的影响下，会导致混凝土结构应力方面产生变化。在此状态下，通过对无线电检测技术的应用，能够得到裂缝产生区域下的应力波特性，从而可分析得到裂缝缺陷的所处位置以及因裂缝问题对整个预应力混凝土结构所产生的疲劳损伤。应用无线电检测计数能够深入对桥梁结构进行探伤，从而积极分析桥梁工程项目中潜在的质量与安全隐患。
2）红外热像仪检测技术及其应用
红外热像仪对桥梁结构的试验检测原理如图（见图1）所示。结合图1，应用红外热像仪对预应力混凝土连续钢构桥梁进行试验检测的主要作用是获得桥梁项目中各个结构所对应的温度图。由于不同属性的物体在温度上有不同的表现，且预应力混凝土连续钢构桥梁结构较薄，因此在其他条件一致时，温度上升较快，能够被红外热像仪所检测到，以热点的方式显示在温度图上，方便工作人员对缺陷进行准确定位。同时，根据检测所得到的数据信息，可按照如下方式对预应力混凝土结构的缺陷深度进行科学计算，如下式所示：
该式中，L为缺陷深度，为导热系数，t为时间单位，Ts为完好部分区域温度，为温度差异；
3）感应检测技术及其应用
在对预应力混凝土连续钢构桥梁的试验检测中，传感器及其技术的应用是非常重要的一个环节。例如，为监测预应力混凝土连续钢构桥梁在车辆通行状态下的翼墙的位移情况，可将位移传感器放置于桥梁翼墙结构上进行动态监测，分析监测数据以判断翼墙在车辆通行状态下的振动幅度是否符合要求，判定其振动幅度是否会对整个桥梁结构的安全性产生威胁。同时，在预应力混凝土连续钢构桥梁受荷载作用力影响时，钢筋部分会产生一定程度上的振动或弯曲，荷载超过设计标准时还可能诱发折断现象，为预防此类问题的发生，可应用加速器对预应力混凝土连续钢构桥梁结构中的钢筋应力波进行测量，以判断桥梁结构中钢筋的使用情况，为后续的维修决策提供依据。
4）声波投射技术及其应用
声波投射技术主要被应用于对预应力混凝土连续钢构桥梁的桥桩部分的监测。此项监测技术的基本原理如下图2所示，即预应力混凝土连续钢构桥梁中桥桩部位所使用的建筑材料具有声波穿透的特性，故可应用相应装置采集桥桩部位的声波信号，根据对声波的分析的对不同建筑材料类型进行区分，并且可通过分析不同类型建筑材料在被声波穿透后所回传振动波的方式来了解桥桩桩基内部建筑材料是否存在应力破坏的问题，进而及时发现隐患并处理。以对地基基础的检测为例，声波投射法夏可用于桩径>60cm的工程监测，对判断桩内缺陷有确切价值，可依据概率法、PSD法、或NEP法进行判定。
5）回弹弯沉技术及其应用
在预应力混凝土连续钢构桥梁的试验检测中，回弹弯沉监测技术主要可用于在标准轴载规定下对路面表面或路基表面轮隙位置的检测，据此可以确定路面表面或路基表面的总垂直变形值，对预应力混凝土连续钢构桥梁整体结构状态进行判定。
2、预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测技术原理
目前工程实践中可用于混凝土应力测试的传感器有较多类型，常见类型包括钢弦式应变计以及电阻式应变计等。其中，钢弦式应变器制造依据为振弦理论，在应用于预应力混凝土连续钢构桥梁中时具有精度高、稳定性高、以及灵敏度高的特点，可用于长期性观测。同时，由于此类应变计在试验检测中采用脉冲激振方式激振，测试速度快，并且具有良好的绝缘性能，故而适用于对混凝土结构应力的监测。其基本工作原理为：在一密封的刚质圆筒内的两端张紧一细钢弦丝，弦丝受到脉冲后可作微幅自由振动，通过频率检测仪测量出钢丝的自振频率，即可换算出弦丝所受张力。
结合混凝土箱梁结构中可能受到的温度、荷载因素变化影响，在应变器中装设有智能式芯片，此类芯片具有记忆功能，在出厂投入使用前可以将传感器的具体型号、编号、以及标定系数等关键参数储存于传感器内。钢弦式应变器的主要技术参数为钢弦丝自振频率，该参数与应变参数之间有一定的对应关系，如下式所示，即对于预应力混凝土连续钢构桥梁而言，其混凝土结构应变可以简单视作为自振频率所对应的二次函数：的
混凝土构件应变参数=待定系数A*钢弦丝自振频率+待定系数B*钢弦丝自振频率+待定系数C；
在此基础之上，结合最小二乘法，通过所求得的钢弦丝自振频率参数，确定待定系数A/B/C的取值，经过拟合处理后得到二次函数关系式以及各待定系数所对应的应变表达式。在应力监控状态下，将所测试得到的钢弦频率参数代入混凝土构件应变参数计算式中，从而可以得到预应力混凝土连续钢构桥梁所对应的应力取值。
以预应力混凝土连续钢构桥梁中的箱梁悬臂浇筑作业而言，所采取的施工工序大多为挂篮前移→立模→混凝土浇筑→张拉预应力钢绞线。因此，对预应力混凝土连续钢构桥梁的应力测量也应当按照上述步骤进行。同时，为确保预应力混凝土连续钢构桥梁应力结构的安全与稳定，需要分别对悬臂浇筑施工过程中三个工况以及特殊工况下的应变进行动态跟踪监测。考虑到混凝土在应力测量上的特殊性，建议在各个相应工况结束10h后进行应力测量，以确保测量数据的真实与可靠。
3、结束语
预应力混凝土连续钢构桥梁是目前交通运输体系中桥梁项目最主要的结构形式之一，连续钢构的稳定性将直接关系到整个桥梁项目交通通信的顺畅性，同时也为在桥梁上所通行车辆提供安全保障。因此，在预应力混凝土连续钢构桥梁的建设全过程中，对结构进行全面试验检测是非常重要的。
参考文献
[1]王静.连续钢构桥成桥荷载试验实施方案研究[J].中国安全生产科学技术，2011，07（8）：93-97.
[2]孔沛，周超.某大跨连续刚构桥静动载试验研究[J].山东交通科技，2014，（5）：35-38.
[3]戴本良.钢筋混凝土连续刚构桥柔性桥墩水平力与水平位移的非线性分析[J].河南科学，2008，26（10）：1223-1226.
[4]秦浩，廖海黎，李明水等.变截面连续钢箱梁桥典型施工阶段涡激振动[J].西南交通大学学报，2014，（5）：760-765，786.
【关键词】预应力混凝土；连续刚构桥梁；试验检测技术
预应力混凝土连续钢构桥梁是目前交通运输体系中最为常见的桥梁结构形式之一，展开相应的试验检测工作对确保预应力混凝土连续钢构桥梁质量达标有重要影响。已有研究中分析认为：对预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测技术的科学应用能够动态获取与桥梁结构状态相关的质量数据，进而用于对桥梁质量是否合格的判断。同时，预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测技术的应用也能够为相关工作人员对桥梁项目的质量管理提供支持，利用试验检测中所得到的技术数据，督促对质量管理工作的调整与改进，从而使预应力混凝土连续钢构桥梁工程建设而更加合理与高效。本文即重点以预应力混凝土连续钢构桥梁为例，对桥梁结构试验检测中的关键技术及其应用展开分析与探讨：
1、预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测常见方法
1）无线电检测技术及其应用
在预应力混凝土连续钢构桥梁的运行中，受到结构周期性荷载作用力、材料质量不合格、以及外部环境温度等因素的影响，均可能导致混凝土结构表面出现裂缝。在裂缝缺陷的影响下，会导致混凝土结构应力方面产生变化。在此状态下，通过对无线电检测技术的应用，能够得到裂缝产生区域下的应力波特性，从而可分析得到裂缝缺陷的所处位置以及因裂缝问题对整个预应力混凝土结构所产生的疲劳损伤。应用无线电检测计数能够深入对桥梁结构进行探伤，从而积极分析桥梁工程项目中潜在的质量与安全隐患。
2）红外热像仪检测技术及其应用
红外热像仪对桥梁结构的试验检测原理如图（见图1）所示。结合图1，应用红外热像仪对预应力混凝土连续钢构桥梁进行试验检测的主要作用是获得桥梁项目中各个结构所对应的温度图。由于不同属性的物体在温度上有不同的表现，且预应力混凝土连续钢构桥梁结构较薄，因此在其他条件一致时，温度上升较快，能够被红外热像仪所检测到，以热点的方式显示在温度图上，方便工作人员对缺陷进行准确定位。同时，根据检测所得到的数据信息，可按照如下方式对预应力混凝土结构的缺陷深度进行科学计算，如下式所示：
该式中，L为缺陷深度，为导热系数，t为时间单位，Ts为完好部分区域温度，为温度差异；
3）感应检测技术及其应用
在对预应力混凝土连续钢构桥梁的试验检测中，传感器及其技术的应用是非常重要的一个环节。例如，为监测预应力混凝土连续钢构桥梁在车辆通行状态下的翼墙的位移情况，可将位移传感器放置于桥梁翼墙结构上进行动态监测，分析监测数据以判断翼墙在车辆通行状态下的振动幅度是否符合要求，判定其振动幅度是否会对整个桥梁结构的安全性产生威胁。同时，在预应力混凝土连续钢构桥梁受荷载作用力影响时，钢筋部分会产生一定程度上的振动或弯曲，荷载超过设计标准时还可能诱发折断现象，为预防此类问题的发生，可应用加速器对预应力混凝土连续钢构桥梁结构中的钢筋应力波进行测量，以判断桥梁结构中钢筋的使用情况，为后续的维修决策提供依据。
4）声波投射技术及其应用
声波投射技术主要被应用于对预应力混凝土连续钢构桥梁的桥桩部分的监测。此项监测技术的基本原理如下图2所示，即预应力混凝土连续钢构桥梁中桥桩部位所使用的建筑材料具有声波穿透的特性，故可应用相应装置采集桥桩部位的声波信号，根据对声波的分析的对不同建筑材料类型进行区分，并且可通过分析不同类型建筑材料在被声波穿透后所回传振动波的方式来了解桥桩桩基内部建筑材料是否存在应力破坏的问题，进而及时发现隐患并处理。以对地基基础的检测为例，声波投射法夏可用于桩径>60cm的工程监测，对判断桩内缺陷有确切价值，可依据概率法、PSD法、或NEP法进行判定。
5）回弹弯沉技术及其应用
在预应力混凝土连续钢构桥梁的试验检测中，回弹弯沉监测技术主要可用于在标准轴载规定下对路面表面或路基表面轮隙位置的检测，据此可以确定路面表面或路基表面的总垂直变形值，对预应力混凝土连续钢构桥梁整体结构状态进行判定。
2、预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测技术原理
目前工程实践中可用于混凝土应力测试的传感器有较多类型，常见类型包括钢弦式应变计以及电阻式应变计等。其中，钢弦式应变器制造依据为振弦理论，在应用于预应力混凝土连续钢构桥梁中时具有精度高、稳定性高、以及灵敏度高的特点，可用于长期性观测。同时，由于此类应变计在试验检测中采用脉冲激振方式激振，测试速度快，并且具有良好的绝缘性能，故而适用于对混凝土结构应力的监测。其基本工作原理为：在一密封的刚质圆筒内的两端张紧一细钢弦丝，弦丝受到脉冲后可作微幅自由振动，通过频率检测仪测量出钢丝的自振频率，即可换算出弦丝所受张力。
结合混凝土箱梁结构中可能受到的温度、荷载因素变化影响，在应变器中装设有智能式芯片，此类芯片具有记忆功能，在出厂投入使用前可以将传感器的具体型号、编号、以及标定系数等关键参数储存于传感器内。钢弦式应变器的主要技术参数为钢弦丝自振频率，该参数与应变参数之间有一定的对应关系，如下式所示，即对于预应力混凝土连续钢构桥梁而言，其混凝土结构应变可以简单视作为自振频率所对应的二次函数：的
混凝土构件应变参数=待定系数A*钢弦丝自振频率+待定系数B*钢弦丝自振频率+待定系数C；
在此基础之上，结合最小二乘法，通过所求得的钢弦丝自振频率参数，确定待定系数A/B/C的取值，经过拟合处理后得到二次函数关系式以及各待定系数所对应的应变表达式。在应力监控状态下，将所测试得到的钢弦频率参数代入混凝土构件应变参数计算式中，从而可以得到预应力混凝土连续钢构桥梁所对应的应力取值。
以预应力混凝土连续钢构桥梁中的箱梁悬臂浇筑作业而言，所采取的施工工序大多为挂篮前移→立模→混凝土浇筑→张拉预应力钢绞线。因此，对预应力混凝土连续钢构桥梁的应力测量也应当按照上述步骤进行。同时，为确保预应力混凝土连续钢构桥梁应力结构的安全与稳定，需要分别对悬臂浇筑施工过程中三个工况以及特殊工况下的应变进行动态跟踪监测。考虑到混凝土在应力测量上的特殊性，建议在各个相应工况结束10h后进行应力测量，以确保测量数据的真实与可靠。
3、结束语
预应力混凝土连续钢构桥梁是目前交通运输体系中桥梁项目最主要的结构形式之一，连续钢构的稳定性将直接关系到整个桥梁项目交通通信的顺畅性，同时也为在桥梁上所通行车辆提供安全保障。因此，在预应力混凝土连续钢构桥梁的建设全过程中，对结构进行全面试验检测是非常重要的。
参考文献
[1]王静.连续钢构桥成桥荷载试验实施方案研究[J].中国安全生产科学技术，2011，07（8）：93-97.
[2]孔沛，周超.某大跨连续刚构桥静动载试验研究[J].山东交通科技，2014，（5）：35-38.
[3]戴本良.钢筋混凝土连续刚构桥柔性桥墩水平力与水平位移的非线性分析[J].河南科学，2008，26（10）：1223-1226.
[4]秦浩，廖海黎，李明水等.变截面连续钢箱梁桥典型施工阶段涡激振动[J].西南交通大学学报，2014，（5）：760-765，786.