【正文】 歐洲橋梁研究 在歐洲，一個(gè)共同研究的平臺(tái)隨著歐盟的發(fā)展誕生了。為了舉例說(shuō)明歐洲的研究方法已經(jīng)被這種方式所替代，一個(gè)典型的案例就是有關(guān)英國(guó)后張法橋梁被討論的事，愛(ài)丁堡大學(xué)給出了這個(gè)關(guān)于用數(shù)字化脈沖雷達(dá)鑒定后張法混凝土橋梁孔隙的資源互補(bǔ)的案例。 引言 利用各研究團(tuán)體的研究成果去驗(yàn)證大量相關(guān)論據(jù)是所有研究領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)，這是為了能使研究和實(shí)踐更好地結(jié)合，具有針對(duì)性。此外，在歐洲，不容忽視的語(yǔ)言壁壘也是一個(gè)巨大的障礙 ,為了避免再次爆發(fā)類(lèi)似于從 1939 年至 1945的第二次世界大戰(zhàn)似的 的歐洲內(nèi)戰(zhàn)，歐洲國(guó)家有了一個(gè)共同的政治目的，成立于20世紀(jì) 60年代的歐共體便是基于這一目的。它的成立帶有很強(qiáng)的政治動(dòng)機(jī)，但英國(guó)并非這一組織的成員，因?yàn)楹芏嗟臍W洲國(guó)家視英國(guó)的利益為單純的經(jīng)濟(jì)利益，直到 70 年代，英國(guó)才加入由歐共體轉(zhuǎn)化而來(lái)的歐洲經(jīng)濟(jì)共同體。到 90 年代，歐洲經(jīng)濟(jì)共同體擴(kuò)展為歐洲國(guó)家聯(lián)盟，而此時(shí)的歐盟既有共同的政治目標(biāo)又有建立歐洲共同的貨幣體系的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。 隨著經(jīng)濟(jì)和政治的發(fā)展，土木工程，尤其是橋梁工程至今沒(méi)能形成某種統(tǒng)一陣線。這緣于英國(guó)和其他的歐洲國(guó)家迥異的大學(xué)教育培養(yǎng)體制，歐洲基金計(jì)劃如蘇格拉底 計(jì)劃、大不列顛（英國(guó)）歐洲計(jì)劃等等。對(duì)改變這種局面發(fā)揮了獨(dú)特的作用，蘇格拉底計(jì)劃是以各成員國(guó)內(nèi)互派學(xué)生學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，而英國(guó)歐洲計(jì)劃主要是給予一些國(guó)家的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和工業(yè)伙伴以科研援助；它通常是由一個(gè)工業(yè)國(guó)家牽頭。 關(guān)于知識(shí)的傳播，目前似乎已出現(xiàn)了 2種非常不同的方式、英美主要集中于在相關(guān)期刊出版物上發(fā)表首要的研究成果，例如 ASCE、 LCE及其它期刊，而歐洲內(nèi)陸國(guó)家主要集中于在專(zhuān)門(mén)會(huì)議上展示其重要的研究成果，后者存在著局限性，新的研究成果的發(fā)布受到了限制。 另外，語(yǔ)言也是難以逾越的障礙，那些以英語(yǔ)作為強(qiáng)勢(shì)外語(yǔ)的歐洲內(nèi) 陸國(guó)家積極參與各種國(guó)際會(huì)議，如德國(guó)、意大利、比利時(shí)、以及荷蘭和瑞士。然而，那些不以英語(yǔ)為強(qiáng)勢(shì)外語(yǔ)的歐洲國(guó)家對(duì)國(guó)際會(huì)議的參與并不積極，比如法國(guó)。 歐洲的研究 在歐洲，關(guān)于橋梁研究的方向基本可分為三種類(lèi)型： 磚石結(jié)構(gòu)的拱橋 英國(guó)擁有大量的石拱橋，某些地區(qū)有超過(guò) 60%的公路橋?yàn)楣爬系氖皹?，這些拱橋當(dāng)初是為了馬車(chē)通行而建造的，但這種橋型在歐洲其它地區(qū)已比較少見(jiàn)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诙?zhàn)中許多已被毀壞。 混凝土橋梁 從 20世紀(jì)的 50年代至 70年代，在歐洲涌現(xiàn)了大量的混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁，在那個(gè)時(shí)候，這種構(gòu)造被視為是免于維 修的。歐洲也有大量的使用后張法建造的混凝土橋梁，但這種橋梁中的鐵制錨索套管會(huì)妨礙雷達(dá)對(duì)橋梁的檢測(cè)。這種問(wèn)題僅是存在于法、英兩國(guó)。 鋼結(jié)構(gòu)橋梁 20 世紀(jì)六七十年代，這種橋梁在英國(guó)遭受冷落，因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)到這種橋需要維修保養(yǎng)。但它仍然被用于大跨徑橋梁和鐵路用橋，如今，隨著英國(guó)正在進(jìn)行的高速公路拓寬計(jì)劃的實(shí)施，這種橋梁又重新受到了人們的青睞。 歐洲研究的活躍性 一個(gè)明確的信息表明專(zhuān)業(yè)人員在這個(gè)領(lǐng)域的研究工作正在歐洲興起，但并不代表這種研究方法已經(jīng)沒(méi)有了缺陷。 為了說(shuō)明歐洲正在進(jìn)行這種形式的研究工作，愛(ài)丁堡大學(xué)給 出了一個(gè)這種資源互補(bǔ)的案例：運(yùn)用數(shù)字化脈沖雷達(dá)對(duì)后張法建造的混凝土橋梁的孔隙進(jìn)行檢測(cè)。 后張法混凝土鐵路橋研究 Ove Arup和他的合作者對(duì)曼徹斯特的一座長(zhǎng) 160M 的后張法分段預(yù)制施工建造的鐵路橋的上部結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性進(jìn)行了檢測(cè)和評(píng)估，這種技術(shù)已被運(yùn)用于城市輕軌系統(tǒng)。 特別需要關(guān)注的是后張力法施工的橋梁的完整性。物理檢查、非損傷雷達(dá)檢測(cè)及其它的研究方法均已被用來(lái)去調(diào)查橋梁中潛在的缺陷。 自從 1985年 2月 1日英國(guó)威爾士地區(qū)的一座名叫 YnysyGwas橋梁突然坍塌以來(lái)。采用后張力法分段預(yù)制施工的橋梁在長(zhǎng) 期穩(wěn)定性方面受到關(guān)注。因?yàn)檫@ 種橋梁可能會(huì)毫無(wú)預(yù)兆地出現(xiàn)脆性斷裂，后張法鋼絞線在預(yù)制段搭接部位的防腐工作是影響這種類(lèi)型橋梁長(zhǎng)期穩(wěn)定性的主要因素。對(duì)容易發(fā)生脆性破壞處錨索套管中的沙漿孔隙的鑒定被認(rèn)為是防腐檢測(cè)中最為重要的步驟之一。 橋梁描述 總體布局 Besses o’ th’ Barn大橋始建于 1969年，是一座三跨總長(zhǎng) 160m 的后張法分段預(yù)制施工的混凝土鐵路橋。它的主跨跨徑 90米，橫跨 M62公路和巴利 A665公路與 Prestwick 公路銜接，與 A665 公路最小橋下凈空高度為 ，與 M62公路的橋下凈空 則大約為 米。 橋梁上部結(jié)構(gòu)由空心梯形混凝土箱梁組成。箱體橫截面高 ，寬 4m。橋梁南部分引橋和中央主跨徑均采用這種長(zhǎng)為 的梯形混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，后張法施工。這種箱形構(gòu)件的作用是支撐用來(lái)承受鐵軌和行車(chē)荷載的現(xiàn)澆混凝土懸臂梁。 大橋中跨和南部引橋跨徑均采用后張法裝配式預(yù)制結(jié)構(gòu)，這些后張法預(yù)制構(gòu)件構(gòu)件包括五種類(lèi)型的預(yù)應(yīng)力張拉措施。 緣內(nèi)部的頂端和底部布置縱向錨索管道，管道內(nèi)的鋼筋束用沙漿封?。? 分布在橫隔板部位的腹板兩側(cè)撓曲鋼筋束，鋼筋束被包裹在現(xiàn)澆混凝土內(nèi)； 橋梁跨中懸臂梁內(nèi)布置縱 向鋼絞束； 在 229mm 寬的腹板內(nèi)側(cè)布置用以提高抗剪切能力的豎直鋼絞束； 布置穿過(guò)冀緣底部用以支撐懸臂梁的橫向鋼絞束。 分段施工 使用分段預(yù)制施工體系是包工單位針對(duì)大橋南部和中央跨徑建議的備選方案之一， Current thinking認(rèn)為這種施工體系在對(duì)穿越構(gòu)件鉸接點(diǎn)處的鋼筋束沒(méi)有足夠的腐蝕措施時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的脆性斷裂，最初的設(shè)計(jì)構(gòu)思是想采用現(xiàn)澆的混凝土結(jié)構(gòu)。 檢測(cè)和評(píng)估 檢測(cè) 各個(gè)階段的檢修工作貫穿在橋梁結(jié)構(gòu)所需的試驗(yàn)中，初期檢查主要記錄如下 的一些明顯的缺陷： 在翼緣上表面的不合格的防水 材料。 空心箱梁內(nèi)部 300mm 深度內(nèi)雨水的滲透情況。 鉸接縫和支座處有關(guān)排水裝置各種的問(wèn)題。 中央跨徑下端背面暴露出的縱向裂縫。 翼緣頂部預(yù)應(yīng)力構(gòu)件旁邊的縱向裂縫。 現(xiàn)澆混凝土表面大片的剝落部位和暴露在外的生銹的加強(qiáng)筋。 評(píng)估 參照最初的設(shè)計(jì)構(gòu)想，評(píng)估以下目標(biāo)項(xiàng)： 估算現(xiàn)存的承載能力。 挖掘原始設(shè)計(jì)資料中在結(jié)構(gòu)上的缺陷部分。 根據(jù)檢測(cè)出的問(wèn)題作出判斷。 檢測(cè)和評(píng)估的結(jié)論 根據(jù)檢測(cè)和評(píng)估，仍然存在著一個(gè)主要的可疑因素，它就是埋藏在構(gòu)件里面的預(yù)應(yīng)力鋼絞線、電纜或桿件，雖然從結(jié)構(gòu)原 理的角度進(jìn)行分析，這些假定均不成立。然而，它們一旦被腐蝕，就會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來(lái)非常高的風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)基本原理已經(jīng)得到證實(shí)。 對(duì)第一階段評(píng)估的全部?jī)?nèi)容作如下處理： 進(jìn)行詳細(xì)是材料試驗(yàn)，去判定隱藏在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，特別是予埋后張法鋼絞線的沙漿。 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性試驗(yàn)。 修理不合格防水材料和混凝土表面的瑕疵。 檢測(cè)方法 非損傷雷達(dá)檢測(cè) 首期調(diào)查包括對(duì)預(yù)制構(gòu)件鉸接縫裂縫的勘測(cè)以及后張法鋼絞線管道中預(yù)應(yīng)力筋腐蝕和完整性的檢測(cè)。然而，對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的嚴(yán)重性會(huì)很難做出判斷。這座橋梁一共有 93 個(gè)鉸接縫，平均每個(gè)鉸接縫 有 24 根鋼絞線貫穿，也就是說(shuō)，那兒大約有 2200個(gè)要用來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的部位。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的鉸接縫橫端面，主梁內(nèi)部的24 根鋼筋束很難被檢測(cè)到，因?yàn)槌算q接縫外，鋼絞線在施加預(yù)應(yīng)力之后又被 現(xiàn)澆的混凝土所包裹。 顯然，鉸接縫處鋼筋束完全暴露在外是不切實(shí)際的，因此相比較而言，用雷達(dá)檢測(cè)鋼筋束管道中的孔隙十分高效的，慶幸的是通過(guò)鉸接縫的放置鋼絞束的鋼制管道是斷開(kāi)的，可以用雷達(dá)檢測(cè)管道槽內(nèi)的鋼絞束和孔隙。但是，仍然存在的問(wèn)題是管道周?chē)母呙芏鹊蔫F元素會(huì)對(duì)雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾，而實(shí)際上在這一寬 102mm， 150mm~800mm 的混凝土區(qū)域內(nèi)正埋有許多高致密的鋼板。 雷達(dá)測(cè)試試驗(yàn) 有三家公司被邀請(qǐng)前來(lái)參觀和指揮試驗(yàn)研究工作，其中一家放棄，剩下的兩家被要求用兩周的時(shí)間去準(zhǔn)備試驗(yàn)和撰寫(xiě)報(bào)告，再把他們的研究成果與物理勘探的結(jié)果進(jìn)行比較。 為了對(duì)比，選定了 10 個(gè)觀測(cè)孔，小孔是垂直向下鉆進(jìn)導(dǎo)管。這十個(gè)小孔中有幾個(gè)在鉸接縫處，還有幾個(gè)在充滿沙漿的管道處。為了便于使用內(nèi)徑表面檢測(cè)儀，小孔直徑必須有 25mm 寬，結(jié)果顯示愛(ài)丁堡大學(xué)的研究成果的準(zhǔn)確度在 60%左右。 雷達(dá)測(cè)繪為主 內(nèi)徑表面檢查儀檢驗(yàn)裂縫為輔 在完成對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)雷達(dá)檢測(cè)后，再使用內(nèi)徑表面檢 查儀來(lái)驗(yàn)證被預(yù)知的裂縫。結(jié)果顯示，在超過(guò) 60%的案例中，雷達(dá)的檢測(cè)是準(zhǔn)確的。在其它幾個(gè)事例中，一些證據(jù)表明在管道上面的現(xiàn)澆混凝土層中發(fā)現(xiàn)了蜂窩狀的孔洞。 然而用內(nèi)徑表面檢查儀檢測(cè)時(shí)，很難判定裂縫的實(shí)際尺寸大小以及在錨索套管中延伸的距離，盡管這些裂縫僅占套管不到 25%的部分。但事實(shí)上，大多數(shù)存在于沙漿表面與套管上部曲面邊界上的裂縫要比內(nèi)徑表面檢查儀所檢測(cè)到的要窄得多，（內(nèi)徑表面檢查儀的分辨率大約在 9mm 左右）。在少數(shù)幾個(gè)案例中，在沙漿表面能明顯地看到預(yù)應(yīng)力鋼絞線，但沒(méi)有跡象表明有水滲透了進(jìn)去。而且使用內(nèi)徑表面 檢查儀是不可能看到鋼絞線被腐蝕的情況。 數(shù)字雷達(dá)測(cè)試 這種測(cè)試方法是利用無(wú)線電頻率的雷達(dá)天線的穿透性。有以下幾個(gè)常用頻率： 1GHZ， 900MHZ，和 500MHZ。最高的頻率能帶來(lái)最好的分辯率，但會(huì)減小其在混凝土中的穿透深度。最低