公路桥梁梁板工程常用试验检测技术及应用

左杨

摘 要：近年来，我国公路工程交通事业发展迅猛，预制T梁、小箱梁、空心板在公路桥梁建设中应用广泛，做好公路工程试验检测工作是确保工程质量的有效手段。通过科学的检测和试验手段可以有效的检验工程实体质量，为我国交通建设保驾护航。本文针对目前应用广泛的预支梁板，介绍梁板检测技术及其应用的必要性。

关键词：桥梁工程;预制梁;试验检测

1 公路梁板试验检测的应用

公路工程具有规模大、投资额高的特点，兼之目前公路建设中桥梁比重越来越大，一般预支梁板在梁场批量生产，如何确保生产梁板技术、流程的可靠性，对梁板质量进行控制，通过试验手段检测梁板质量显得尤为重要。通过检测预制梁（板）的实际强度、刚度和受力性能，评定预制梁（板）的强度、刚度是否满足设计要求。真实、客观地反映工程质量情况，评价工程质量是否符合技术标准及设计要求，同时可以向业主方提交相关技术成果，积累技术资料，为后续工程提供经验借鉴。

2 梁板试验检测主要检测参数

梁板试验检测主要检测参数有外观质量、结构尺寸、混凝土保护层厚度、混凝土强度、单梁静载试验（对抽检梁板进行静载试验，对关键截面进行应力和挠度观测，对试验荷载作用下各可能出现的裂缝及裂缝扩展情况进行观测，对检测数据进行分析判定）、预应力孔道压浆密实性检测。

3 检测内容

根据内蒙古自治区、福建等地交通监管部门要求和积累的检测经验，一般建议每个预制场的每种构件首批预制构件前2片必检，除首2片外依据业主要求或相关规范要求进行抽检，满足检测数量要求。

3.1 外观质量

主要通过人眼观察，对于发现的病害、缺陷的种类、位置、严重程度进行记录描述。混凝土预制梁（板）外觀质量的一般要求：表面光滑平整、无蜂窝麻面、无水线、无锈迹、外观整体颜色一致、无过振现象、模板接缝平整、无错台漏浆现象。

3.2 结构尺寸

预制梁（板）的尺寸，应以设计图纸规定的尺寸为基准确定尺寸的偏差，依据《公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程》（JTG F80/1-2017）的要求，检测方法和尺寸偏差的允许值不再赘述。

3.3 钢筋保护层厚度

混凝土桥梁钢筋保护层厚度目前一般采用电磁检测方法进行无损检测。测前先了解有关图纸资料，以确定钢筋的种类和直径，设定测量参数，将传感器置于钢筋所在位置正上方，读取记录保护层厚度值，测量完成进行数据处理，计算保护层厚度特征值，与设计值进行比较。

根据检测构件或部位的钢筋保护层厚度特征值Dne与设计值Dnd的比值，按《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）的规定确定钢筋保护层厚度评定标度。

3.4 混凝土强度

梁板混凝土强度采用回弹法或超声回弹法检测。按照规范要求选取测区、测点进行回弹测量，在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点数不应小于梁（板）测区数的30%，取其平均值作为该测区的碳化深度值。当碳化深度值大于2.0 mm，应在每一测区测量碳化深度值。此步骤可以结合现场实际结果，若整体批次结果较合格值大，且对于新浇筑（龄期小于3月）与监理方沟通协调降低碳化深度检测频次或省略该步骤。依据规范计算回弹值，按照测强曲线计算或查表得到混凝土强度。依据实测强度推定值或测区平均换算强度值，计算其推定强度匀质系数Kbt或平均强度匀质系数Kbm，按《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）的规定确定混凝土强度评定标度。

3.5 单梁静载试验

（1）准备工作。收集工程设计图纸、采用Midas进行计算分析，建立梁板模型，计算对应荷载作用下梁板的理论变形及应变。检测应在压浆材料强度达到设计强度且不少于7 d后进行。

（2）单梁静载试验内容。以设计荷载作为控制荷载，试验荷载效率ηq=Ss/（S×（1+μ））控制在0.95～1.05之间，通过Midas进行计算分析，建立梁板模型，计算对应荷载作用下梁板的理论变形及应变，通过静载试验，分析判定梁板承载能力。①应变：在试验荷载作用下，通过测试控制截面的应变，判定预制梁（板）的实际受力状况是否符合设计、规范要求。②挠度（变形）：在试验荷载作用下，通过测试控制截面的挠度（变形），判定预制梁（板）的实际刚度是否符合设计、规范要求。③测定残余值：试验荷载卸载后，测定残余值，目的是测试预制梁（板）的变形恢复能力。④裂缝观测：试验前、后和试验过程中，对梁结构是否出现裂缝进行观测，以了解梁施工质量和利于试验数据分析，验证预制梁（板）能否满足结构的正常使用要求。⑤其他异常观测。

（3）测点布置。本次检测主要布设应变和挠度测点。①应变测试截面主要为跨中截面，在集中荷载作用下，截面上、下缘的应变与荷载增加应是线性关系。在试验梁跨中断面沿梁高布设若干个振弦式应变计，用于观测试验梁在各级荷载作用下的应变（应力）变化及其分布情况具体应变计数量根据现场实际酌情考虑。②挠度测试点布置在跨中、1/4、3/4、支点截面处。

（4）加载方法。根据理论计算结果对梁体主要受力部位进行静载测试。一般采用千斤顶控制加载，千斤顶上利用预制梁作堆载提供反力，对现场有足够重量且较准确、容易估计重量的堆载物可采用堆载法加载。分3～5级加载，卸载分二级（1/2、0）进行。加载试验过程应对结构控制点位移（或应变）、结构整体和薄弱部位破损实行监测，并将结果随时汇报给指挥人员作为控制加载的依据。随时将控制点位移与计算结果比较，如实测值超过计算值较多，则应暂停加载，待查明原因再决定是否继续加载。试验加载过程中应随时注意加载后梁体下缘的反应，记录各数据。当发生下列情况时，应终止加载：①当发生挠度大于理论计算值时。②当梁体残余挠度或钢筋残余应变大于20%时。③如发生异常情况（如过大的裂缝产生、或新的裂缝产生并迅速发展等）。

（5）数据观测要求。在荷载试验前检查测点有效性，确保仪器能够正常工作，每级荷载加载稳定后进行读数，读数完毕后进行数据检查，如数据出现异常，查明原因，待无误后进行下一级加载。每个工况加载应连续进行，两级加载时间间隔不能过长，否则应重新加载。在数据采集过程中，应采取有效措施尽可能减少人为因素和环境因素造成的影响，确保数据的准确性。

（6）梁板静载试验结果评定。校验系数η应包括应变

（或应力）校验系数及挠度校验系数，其值应符合常见桥梁结构试验的应变（或应力）、挠度校验系数常值范围。测点实测位移（或应变）与其理论值应呈线性关系。主要控制截面应变沿高度分布应符合平截面假定。主要控制测点的相对残余变形（或应变）越小，说明结构越接近弹性工作状况。△Sp不宜大于20%，当大于20%时，表明结构的弹性状态不佳，应分析原因，必要时再次进行荷载试验确定。试验荷载作用下裂缝宽度不应超过《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）规定容许值，卸载后其扩展宽度应闭合到容许值的1/3。超过上条规定时，应结合校验系数的计算结果，分析原因，采取措施。

3.6 孔道压浆密实性

（1）检测前准备工作。收集工程设计图纸、制孔工艺、注浆资料、施工记录等，了解预应力孔道位置走向、注浆工艺及注浆过程中出现的异常现象。检测应在注浆材料强度达到设计强度的80%后且压浆7 d后进行。

（2）定性、定位检测。采用冲击弹性波定性检测法进行对预应力孔道整体注浆密实性的定量判定。当综合注浆指数小于0.98时，进行采用冲击回波定位检测法，进行定位检测。根据冲击回波在构件中的传播时间来判定测点处预应力孔道的注浆密实性。

（3）现场检测。①对于冲击弹性波定性检测，应在预应力孔道两端锚具和钢束端部裸露状态下进行，锚具和出露的预应力钢束端部应清洁、干净。②对于冲击回波定位检测，应依据设计图纸、施工记录，描绘出被测预应力孔道走向及位置，将构件表面用打磨机打磨平整，并清除表面浮浆。③冲击弹性波定性检测，传感器轴线应与预应力钢束走向平行，激振方向与预应力钢束走向平行;冲击回波定位检测，传感器前端应与构件表面密切接触，避免点接触或线接触，激振方向应与构件表面垂直。④冲击弹性波定性检测，在预应力孔道两端分别激振检测;冲击回波定位检测，应沿预应力孔道走向逐点检测，测点间距宜为10 cm，激振点与测点间距宜为5 cm。⑤每次激振采集数据前，应对检测系统进行归零标定。每次保存数据前，应对测试信号进行判断，当自动采集波形起振明显、无毛刺时，方可保存。⑥梁（板）检测前，应对该梁场梁（板）正常混凝土区域无孔道位置及孔道未注浆处冲击回波的传播波速及传播时间进行标定。如现场无法标定，可采用经验值。⑦当噪声较大时，采用信号增强技术重新进行检测，提高信噪比，当信号一致性较差时，应分析原因，排除人为和仪器等干扰因素，重新检测。

（4）数据分析与判定。冲击弹性波定性检测结果采用综合注浆指数If进行判定。冲击回波定位检测结果采用冲击回波实际传播时间t与正常混凝土区域无预应力孔道位置处及预应力孔道未注浆位置处冲击回波的标定传播时间ts、tw间的相对关系进行判断。

4 结语

公路桥梁预制梁板常见梁型有8 m、13 m、16 m预制空心板，20 m、30 m、40 m预制箱梁，均为高等级公路桥梁建设中的常用形式，其设计理论成熟，施工经验丰富，因此，从技术方面来看，在结构分析、组织实施等方面不存在明显难点。但要切实做好试验检测工作，必须将试验过程的每一个阶段的细节都作为重点，落实到位，才能有一个真实的试验检测结果得出科学的决策依据。

参考文献：

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