桥梁常见病害及试验检测方法分析

赵亮

【摘 要】本文阐述了桥梁使用过程中常见的病害类型，为了有效比较各种病害的早期出现，需要对其进行试验检测。文章结合工程实际，对其静载试验和动载试验检测方法进行了重点分析，试验结果显示，该桥梁各方面状况良好。

【关键词】桥梁；病害；静载试验；动载试验；试验检测

1 桥梁使用过程中的常见病害

1.1 裂缝

桥梁结构会在施工过程中以及运营通车的使用过程中，会出现各种不同的裂缝，这是因为砼材料的抗拉能力比较弱，比较容易产生裂缝。一般而言，裂缝的种类从安全角度可以分为安全性的裂缝和非正常裂缝；从结构承载力方面可以分为结构裂缝和非结构裂缝两大类。

1.2 砼碳化以及钢筋锈蚀

钢筋作为桥梁建设的主要材料之一，所以桥梁损坏最主要的原因还是钢筋的锈蚀。桥梁在雨季经常受到雨水的冲刷，其内部材料钢筋会被雨水进行锈蚀，锈蚀后会引起钢筋的体积膨胀，导致砼的承受拉力加大而导致开裂。砼碳化到一定程度后，桥梁就会产生裂缝，从而影响到桥梁的使用寿命，也会影响到桥梁的安全信。

1.3 剥蚀

在桥梁通车使用的过程中，桥梁会遭到剥蚀现象。剥蚀主要是破坏路桥的路面。剥蚀现象包括路面的酥松起皮、剥落等。由于桥梁路面产生剥落，会导致空气或者其他有害物质进一步地对桥梁内部进行破坏。根据不同的破坏原因，剥蚀分为风化剥蚀、水质侵蚀、冻融剥蚀这三种。

1.4 地基不均匀沉降

假如桥梁的地理位置处在一些地质条件比较特殊的地区，例如湿地或者山区。在这些地理位置比较特殊的地区建设桥梁时，施工人员要注意处理桥梁地基问题。假如不考虑到桥梁地基问题，后期桥梁受到地基发生不均匀沉降时，会严重影响到桥梁的安全，会导致桥面的开裂，严重时会引起桥体滑动下沉。

2 桥梁试验检测方法

桥梁试验检测技术主要有超声波检测技术、感应检测装置、渗透测试技术、雷达检测技术等等，但其检测方法归根到底还是现场荷载试验，现场荷载试验是目前进行科学研究、鉴定评价现有桥梁结构工作性能的一种较为直观的试验研究方法，它与分析计算相结合，不仅可以发现和查找桥梁病害产生的原因，而且可以验证理论分析的正确性，现场荷载试验具体表现为静载试验和动载试验，某桥梁工程位于甘肃省境内，将要进行竣工验收前，对其进行现场荷载试验。

2.1 静载试验方案

2.1.1 测试截面

根据试验目的并结合现场条件，选择第一跨跨中附近A截面为最大正弯矩及最大挠度控制截面；选择第二跨A2墩支点附近B截面为最大负弯矩控制截面；选择第一跨A2墩附近腹杆为最大轴力测试腹杆。

2.1.2 测点布置

A、B截面在混凝土顶底板各布置6个静态应变测点，2根最大轴力腹杆各布置4个静态应变测点；A截面布置2个挠度测点。

2.1.3 加载设备

静载试验对各测试截面，遵照内力等效的原则，按影响线布置试验荷载，试验采用4辆36t载重汽车。静力荷载试验效率可控制在（0.8，1.0]。

2.1.4 加载方式

为研究该桥的整体受力性能，共设置2种加载工况。工况1：A截面最大正弯矩及B截面最大负弯矩的测试工况，测试应力及挠度。工况2：钢桁腹梁最大拉压杆轴力的测试工况，测试拉压杆应力

2.2 静载试验结果分析

2.2.1 应变测试结果分析

通过对试验结果进行分析，满载时各应变测点的应变实测值均小于理论值，变化趋势一致，表明结构强度满足设计要求，且主要应变测点的校验系数介于0.73～0.99，相对残余介于-8%～4%，满足规范要求。

2.2.2 挠度测试结果分析

通过对主梁主要挠度测点的挠度实测值及理论值进行分析，满载时各挠度测点的挠度实测值均小于理论值，表明结构刚度满足设计要求，且主要挠度测点的校验系数为0.89、0.78，相对残余为2%、3%，满足规范要求。

2.3 动载试验方案

桥梁测试一般要求静载试验，对于有特殊要求的桥梁还需进行动载试验。动载试验一般仅测试冲击系数、自振频率、振幅及动挠度等。

2.3.1 脉动试验

在桥梁无车辆通行时，桥梁受环境自然激励，量测桥梁的自振频率。

2.3.2 强迫振动试验

1）跑车试验

1辆36t的载重汽车分别以10km/h、20km/h、30km/h的速度匀速行驶过桥进行激振，测试桥梁的振动频率和振幅。

2）刹车试验

1辆36t的载重汽车以30km/h的速度匀速行驶至测试截面处实施紧急刹车进行激振，测试桥梁的振动频率和振幅。

3）跳车试验

1辆36t的载重汽车以20km/h的速度匀速行驶至试验跨的跨中位置，汽车后轮从15cm高的垫木上自由下落对桥梁进行激振，测试桥梁的振动频率和振幅。

2.4 动载试验结果分析

2.4.1 脉动试验

通过采集各测点数据，可得测试桥跨一阶竖向反对称振动频率为4.737Hz，理论计算频率4.13Hz，实测自振频率大于理论计算值，说明结构实际刚度大于理论值，满足设计要求。

2.4.2 强迫振动试验

通过采集各测点数据，可得桥梁受迫振动的响应测试结果，如表1所示。试验结果表明：桥梁的动力响应值均在正常范围内；桥面整体行车较为平顺，车辆通行舒适性较好；桥梁振动响应衰减较快，结构抗冲击性能较好。

表1 桥梁受迫振动响应测试结果

2.5 试验结果总结

1）试验荷载作用下各控制截面的应力实测值均小于理论值，且变化趋势一致，校验系数满足规范要求，说明控制截面强度满足设计要求。

2）空间梁格模型具有较高的精度，能较好地模拟桥梁结构受力情况，满足设计要求。

3）试验荷载作用下各控制截面的挠度实测值均小于理论值，校验系数满足规范要求，说明试验跨刚度满足设计要求。

4）各控制截面在试验过程中及结束后，未发现有新裂缝产生，说明梁体抗裂性满足设计要求。

5）桥梁实测自振频率大于理论计算值，说明结构实际刚度大于理论值，满足设计要求；在动荷载作用下结构整体工作性能良好。

3 结束语

桥梁运营过程中，会由于各方面的因素导致各类病害的出现，做好桥梁试验检测工作，能够有效的对桥梁进行全面的体检，从而发现可能存在的问题，从而提早采取有效的措施对其进行防治，避免病害的进一步发展而影响到桥梁的正常使用。

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[责任编辑：汤静]