橋梁檢查與橋梁結(jié)構(gòu)檢測方法
2014-08-21
一、概述
道路和橋梁是交通運輸系統(tǒng)中不可分割的一個整體，而公路橋梁質(zhì)量的好壞往往影響著整條公路的運營安全和質(zhì)量，因此橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作是極其重要的。
目前，對橋梁的養(yǎng)護(hù)管理主要是清掃橋面、修補坑槽；對橋梁檢查，主要是通過人工目測檢查、手工記錄打分，來判定橋梁結(jié)構(gòu)狀況。若要更準(zhǔn)確判斷橋梁實際工作狀況，為橋梁加固或大修提供依據(jù)，在橋梁外觀病害檢查的基礎(chǔ)上，則有必要進(jìn)行深一步的橋梁結(jié)構(gòu)材料的檢測和荷載試驗。橋梁的科學(xué)化管理十分重要，一旦發(fā)生橋梁事故，不單經(jīng)濟(jì)損失很大，政治影響會更大，因此為提高橋梁管理水平，必須重視橋梁檢測，了解橋梁檢測的工作程序、檢測項目及檢測方法，掌握試驗數(shù)據(jù)處理和分析方法。橋梁試驗檢測為養(yǎng)護(hù)管理提供了直接的數(shù)據(jù)和依據(jù)，其工作涉及面廣，技術(shù)復(fù)雜，難度較高，采用先進(jìn)的檢測設(shè)備則可大大提高檢測的精度和工作效率。
二、橋梁檢查
橋梁檢查，主要是對橋梁技術(shù)狀況的調(diào)查，即橋梁缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢，找出產(chǎn)生缺陷和損傷的主要原因，分析和評價其對橋梁質(zhì)量和使用承載能力的影響，為橋梁維修和加固設(shè)計提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)和依據(jù)。因此，橋梁檢查是在進(jìn)行橋梁養(yǎng)護(hù)、維修與加固之前必須進(jìn)行的工作，是決定維修與加固方案是否可行和正確與否的可靠保證，也是橋梁評定、養(yǎng)護(hù)、維修與加固工作中必不可少的重要組成部分。
按照檢查的范圍、深度、方式和檢查目的的不同，橋梁檢查主要分為橋梁經(jīng)常檢查和橋梁結(jié)構(gòu)檢測兩類。
1.橋梁經(jīng)常檢查
橋梁經(jīng)常檢查包括橋梁日常巡查和橋梁定期檢查。
橋梁日常巡查，一般一月一次，由路段養(yǎng)護(hù)人員或橋梁養(yǎng)護(hù)人員負(fù)責(zé)。其目的是隨時掌握橋梁技術(shù)狀態(tài)，確保橋梁結(jié)構(gòu)功能正常，發(fā)現(xiàn)問題及時采取應(yīng)對措施，對需要做進(jìn)一步檢查和維修的橋梁寫出報告。暴風(fēng)雨和洪水過后，對橋梁要加大檢查頻率。
橋梁定期檢查，周期大約是每3～5年一次。其目的是定期采集橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)的動態(tài)數(shù)據(jù)，列入橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，為評定橋梁使用功能、制定具體橋梁維修計劃提供基本數(shù)據(jù)。定期檢查通常由具有一定檢查經(jīng)驗并受過專門橋梁檢查培訓(xùn)、熟悉橋梁設(shè)計、施工等方面知識的養(yǎng)護(hù)工程師負(fù)責(zé)組織實施。
盡管橋梁經(jīng)常檢查也使用簡單工具或儀器進(jìn)行檢測，但主要是以目測橋梁外觀的檢查為主，檢查結(jié)果的評定也大多是基于表面現(xiàn)象和經(jīng)驗。
這兩類檢查主要由橋梁管理部門進(jìn)行。
2.橋梁特殊檢查（橋梁結(jié)構(gòu)檢測）
橋梁特殊檢查，是在橋梁經(jīng)常檢查的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步準(zhǔn)確確定橋梁技術(shù)狀況，由專業(yè)技術(shù)人員使用專門檢測儀器設(shè)備，應(yīng)用無破損檢測手段對橋梁進(jìn)行全面檢測、測強(qiáng)和探傷，從而找出損壞的原因、程度和范圍，分析損壞所造成的后果以及潛在缺陷可能給橋梁結(jié)構(gòu)帶來的危險，為評定橋梁的耐久性和承載能力、確定維修工程的實施方案提供依據(jù)。
通常有下列四種情況時，需對橋梁進(jìn)行特殊檢查：
（1）在橋梁經(jīng)常檢查無法確定橋梁病害原因和承載能力時；
（2）在進(jìn)行橋梁重大維修加固工程之前；
（3）在發(fā)生重大自然災(zāi)害、意外事故和超重車過橋等特別事件之后；
（4）需要評定橋梁結(jié)構(gòu)實際工作狀況時。
橋梁特殊檢查（橋梁結(jié)構(gòu)檢測）一般由橋梁外觀破損檢查、橋梁結(jié)構(gòu)和材料檢測以及橋梁荷載試驗三部分組成。
三、橋梁檢測工作程序及項目
1.橋梁檢測工作程序主要分三個階段：
第一階段：準(zhǔn)備階段。其包括接受委托、收集資料、現(xiàn)場勘察以及編制橋梁檢測方案四項內(nèi)容。
第二階段：外業(yè)檢測階段。主要是設(shè)備安裝和數(shù)據(jù)采集。
第三階段：分析報告階段。即根據(jù)外業(yè)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計分析和計算，并編寫橋檢報告。
對橋梁的檢測要由表及里、由淺入深地進(jìn)行，才能全面了解和判斷橋梁的實際工作狀況，為橋梁的日常養(yǎng)護(hù)和加固維修提供科學(xué)的依據(jù)。
2.橋梁外業(yè)檢測項目
橋梁外業(yè)檢測包括橋梁外觀病害檢查、橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測和橋梁荷載試驗。
1.橋梁外觀病害檢查
依據(jù)交通部《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073-96）及《公路橋梁定期檢查技術(shù)》（交通部公路所），對橋梁進(jìn)行外觀病害檢查打分，其目的是對橋梁結(jié)構(gòu)的外觀損壞狀況，有一個初步和基本的了解，并根據(jù)橋梁損壞狀況打分、評定類別，為下一步橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測提供依據(jù)。
2.橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測
在橋梁外觀病害檢查的基礎(chǔ)上，對外觀損壞較嚴(yán)重的橋梁做進(jìn)一步的橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測，其目的是深入了解橋梁結(jié)構(gòu)材料的工作狀態(tài)及潛在的不利影響，并預(yù)測發(fā)展趨勢，為判斷橋梁耐久性和可靠性提供技術(shù)依據(jù)。橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測的重點是橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕情況和混凝土強(qiáng)度檢測
（1）混凝土強(qiáng)度檢測
主要采用回彈法或超聲-回彈法進(jìn)行。
混凝土強(qiáng)度檢測是通過用回彈儀檢測混凝土表面回彈值，用超聲儀檢測混凝土內(nèi)聲速，再根據(jù)混凝土強(qiáng)度（R）與回彈值和超聲波在混凝土中的傳播速度（V）之間的相關(guān)關(guān)系，推算混凝土強(qiáng)度。采用回彈法時，要考慮碳化深度的影響?；炷翉?qiáng)度是進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)評定的重要指標(biāo)。
（2）鋼筋銹蝕檢測
其檢測內(nèi)容包括鋼筋銹蝕電位、混凝土氯離子含量、混凝土電阻率以及混凝土碳化深度。
鋼筋銹蝕檢測是通過對鋼筋所處環(huán)境情況（如混凝土中氯離子含量、混凝土電阻率和碳化深度等）和鋼筋本身自然電位的檢測結(jié)果，綜合評定橋梁結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕狀況。其同樣是評定橋梁結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。
（3）鋼筋分布及混凝土保護(hù)層厚度檢測
結(jié)構(gòu)材料的檢測，是用各種專用儀器設(shè)備，對橋梁結(jié)構(gòu)的鋼筋和混凝土材料，進(jìn)行現(xiàn)場采樣、記錄檢測數(shù)據(jù)，再依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測評定標(biāo)準(zhǔn)及橋梁結(jié)構(gòu)材料的工作狀態(tài)進(jìn)行評定，同時對其原因進(jìn)行初步分析。
3.橋梁荷載試驗（動靜載試驗）
在對橋梁進(jìn)行了外觀病害檢查和結(jié)構(gòu)材料檢測之后，根據(jù)檢測結(jié)果，對破損嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)材料狀況差的橋梁進(jìn)行橋梁荷載試驗。其目的是通過對橋梁按設(shè)計荷載直接加載，測試橋梁在最不利荷載作用下的實際響應(yīng)，以進(jìn)一步分析和了解橋梁的工作狀態(tài)，從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實際承載能力。
通過動載試驗可測定橋梁結(jié)構(gòu)動力特性參數(shù)和在動力荷載作用下的強(qiáng)迫振動響應(yīng)，確定橋梁在車輛荷載作用下的動力效應(yīng)及使用條件。
靜載試驗則根據(jù)不同橋型、不同設(shè)計荷載，按等效原則設(shè)計不同的加載工況，通過對橋梁實際加載，檢測橋梁最不利截面的變形和受力狀態(tài)，從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的實際工作狀態(tài)和使用承載能力。
橋梁荷載試驗的方法，是在橋梁結(jié)構(gòu)主要控制截面安裝各種傳感器，在規(guī)定荷載作用下，通過儀器記錄橋梁受力和變形數(shù)據(jù)。
橋梁荷載試驗的實施分四個階段：方案設(shè)計階段、試驗準(zhǔn)備階段、加載試驗階段和分析報告階段。其內(nèi)容為：
（1）方案設(shè)計階段：通過資料分析和現(xiàn)場勘察，編寫出詳細(xì)的橋梁試驗檢測方案，明確試驗?zāi)康暮途唧w試驗內(nèi)容，以指導(dǎo)橋檢。
（2）試驗準(zhǔn)備階段：現(xiàn)場安裝各種傳感器和儀器設(shè)備。
（3）加載試驗階段：加載試驗，采集數(shù)據(jù)。
（4）分析報告階段：數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算和分析，編寫橋檢報告。
四、橋檢數(shù)據(jù)分析的結(jié)論及依據(jù)
橋檢數(shù)據(jù)分析的結(jié)論包括三方面：
1.對橋梁結(jié)構(gòu)材料狀況的評價結(jié)論
根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)材料的檢測結(jié)果，對橋梁結(jié)構(gòu)材料的現(xiàn)行狀況進(jìn)行分析，并給出明確的評定。其重點是混凝土強(qiáng)度、鋼筋銹蝕和橋梁外觀破損情況。
2.對橋梁承載力的評價結(jié)論
通過對橋梁的檢測和檢算，對橋梁的現(xiàn)行承載力進(jìn)行評定，給出明確的結(jié)論并分類。
3.對橋梁工作狀態(tài)的預(yù)測和建議
通過對橋梁現(xiàn)狀檢測結(jié)果的分析，對橋梁今后工作狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，指出可能的發(fā)展趨勢，為今后橋梁養(yǎng)護(hù)提供建議。
五、橋梁檢測數(shù)據(jù)采集
橋梁檢測數(shù)據(jù)，既是外業(yè)試驗檢測的結(jié)果，也是分析報告的依據(jù)。檢測采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否，直接影響著橋檢的質(zhì)量。
為保證橋檢數(shù)據(jù)采集的可靠性，必須作到以下五個方面：
1.編制好橋檢方案，正確選取檢測橋孔和檢測斷面；
2.使用檢定合格的檢測儀器；
3.按操作規(guī)程正確使用橋檢儀器設(shè)備；
4.要嚴(yán)格按照操作規(guī)程安裝各種傳感器；
5.試驗過程中，按程序加載并讀取數(shù)據(jù)，密切注意數(shù)據(jù)變化情況。
在實施橋梁檢測時要注意以下問題：
1.檢測抽樣
其包括試驗檢測橋孔、試驗斷面的選定及檢測抽樣數(shù)量。試驗檢測橋孔要選取全橋有代表性的橋跨，如橋梁外觀破損較重及結(jié)構(gòu)病害具有代表性的橋跨。荷載試驗斷面一般選取橋梁結(jié)構(gòu)主要受力控制斷面，如跨中、支點、1/4跨等部位。在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測時，應(yīng)選取鋼筋銹蝕較重、混凝土滲水腐蝕較重，具有代表性和普遍性的部位進(jìn)行抽樣檢測，檢測抽樣數(shù)量要按照各檢測項目的抽樣頻率進(jìn)行。
2.傳感器
橋檢數(shù)據(jù)是通過安裝在橋梁結(jié)構(gòu)各部位的傳感器采集的，因此傳感器質(zhì)量的好壞直接影響著對橋梁的評價。傳感器是數(shù)據(jù)采集的第一關(guān)，其安裝位置和安裝質(zhì)量直接影響著橋檢數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因此傳感器要嚴(yán)格按照橋檢方案確定的位置放線安裝，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程和要求進(jìn)行作業(yè)。如粘貼應(yīng)變片時，混凝土底面的平整和粘貼質(zhì)量、絕緣電阻等都十分關(guān)鍵，打磨底面、打底膠、貼片、量阻值、封膠等步驟必須逐步進(jìn)行，絕不能圖省事、省力而湊合。
3.儀器
試驗檢測使用的儀器設(shè)備必須經(jīng)檢定合格才可使用。
4.信號線
所有試驗用的信號電纜線，都必須編排線纜號，并按線纜阻值分組使用。
5.加載車
試驗用加載車都必須分別稱出每一個軸重，測量軸距；按規(guī)定停車到位；動載試驗時車速要準(zhǔn)確、穩(wěn)定。
6.放線
進(jìn)行靜載試驗時橋面加載位置的劃線，一定要準(zhǔn)確無誤。
7.動靜載試驗的數(shù)據(jù)采集
對橋梁動靜載試驗中出現(xiàn)的極值或異常值必須特別關(guān)注，對卸載后的橋梁結(jié)構(gòu)恢復(fù)數(shù)據(jù)也不能忽視，因為它能反映出橋梁結(jié)構(gòu)的彈性工作狀態(tài)，所以應(yīng)保證穩(wěn)定讀數(shù)次數(shù)和時間能充分反映結(jié)構(gòu)的恢復(fù)情況。對動靜載試驗數(shù)據(jù)的采集，一定要“穩(wěn)定第一”。此外，在加載試驗時，為防止數(shù)據(jù)不穩(wěn)、漂移，應(yīng)進(jìn)行預(yù)加載，等結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定后記錄完數(shù)據(jù)，再進(jìn)行下一道工序，以確保橋檢數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。
8.環(huán)境影響
橋梁動靜載試驗檢測要注意試驗環(huán)境影響因素，如荷載試驗不允許試驗場地周圍有大的震源，橋面上不允許有行人車輛通過，若實在無法避開，要做詳細(xì)記錄，數(shù)據(jù)處理時要注意剔除。靜載試驗要求環(huán)境溫度變化要小，所以宜在夜間進(jìn)行。對于關(guān)鍵數(shù)據(jù)，檢測時可采用不同設(shè)備同時測量，針對不同的結(jié)構(gòu)型式采用不同的儀器組合，可取得很好的效果。如在橋梁撓度檢測過程中，可根據(jù)橋梁實際情況，分別采用連通管、電測位移計和光電撓度計三種測量方法。通過實踐對比，我們感到電測位移計精度高，但安裝比較麻煩；連通管簡單、便捷，適合橋下凈空高、水深無法支架的橋梁；光電撓度計可用于靜動載試驗，但測點布置會受到一定限制。
六、橋檢費用
橋檢費用主要包括橋梁檢測費用和橋梁檢測配合費用兩部分。
1.橋梁檢測費用
其包括檢測人員工資、儀器設(shè)備使用費、各種配件材料費、檢測工作用車費、儀器檢定費、咨詢費、通訊費、保險費和方案報告編制費等，約占總費用的70%。
2.橋梁檢測配合費用
其包括民工費用、檢測腳手架費、水電費、交通配合費、加載車費和安全設(shè)施費等，約占總費用的30%。
由于每座橋的大小以及檢測環(huán)境各不相同，檢測項目也不同，因此檢測方案應(yīng)依據(jù)每座橋的檢測要求和檢測條件單獨編制。
七、幾點建議
1.建立橋梁動態(tài)管理數(shù)據(jù)庫
實行橋梁動態(tài)數(shù)據(jù)管理，建立規(guī)范的橋梁檢查工作制度，根據(jù)道路等級制定檢測計劃，每5年對全部橋梁檢查一遍，將檢測數(shù)據(jù)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，以隨時掌握橋梁實際工作狀況。
2.用數(shù)據(jù)支持橋梁大修方案
對所有計劃大修工程的橋梁，在制定大修方案前必須進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果科學(xué)編制大修方案，避免盲目性。
3.加大橋梁檢測的投入
通過橋梁檢測工作實踐，使我感到應(yīng)加大對橋梁檢測的投入，不但是資金投入，而且從科技上也要加大投入。要盡可能采用先進(jìn)的儀器設(shè)備、橋梁數(shù)據(jù)分析軟件，不斷提高橋梁管理水平。
4.建立專業(yè)橋梁檢測隊伍
橋梁檢測是一項專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)含量高、責(zé)任重的工作，因此對橋檢人員素質(zhì)要求較高，既要有專業(yè)理論知識，又要能實際操作，既要能吃苦，更要有責(zé)任心。所以要建立專業(yè)橋梁檢測隊伍，以確保橋梁檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
八、結(jié)語
總之，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通量的迅猛增加，尤其是車輛軸載的增大，對橋梁的要求越來越高，對橋梁的損害也越來越大，因此只有采用科學(xué)的管理手段和方法，才能保證橋梁的安全。
