崔晉陽

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西太原 030006)

1 概述

1.1 國內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)檢查和檢測現(xiàn)狀

1)“七五”期間，我國交通部立項開展橋梁管理系統(tǒng)的研究開發(fā)，形成了我國公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)(CBMS)。該技術(shù)主要以現(xiàn)有的公路橋梁為研究對象，依靠橋梁養(yǎng)護工程師對橋梁進行定期檢查，將檢查結(jié)果按照不同結(jié)構(gòu)或構(gòu)件權(quán)重打分［1］，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析確定橋梁的狀況等級，該技術(shù)可以提高公路橋梁管理信息的準(zhǔn)確度，同時增強對運營橋梁的監(jiān)控，針對橋梁出現(xiàn)的不同問題，制定相應(yīng)的養(yǎng)護和加固對策。2)2004年，我國重修JTG H11-2004公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范，該規(guī)范詳細規(guī)定了經(jīng)常檢測、定期檢測和特殊檢測的間隔時間，檢測內(nèi)容和方法，根據(jù)橋梁各個構(gòu)件的損毀程度，該損毀對橋梁結(jié)構(gòu)使用功能的影響程度和損毀的發(fā)展變化等三個方面，綜合考慮和分析橋梁各構(gòu)件的損毀對橋梁整體結(jié)構(gòu)的影響，并提出了綜合評定方法，根據(jù)該方法規(guī)定的評分情況，將橋梁劃分為五個等級，再根據(jù)相應(yīng)的級別提出適合的養(yǎng)護措施。

1.2 國外橋梁結(jié)構(gòu)檢查和檢測現(xiàn)狀

1)1987年，美國紐約州斯科哈里溪公路橋建設(shè)失敗，紐約州交通部開始系統(tǒng)的評估該橋失敗的原因，制定完成了一套綜合的橋梁管理和安全體系，首次展開對引起塌橋原因的系統(tǒng)評估。這套體系構(gòu)成了紐約州交通局通過制定方針政策，保障橋梁安全和管理決策的核心舉措。同時，通過這套健全的橋梁維護系統(tǒng)，還可保證及時地指出結(jié)構(gòu)上的缺陷，并根據(jù)要求進行處理。該系統(tǒng)包括總體的糾正和周期性的調(diào)整功能，盡量以經(jīng)濟有效的辦法延長橋梁壽命。新建工程的結(jié)構(gòu)安全應(yīng)由嚴(yán)格的質(zhì)量保證程序和要求主要結(jié)構(gòu)施工作業(yè)實行資質(zhì)認證來保證，以確保在役橋梁的結(jié)構(gòu)和在建橋梁的結(jié)構(gòu)安全。2)國外橋梁結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)是建立在混凝土無破損檢測技術(shù)和對鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)的基礎(chǔ)上。

混凝土無破損檢測技術(shù)的發(fā)展，1930年首次出現(xiàn)了表面壓痕法，1935年格里姆、艾德用共振法測量混凝土的彈性模量，1949年加拿大的萊斯利、奇斯曼和英國的瓊斯將超聲脈沖法運用于混凝土結(jié)構(gòu)無破損檢測中并取得了成功。

鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)，在國外人們開發(fā)了ANSYS，LS-DYNA，ABAQUS，MSC等有限元應(yīng)用軟件，通過這些軟件的分析成功的解決了許多實際的工程問題。例如，美國Kentucky大學(xué)土木工程系的E.Harik和Cincinnati大學(xué)土木工程與環(huán)境工程系的M.Lent與T.Baseheart使用ANSYS軟件成功完成了對美國某懸索橋的數(shù)值仿真分析，此外，A.EminAKtan等學(xué)者利用有限元理論及有限元分析軟件對橋梁結(jié)構(gòu)進行損傷狀況評估［2］。

結(jié)構(gòu)檢測的設(shè)備在19世紀(jì)以前是相當(dāng)簡陋的，還沒有能直接量測結(jié)構(gòu)應(yīng)變的儀器。直至20世紀(jì)20年代～40年代才出現(xiàn)各種類型的應(yīng)變計。橋梁荷載試驗已有100多年歷史，例如1850年英國建造的最大跨徑為140 m的箱形連續(xù)梁鐵路橋，原設(shè)計是一座有加勁梁的吊橋，但在建造過程中，通過進行荷載試驗，改變了原設(shè)計方案。

2 橋梁結(jié)構(gòu)檢查和檢測

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)檢查

橋梁檢查包括橋梁日常巡查和定期檢查兩個內(nèi)容。

日常巡查:一月一次，通過日常巡查可隨時掌握橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時采取相應(yīng)的措施，確保橋梁結(jié)構(gòu)功能正常(由路段養(yǎng)護人員或橋梁養(yǎng)護人員檢查)。

定期檢查:每3年～5年一次，通過定期采集橋梁結(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礎(chǔ)數(shù)據(jù)(由具有檢查經(jīng)驗，受過專門橋梁檢查培訓(xùn)、熟悉橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面知識的養(yǎng)護工程師負責(zé))［3］。

2.2 橋梁結(jié)構(gòu)檢測

橋梁結(jié)構(gòu)檢測是在橋梁檢查的基礎(chǔ)上，通過對橋梁結(jié)構(gòu)的變位、應(yīng)變、動力特性參量、裂縫和損害等項目的檢測，來證實橋梁在強度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性和動力性能等方面能否滿足安全運營的要求。

2.2.1 橋梁結(jié)構(gòu)檢測內(nèi)容

橋梁結(jié)構(gòu)檢測內(nèi)容包括橋梁外觀病害檢查、橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測和荷載試驗。

橋梁外觀病害檢查:通過人工現(xiàn)場檢查，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的外觀損壞狀況打分、評定類別，為下一步橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測提供了依據(jù)。

外觀病害檢查的主要內(nèi)容有:

1)上部結(jié)構(gòu):支座、上部主要承重構(gòu)件和上部一般承重構(gòu)件;

2)下部結(jié)構(gòu):橋臺及基礎(chǔ)、橋墩及基礎(chǔ)和地基沖刷;

3)防護工程:翼墻耳墻和維坡護坡;

4)橋面構(gòu)造:橋面鋪裝、橋頭跳車、伸縮縫、人行道以及欄桿護欄;

5)附屬工程:照明標(biāo)志、排水設(shè)施和調(diào)治構(gòu)造物等。

橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測:在橋梁外觀病害的基礎(chǔ)上，做進一步橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測，檢測的重點是橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕情況和混凝土強度檢測，通過分析為橋梁可靠性和耐久性的判斷提供了技術(shù)依據(jù)。

結(jié)構(gòu)材料檢測主要內(nèi)容:

1)混凝土強度檢測:混凝土回彈值、混凝土超聲值和混凝土碳化深度;

2)混凝土氯離子含量、混凝土電阻率和鋼筋銹蝕電位;

3)鋼筋保護層厚度:鋼筋混凝土保護層厚度。

橋梁荷載試驗:根據(jù)橋梁外觀病害檢查和結(jié)構(gòu)材料檢測的結(jié)果，對外觀病害和結(jié)構(gòu)材料狀況差的橋梁進行荷載試驗，荷載試驗可分為靜載試驗和動載試驗兩種，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)，進一步分析橋梁的工作狀態(tài)，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實際承載能力［3］。

橋梁荷載試驗內(nèi)容:

1)靜載試驗:不同加載工況;

2)脈動試驗、隨即試驗、行車試驗、剎車試驗和跳車試驗。

2.2.2 橋梁結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)

1)橋梁外觀病害檢測技術(shù):因主要評定橋梁表面現(xiàn)象，所以以目測橋梁外觀的檢查方法為主，必要時輔以簡單工具和儀器進行檢測，如量尺和放大鏡等。

2)橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測技術(shù):分為無破損檢測技術(shù)和局部破損檢測技術(shù)。

無破損檢測技術(shù):采用無破損的方法測定混凝土強度、碳化深度、氯離子含量、混凝土電阻率、鋼筋混凝土保護層厚度和混凝土中鋼筋的銹蝕情況，無破損檢查應(yīng)用的技術(shù)有:回彈儀檢查的技術(shù);超聲波探測技術(shù)(脈沖傳遞、脈沖衰減和全息攝影等方法);射線照相或衰減測定技術(shù)(電磁放射線有χ射線、γ射線、紅外線和紫外線;核子放射線有中子、質(zhì)子和正電子束等);磁力或磁通量探測技術(shù);染色滲入法;探測銹蝕狀況的半電池電位測量;激光全息攝影技術(shù);光學(xué)孔徑儀與光纖維和小型閉路電視錄像機組合的觀測技術(shù);振動法檢驗技術(shù)等［4］。

局部破損檢測技術(shù):在構(gòu)件上鉆孔取樣，然后進行物理化學(xué)分析和力學(xué)性能的檢測，測定材料的強度、彈性模量、水泥含量、碳化深度和防水層電阻率等。

3)橋梁荷載試驗:橋梁靜載是將靜止的荷載作用在荷載的最不利位置，通過檢測得到橋梁的靜力位移、應(yīng)變、裂縫和沉降等靜態(tài)參數(shù)。動載試驗是利用激振方法激起橋梁的振動，從而測定其固有頻率、阻尼比、動力沖擊系數(shù)、動力響應(yīng)等動態(tài)參量。不論是靜載還是動載試驗，都是通過相應(yīng)的儀器設(shè)備得到橋梁結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，根據(jù)響應(yīng)分析得到橋梁結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)，根據(jù)參數(shù)變化對橋梁結(jié)構(gòu)進行損傷識別與性能評價。

靜態(tài)響應(yīng):損傷識別主要有系統(tǒng)識別和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。

動態(tài)響應(yīng):損傷識別是融合振動理論、振動測試技術(shù)、信號采集與分析等跨學(xué)科技術(shù)的試驗?zāi)B(tài)分析法［5］。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟和社會的不斷發(fā)展，我國公路橋梁的發(fā)展也迎來了一個新高潮，新建的公路和橋梁越來越多，但同時也有許多橋梁進入了養(yǎng)護維修階段，應(yīng)當(dāng)加強對橋梁養(yǎng)護的重視程度，通過對橋梁進行全面檢測，運用科學(xué)的橋梁檢查和檢測技術(shù)，檢查出橋梁在每個階段的問題并對癥下藥的進行維護和處理，確保橋梁長期安全運營。

［1］曹固恩.橋梁檢測技術(shù)綜述［J］.山西建筑，2008，34(28):314-315.

［2］橋梁結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)研究與ANSYS模擬分析［D］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

［3］高士華.橋梁檢查與橋梁結(jié)構(gòu)檢測［J］.北京公路，2003(6):21-22.

［4］顧松年，尤文浩，諸德培.結(jié)構(gòu)試驗基礎(chǔ)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1981.

［5］潘 理.橋梁檢測技術(shù)研究［J］.山西建筑，2010，36(8):322-323.