前言

據(jù)近期研究報(bào)告顯示：歐美的橋梁中有約為10%被評(píng)為“結(jié)構(gòu)上存在不足”，這些橋梁平均年齡67歲，每天通行車輛高達(dá)1.74億次，而按照目前的維修、更換速度，至少需要37年才能解決所有安全隱患。在這個(gè)背景下，X射線衍射法測(cè)量橋梁鋼筋的殘余應(yīng)力作為無(wú)損檢測(cè)方法引入橋梁質(zhì)量評(píng)估檢測(cè)。

本文使用GNR公司EDGE殘余應(yīng)力分析儀對(duì)意大利帕多瓦地區(qū)的PTC結(jié)構(gòu)大橋進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。

儀器介紹

EDGE高分辨室內(nèi)外兩用殘余應(yīng)力分析儀符合ASTM E915及EN 15305殘余應(yīng)力國(guó)際分析檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。GNR精心設(shè)計(jì)的便攜箱可收納全部配件，搭配三腳架實(shí)現(xiàn) 90°、180°及顛倒式測(cè)量。高性能電池支持野外等環(huán)境作業(yè)，激光定位與微動(dòng)裝置結(jié)合，無(wú)需接觸即可快速定位。儀器兼具室內(nèi)外檢測(cè)能力，滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)殘余應(yīng)力的精準(zhǔn)測(cè)量需求。

研究對(duì)象

意大利帕多瓦地區(qū)的PTC結(jié)構(gòu)大橋建于1968年，已經(jīng)服役50年以上，屬于三跨橋，橋面由四根簡(jiǎn)單的雙T梁組成。根據(jù)設(shè)計(jì)，每根梁上有8根預(yù)應(yīng)力鋼筋，抗拉強(qiáng)度1650 MPa，使用狀態(tài)下的應(yīng)力設(shè)計(jì)約為800 MPa。

研究方法

目前對(duì)橋梁壽命和使用情況的評(píng)測(cè)主要有以下幾個(gè)方法，而各個(gè)方法又存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)以上檢測(cè)的局限性和優(yōu)缺點(diǎn)，我們提出了用XRD測(cè)量橋梁鋼筋應(yīng)力的方法，用來(lái)輔助評(píng)估橋梁的狀態(tài)。

在測(cè)試實(shí)際橋梁鋼筋之前，起初的可行性測(cè)試是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的，以驗(yàn)證施加在絞線上的外部載荷與使用標(biāo)準(zhǔn)配置的Edge通過(guò)X射線衍射測(cè)量應(yīng)力狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)性，判斷施加的應(yīng)力和檢測(cè)到的應(yīng)力是否一致。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試，說(shuō)明XRD方法來(lái)測(cè)量橋梁內(nèi)部鋼筋的殘余應(yīng)力是合適并且有效的。接下來(lái)就開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

因?yàn)樾螤畹脑颍瑹o(wú)法使用常規(guī)的電解拋光，所以用酸洗加水洗的方式處理鋼筋表面。在兩根鋼筋分別兩個(gè)位置的測(cè)量點(diǎn)結(jié)果如下，可以看到不同位置的應(yīng)力有差別，但相同位置的不同鋼筋應(yīng)力大致相同。

研究結(jié)論

XRD方法檢測(cè)橋梁鋼筋的應(yīng)力狀態(tài)，可以輔助目測(cè)、內(nèi)窺鏡、切割實(shí)驗(yàn)等方法，對(duì)橋梁的狀態(tài)做出合理的評(píng)估，給出維修維護(hù)建議。

由此可以引申出一個(gè)應(yīng)用方向，即鋼筋在橋梁裝配之后馬上對(duì)應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，然后再使用一段時(shí)間后同一位置再進(jìn)行檢測(cè)，看應(yīng)力的變化，如果變化較大則需要對(duì)其進(jìn)行維護(hù)加固。

GNR便攜式殘余應(yīng)力分析儀EDGE配備高分辨率的檢測(cè)器和測(cè)角儀，能夠在現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境下，對(duì)橋梁鋼筋的殘余應(yīng)力進(jìn)行快速且精準(zhǔn)的測(cè)試。測(cè)試中監(jiān)測(cè)實(shí)際輻射劑量顯示，設(shè)備運(yùn)行時(shí)輻射計(jì)數(shù)值與環(huán)境本底基本持平，證明 X 射線對(duì)操作人員無(wú)輻射影響。此外，借助三腳架及各類工裝，EDGE 射線應(yīng)力分析儀能夠更加靈活地適配各種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，展現(xiàn)出強(qiáng)大的適用性。