[发明专利]运用FWD对桥梁铰缝状况检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及针对桥梁的检测方法，具体地说是一种运用FWD对桥梁铰缝状况检测的方法。

背景技术

钢筋混凝土和预应力混凝土空心板桥因其自重轻、结构性能好、施工方便、可大批量工厂化集中预制等诸多有利因素而被广泛使用。但随着重载车辆的迅速增长，同时伴随着自然环境的影响、某些局部设计不合理、施工工艺条件限制等种种因素，一些在役公路桥梁的通行能力面临着严峻的考验。

桥梁发生破坏前总是铰缝先发生破坏，而铰缝破坏必然导致桥梁耐用性能的劣化。工程中常见的混凝土铰缝形式有圆形、菱形和漏斗形三种，其中漏斗形因其施工方便，共同受力性能较好，故应用较多。

空心板铰缝从初始的完好状态至失效有个过程，一般先是铰缝微裂缝扩展，逐渐形成通缝，通缝引导桥面铺装开裂，接着裂缝沿铰缝纵向扩展。裂缝的出现不等于铰缝传荷马上失效，因为裂缝断裂面上集料的啮合作用还可以传递剪力，随着荷载的继续作用，裂缝逐渐张开变宽，裂缝断裂面发生磨擦，断裂面的粗糙表面逐渐被磨平，雨水渗入带着磨出的细粉末，沿着铰缝裂缝流下。雨水里往往含有腐蚀性物质(如碳酸等)，更加剧了断裂面的磨蚀(伴有化学反应)，常见的空心板下缘铰缝处流出的白色物质就是这些被磨出的粉末。从裂缝的出现到无法传递剪力，是铰缝传荷开始失效到完全失效的一个过程，这个过程短则一年，长则几年或更长。如果因为新旧砼粘结不良而导致铰缝砼脱落，则铰缝的失效过程更快。

一旦出现铰缝破坏病害，桥梁结构的整体性将被削弱，使承重构造处于极为不利的受力状态，降低了整个桥梁结构的耐久性，给行车安全带来严重隐患。同时使桥面板的承载能力大大降低、挠度增大，这意味着在正常荷载作用下桥面板超出了极限状态，正弯矩处将产生裂缝。病害发展到一定程度，将会影响到整条公路的正常运营，造成严重的经济损失。

铰缝破坏现象一般特征为：

（1）一般发生在行车道范围内，特别是重车行驶方向。重车车轮直接作用在板梁上，导致铰缝破坏病害更容易发生在行车道轮迹部位附近，发生病害的钢筋混凝土板梁桥，其铰缝混凝土被拉坏或剪坏，并逐步松散而脱落，使桥梁的横向联系效果明显下降，桥梁整体受力性能降低。

（2）行车道处破坏铰缝的上方沥青面层，由于车轮的冲击疲劳作用，普遍存在车辙和具有规律性的纵向贯通裂缝，严重时形成一条破碎带。

（3）铰缝破坏病害总是和水损害等其它病害伴随发生，据统计，半数以上板梁结构桥中存在铰缝渗水现象。

（4）铰缝破坏病害大多发生在桥梁运营通车三、四年后，而且有逐年增加的趋势。如果没有及时进行加固处理，铰缝破坏病害会逐渐加重，进入塑性变形，铰缝破坏后两侧的板之间形成永久性台阶。

目前，鉴定铰缝破损程度的方法一般为荷载试验法，通过荷载试验所确定的横向力分布分析铰缝是否仍能正常传递剪力。然而，荷载试验代价较大，且需要较长时间的交通封闭。

落锤式弯沉仪（FWD）是上世纪80年代研发的新一代弯沉检测设备，90年代后引入中国，目前主要用于检测车辆动态荷载下路面的弯沉。参见图1，FWD通过一定质量的重物自由落下锤击出一块具有一定刚性的承载板（半径15cm）作用于路面，然后通过按一定间距布置的传感器来测定路表的变形响应（即所谓的弯沉盆）。相比其他弯沉检测设备，FWD能够获取实际交通荷载作用下的整个弯沉盆状况，一个测点耗时只需1—2分钟，测速快且安全。FWD的上述特点十分符合桥梁铰缝的检测需求，因此考虑将FWD应用于桥梁铰缝状况的检测。

发明内容

本发明为解决现有的问题，针对已建好桥能够方便、快捷地对铰缝的破损程度进行检测，旨在提供一种运用FWD对桥梁铰缝状况检测的方法。

本发明的技术方案包括如下步骤：

步骤一，在跨中检测横断面上各条铰缝，

步骤二，在纵向向桥头方向间隔L选下一个断面；

步骤三，用FWD设备在垂直于铰缝的方向上检测铰缝的横向铰接能力；

步骤四，根据铰缝传荷能力分级标准对于铰缝状况进行评估。

其中，步骤三中，将FWD检测车在与铰缝呈30度夹角的方向上检测铰缝的横向铰接能力。

其中，步骤三中，将FWD设备的传感器布置在离载荷板中心一定距离的位置上，采用插值的方法测得弯沉，再计算铰缝铰接能力系数。

进一步的，FWD设备的传感器得到弯沉D（1）、D（2）和D（3），运用计算公式：

；

而其中：

进而得出：