橋梁工程中預應力混凝土橋梁的檢測與加固技術

謝茂宇

中鐵二院重慶勘察設計研究院有限責任公司 重慶 400023

現在橋梁工程運維管理作業中，工作人員須采取有效的加固方案，提升橋梁結構的綜合使用壽命，并且根據前期探測到的信息、數據資料，對加固作業的細節、流程、內容進行嚴格把控，提升整個項目的綜合管控水平。

1 橋梁工程中預應力混凝土橋梁的檢測技術

1.1 超聲波檢測技術

超聲波檢測技術借助非破壞性的檢測方案，通過發送高頻聲波，測量聲波在材料內部的傳遞速度和反饋情況來評估結構內部的狀態。在預應力混凝土橋梁檢測活動中，工程師可利用相關技術識別裂縫、裂紋、孔隙、腐蝕等病害問題；同時也能夠對預應力鋼束的狀態進行檢測。在預應力混凝土橋梁中，工程師可利用超聲波檢測技術，對比聲波傳播速度的降低或反射信號異常的情況，推斷出主體結構存在的損壞問題[1]。通過深入評測相關數值指標，可幫助工程師確定問題性質以及嚴重程度，從而制定修復方案。

1.2 磁粉檢測技術

磁粉檢測技術通常借助磁學原理，檢測鋼筋表面磁場分布，評估鋼筋的健康狀態，可對橋梁工程中預應力混凝土結構的穩定性指標進行管控。在進行檢測前，工程師需要在鋼筋表面涂抹磁粉，而相關磁粉顆粒在受到磁場作用的情況下會在鋼筋表面呈現出規律排布的情況，形成對應的圖案。在檢測過程中，工作人員可利用磁粉檢測儀器來觀察此類異?，F象，通過評估磁粉在鋼筋表面的排列狀況，以及分布圖案，可發現其中潛在問題。工作人員需要在檢測過程中耐心細致收集數據信息，確定問題的嚴重性，從而及早發現預應力鋼束存在的問題，并且采取必要的維護措施。

1.3 實驗室檢測

實驗室檢測較為常見，通過實驗室測量，可對鋼筋混凝土結構的預應力指標以及理化參數進行深入分析。工程師可在實驗室環境中對鋼筋材料的物理特性、化學特性進行評估，通過力學測試以及化學檢測，可對相關材料的耐久度以及綜合性能進行評測。在實驗室檢測過程中，工程師對預應力混凝土橋梁進行測驗可通過強度測試，對混凝土的抗壓強度進行評估分析，在實驗室條件下可對混凝土樣本施加一定的壓力來測量其抗壓強度。而在對應的測量環節，工程師也可對鋼筋性能進行檢測，包含進行抗拉強度測試、屈服強度測試等，確保預應力鋼筋的性能滿足設計標準和要求。

在完成力學性能測試之后，工程師在實驗室中也可通過化學分析，對混凝土樣本的化學成分進行評測，以此來檢測混凝土中的各類摻合劑、骨料的投放比例是否合理，評估其成分配比是否滿足前期的質量管控需求。在該環節，工程師也可進行溫度測試，對橋梁工程預應力混凝土的鋼筋性能以及在極端溫度下的表現進行評測。因此，在實驗室檢測過程中，工程師可采取多元化的測量方式，通過物理測試、化學測試以及力學測試，從耐久性、水滲透性測試、抗壓強度測試、密實度測試以及鋼筋耐腐蝕性能測試等多個層面，完成對各項參數指標的管控，并且出具相應的檢測評價報告。通過實驗室的專業化檢測，可更加直接、全面地反映出橋梁工程中預應力混凝土結構存在的病害問題，從而幫助工程師從更加細微、深入的層面來改善結構加固策略。

1.4 紅外熱成像技術

紅外熱成像技術作為一類非破壞性的檢測手段，可識別出橋梁存在的結構異常。由于不同物體存在不同的溫度圖譜，在分子熱運動的情況下會產生紅外輻射，工程師可借助紅外熱成像設備檢測到相關輻射并且生成溫度圖像。在檢測分析過程中，工作人員可通過紅外熱成像設備來掃描橋梁表面結構，評估圖像中的溫度分布，可檢測到相關區域存在的質量問題（如在潮濕、裂縫、腐蝕），相關病害問題會出現溫度分布異常的情況，從而可以幫助工作人員識別出其中潛在的故障點位。

1.5 鋼筋探測雷達技術

鋼筋探測雷達技術在檢測預應力混凝土鋼筋位置過程中的應用較為常見，可根據反射信號來定位鋼筋位置，對其分布以及可能存在的腐蝕情況進行評估分析。首先，工作人員需要利用雷達掃描，對鋼筋結構進行分析，通過雷達波束與鋼筋互動產生反射信號，在不損壞主體結構的情況下，可探明鋼筋的位置以及各項參數。工作人員需要將采集得到的數據信息進行處理，生成鋼筋位置圖像，相關圖像可反映出各種參數指標評估鋼筋狀態[2]。但是，在數據處理以及圖像生成過程中，通常會以二維或三維的形式，將整體結構展現出來，工程師須具備較強建模分析能力，從而才能夠獲取更加完整、全面的狀態信息。

2 橋梁工程中預應力混凝土橋梁的加固技術

2.1 粘貼預應力鋼束

在預應力混凝土橋梁加固作業中，工作人員結合檢測得到的結果，可選擇粘貼預應力鋼束的策略來提升整個結構的完整性。相關技術主要是在混凝土結構表面粘貼或埋設預應力鋼束，增加原有的預應力結構，使鋼結構的承載性能、剛度得到提升。預應力鋼束通常是以螺旋形或螺桿形式布置在混凝土表面，工作人員須利用高強度的粘合劑或粘膠，將混凝土進行粘貼固化，并且施加對應的預應力力量，將混凝土結構拉升，從而使其結構承載性能大幅度提升。

首先，工作人員需要考慮橋梁承載性能指標，評估橋梁設計的最大荷載，通過前期在進行磁粉檢測過程中獲取到的數據信息，通過鋼筋傳導的磁場，結合磁粉的狀態，評估此時鋼筋結構存在的破損異常以及預應力損失，明確結構設計與當前檢測結果之間存在的差異；再采取精細化的粘貼措施，增加鋼束的預應力結構，從而提升其綜合承載性能。此類方法可根據前期的檢測結果，針對已經出現的損傷，如裂紋、腐蝕，采取有效管控，可減少維護成本。在進行粘貼之前，工作人員需要確定加固需求和參數，選取合適的預應力鋼束和粘接材料，使其穩固度和牢固度得到提升。

其次，在施工過程中，工作人員須保證預應力鋼束得到正確粘貼，并且預應力力量的施加均勻，從而使整體結構的質量得到提升。在實踐操作過程中，工作人員首先需要對混凝土結構表面進行處理，確保表面清潔、光滑、無油污以及松散顆粒，而為了達到清潔管控目標，工作人員可采取噴砂或借助高壓水切割的方式，對表面進行整平處理，從而保證粘接劑能夠充分附著在材料表面。

之后，工作人員需要采用雙組分環氧樹脂膠，按照一定的溫度、濕度要求，完成對粘貼劑的使用，提升固化效果。緊接著，工作人員便需要施加對應的預應力力量。此時，可利用液壓拉伸機等設備，控制預應力鋼絲的拉伸力量，從而使力量能夠均勻分布，避免出現結構形變或破壞。在加固之后，工作人員需要實時檢測加固效果，可通過采用應變劑、位移傳感器設備，對加固結構在荷載加持下的形變狀況進行評測分析，根據檢測結果進行科學高效的質量控制?？傮w來說，粘貼預應力鋼束作為一種高級的交互手段，工作人員須進行前期的結構破損檢測，分析評估當前結構設置與原有的施工設計存在的差異和出入，制定出更加嚴謹、細致的加固計劃和方案；通過精密設計，嚴格管控施工過程，可進一步增強加固效果。

2.2 外包裝技術

外包裝技術在結構修復管控過程中使用較為常見，主要是在混凝土結構外部粘貼新的支撐材料來提升其承載能力。在外包裝技術的加持下，可提升整個結構的完整性[3]。在對外包裝加固策略進行使用的過程中，工作人員須評估混凝土強度、裂紋情況、結構、幾何狀態，根據評估結果，對外包裝加固策略進行設置。確定預應力力量以及新的材料分布方式具體加固方案。具體來說，工程師可結合前期的實驗室檢測分析，對鋼筋材料、混凝土結構的理化指標進行評測，對當前混凝土結構存在的性能缺失進行評估，從而對整個橋梁工程預應力結構狀態進行模擬評價。之后，再結合超聲波檢測，探明整個橋梁工程結構中的各項參數信息，如裂縫、幾何形狀等，根據評測結果，來制定更加細致深入的施工方案。在完成前期的評測分析之后，工作人員便需要選取合適的鋼筋以及粘合劑材料，提升加固性能。而對外包裝材料的使用要求相對較高，工程師可結合碳纖維、鋼筋纖維來改善原有的結構性能，并且輔助新的預應力鋼束達到更加良好的加固狀態。但是，工作人員在表面處理過程中需要針對不同裂縫狀況，根據裂縫的深度、寬度以及其表面結構的破損，采取不同的外包裝修復措施，并在完成外包裝修復之后進行質量控制，評測加固效果。

2.3 增加梁段

增加梁段是一種常見的加固舉措，主要是通過改善橋梁結構，新增額外的梁段來分攤更多的外部荷載。但是相關技術在加固作業中的使用往往具備較大的成本，工程師須進行前期深入細致的檢測分析，根據測驗得到的參數資料，設定更加科學合理的加固方案。在該環節，工作人員也需要進行結構評估，可利用紅外熱成像技術，對整個橋梁結構的溫度圖譜進行分析，評測現結構存在的性能缺失問題以及預應力損失；緊接著便需要參照前期所開展的實驗室分析，對混凝土強度損失以及其中存在的裂縫狀況、幾何結構參數進行管控，根據評價結構來對新梁段進行設計。通過增加梁段數量，把控增設的位置、尺寸以及預應力鋼束的布置方式，改良原有的結構性能。而為了提升梁段的質量，通常需要采取預制生產的方式，在制造過程中，工作人員可通過預制工廠的專業化生產，對梁段的質量、尺寸、預應力鋼束的安裝方式進行設計，從而提升梁段的綜合承載性能。

在完成對于梁段的預制生產之后，工作人員便需要將新的梁段與現有橋梁連接在一起，可借助高強度的連接材料以及預應力鋼束來提升整個連接結構的穩定性。在完成連接之后，工作人員可施加對應的預應力力量，通過液壓拉伸設備來增加力量，從而使新的梁段處于良好的預應力狀態。在完成加固之后，工作人員便需要進行實時監測，保障加固效果。在監測過程中可使用各種傳感器，評估在不同荷載下橋梁的形變狀況?？傮w來說，工作人員在施工過程中需要對橋梁結構的可靠度以及使用壽命進行評估分析，根據前期檢測得到的數據來合理設置對應的施工方案和計劃，從而降低成本。

2.4 底部加固技術

底部加固作為一類支撐技術，主要是在橋梁底部增加額外的結構，提升橋梁的綜合承載性能。在對底部加固技術實踐應用過程中，工作人員可在橋梁底部引入額外的預應力，提升橋梁的荷載能力。相關技術的核心在于對施工預應力系統進行管控，同時對新結構參數指標進行設置，提升整體結構的穩定性，延長橋梁系統的使用壽命。

首先，工作人員需要徹底評估橋梁結構，可結合當前的參數信息以及檢測結果，根據過往的橋梁歷史使用狀況、結構材料狀況以及任何存在的結構問題，評估“當前橋梁是否需要得到加固，在哪些地方需要進行加固”。在該環節，工作人員可借助上文所講解到的鋼筋探測雷達技術，通過雷達掃描，對整個橋梁的鋼筋結構進行分析，評估橋梁整體結構的性能損失。通過由鋼筋探測雷達技術生成二維、三維圖像，將橋梁整體結構完整展現出來，并且通過建模分析可評判當前的結構損失。工作人員可根據三維圖組以及虛擬模型進行荷載分析，考慮橋梁實際的運行條件以及當前新增加的交通荷載狀況，確定新的預應力施加位置以及各項指標參數。

緊接著，在預應力系統設計過程中，工作人員可借助錨固點和張拉序列，確定預應力鋼筋的數量和位置，平衡橋梁的受力分布。之后，在施工過程中對底部支撐結構進行合理生產制備。工作人員須合理選用支撐類型，比如可結合橡膠支座、鋼制支座，保證新增加的支撐結構能夠均勻分擔荷載，并且提高整個結構的穩定性能。在后續具體施工過程中，工作人員需要對支撐結構進行安裝，同時也需要對預應力張拉過程進行質量管控。但是在支撐作業中，工作人員也需要對支撐底部進行合理設計，確定支撐結構底部的幾何尺寸、形狀；同時也需要考慮當前地基結構的承載性能，考慮支撐的高度以及可能的調整機制，對結構變形進行預測分析，從而提升支撐結構的耐久性和穩定性。另外，在施工質量管理過程中，工作人員也需要及時安裝對應的監測設備，及時跟進支撐結構的性能變化，發現問題并且采取有效糾正措施。在完成支撐結構的設置之后，工作人員也需要及時調整支撐結構的狀態，包含對排水系統進行構建和打造，對破損部分進行維護、修繕、改善，從而保證整個結構能夠安全穩定運行。

3 橋梁工程加固作業的注意事項

現階段，在橋梁工程預應力混凝土結構加固過程中，工作人員需要采取綜合、全面的管控措施，從人、機、料、法、環的多個角度，降低整個工程項目的施工成本。工程單位需要將混凝土橋梁結構檢測結果與加固方案整合在一起，通過數據分析，確定加固類型以及加固策略，以此來降低加固成本。在施工環節，工程師還需要進行建模分析以及力學性能測試，對不同的加固方案進行把控，并制定更加嚴謹細致的加固流程，提升整體結構的穩定性。

由于橋梁工程預應力結構的損失現象較為常見，工程師需要在后續加固作業中做到常態化的維護保養，結合紅外測溫技術，及時監測橋梁結構的溫度圖譜以及各項溫度信息，分析結構的變化，采取及時維護策略，有效降低后續進行大規模檢修期間所花費的成本。工作人員需要做到全過程、全生命周期的質量管控，對加固方案以及各項加固策略進行靈活使用，提升整個橋梁結構的綜合穩定性。

4 結束語

總體來說，在橋梁工程預應力混凝土橋梁檢測與加固作業中，工作人員需要制定嚴謹、細致的管理方案，優化加固流程，補充技術細節，在施工過程中做到精細化分析管控，提高整個橋梁工程系統的綜合使用壽命。