前言

據(jù)近期研究報告顯示：歐美的橋梁中有約為10%被評為“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。在這個背景下，X射線衍射法測量橋梁鋼筋的殘余應(yīng)力作為無損檢測方法引入橋梁質(zhì)量評估檢測。

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

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)力國際分析檢測標(biāo)準(zhǔn)。GNR精心設(shè)計的便攜箱可收納全部配件，搭配三腳架實現(xiàn) 90°、180°及顛倒式測量。高性能電池支持野外等環(huán)境作業(yè)，激光定位與微動裝置結(jié)合，無需接觸即可快速定位。儀器兼具室內(nèi)外檢測能力，滿足工業(yè)現(xiàn)場對殘余應(yīng)力的精準(zhǔn)測量需求。

研究對象

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，橋面由四根簡單的雙T梁組成。根據(jù)設(shè)計，每根梁上有8根預(yù)應(yīng)力鋼筋，抗拉強度1650 MPa，使用狀態(tài)下的應(yīng)力設(shè)計約為800 MPa。

研究方法

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

在測試實際橋梁鋼筋之前，起初的可行性測試是在實驗室條件下進(jìn)行的，以驗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X射線衍射測量應(yīng)力狀態(tài)之間的對應(yīng)性，判斷施加的應(yīng)力和檢測到的應(yīng)力是否一致。

經(jīng)過實驗室的測試，說明XRD方法來測量橋梁內(nèi)部鋼筋的殘余應(yīng)力是合適并且有效的。接下來就開展現(xiàn)場測試。

因為形狀的原因，無法使用常規(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位置的測量點結(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方法檢測橋梁鋼筋的應(yīng)力狀態(tài)，可以輔助目測、內(nèi)窺鏡、切割實驗等方法，對橋梁的狀態(tài)做出合理的評估，給出維修維護(hù)建議。

由此可以引申出一個應(yīng)用方向，即鋼筋在橋梁裝配之后馬上對應(yīng)力進(jìn)行檢測，然后再使用一段時間后同一位置再進(jìn)行檢測，看應(yīng)力的變化，如果變化較大則需要對其進(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器和測角儀，能夠在現(xiàn)場或?qū)嶒炇噎h(huán)境下，對橋梁鋼筋的殘余應(yīng)力進(jìn)行快速且精準(zhǔn)的測試。測試中監(jiān)測實際輻射劑量顯示，設(shè)備運行時輻射計數(shù)值與環(huán)境本底基本持平，證明 X 射線對操作人員無輻射影響。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)場環(huán)境，展現(xiàn)出強大的適用性。