探究公路混凝土桥梁的损伤评估技术

姜超】

摘 要：通过对我国公路混凝土桥梁损伤原因、检测技术、评估方法等几方面进行探究，阐述公路混凝土桥梁损伤评估中的相关技术及问题，从而延长公路混凝土桥梁的使用时间。

关键词：公路混凝土桥梁；损伤；评估技术

混凝土桥梁构造简单、适应范围广、不受基础条件限制、便于使用于曲线段、易于建造、标准化程度高。但钢筋混凝土结构的局限性抗拉强度低，使用时会引起开裂、破损等状况时有发生。因此，对桥梁损伤实现准确的评估和预测，对于桥梁的养护和维修工作，保证桥梁长期稳定使用，具有深远的现实意义。

1 混凝土桥梁结构损伤的原因

1.1 規划不全面

初期规划不充分，将会导致现场施工中出现问题或在使用过程中引发疲劳损坏情况，引发桥梁的结构问题。其次，地勘调查应充足，数据不准确也会导致桥梁出现沉陷、移动等质量问题。

1.2 设计不合理

设计不合理导致的桥梁结构损伤主要有以下几方面：（1）设计方法不当，易导致桥梁结构出现问题、荷载取值偏小等，从而影响桥梁的安全性及耐久性；（2）结构构造不合理，缺乏对结构构造、连接节点方式的充分设计，导致桥梁受损；此外，由于结构设计不合理，会导致桥梁承受不当荷载，导致桥梁结构或承载力出现问题，发生结构变形或疲劳破坏等；（3）设计人员能力不足，设计方案会因设计人员的能力限制出现漏洞，为桥梁结构损伤造成隐患。

1.3 施工不规范

在桥梁实际施工中，原材料配合比不当、混凝土搅拌不充分、混凝土养生不好、支架下沉、脱模过早、接头处理不当等因素直接影响混凝土桥梁的性能，此外，施工过程中，施工操作人员的偷工减料、不按设计及国家规范要求施工也会影响桥梁的结构承载力。

1.4 运营维护不当

交通超载、船舶、车辆撞击，水流对基础的冲刷，地震等原因均会引起混凝土桥梁的损伤破坏。

2 桥梁结构的检测

通过物理技术手段，通过一定物理量的输入，得到相应的输出，判定结构的行为效应是否出于预测的范围，或反求推测结构的内部性能，确定桥梁的承载能力及其运行条件，分析桥梁病害产生的原因及其变化规律，对新建或改造桥梁进行鉴定，检验其设计与施工的效果，作为竣工验收的依据。桥梁的监测方法要根据环境和桥型因地制宜，监测范围主要包括：（1）敏感部位监测，一般只在桥梁内力、应变、位移变化和裂纹产生对桥梁影响至关重要的部位进行监测。适用于中小跨度、体系单一的桥梁中，大多采用间歇式人工监测，有条件的可配备小型检测设备。（2）总体监测，实时地得到桥梁正常工作总体状况（如：平面摆动的幅度、挠度的变化、纤细杆件内力的变化、自振频率降低的程度、振型的变化、条件允许情况下测量敏感构件的应力应变等桥梁工作参数），“识别”找到桥梁异常的一个或几个可能部位，再由配备检测设备的专业人员在可能异常的部位检测。适用于特大、构造复杂的桥梁。

3 桥梁损伤评估方法

目前混凝土桥梁损伤评估的方法主要有：局部法、整体法。

（1）局部法以人工检查为主，采用超声波、红外线检测、光谱电磁波、脉冲雷达等技术，简单方便，直观明了。局部法依据的局部检测技术主要用于检测部件结构，通常使用非破坏性检测技术，主要用于局部损伤检测结构检测，此技术可以准确定位结构缺陷，也可进行定量分析。如使用广泛的无损检测技术，利用目视检查、超声波探伤、冲击回声波检测法、声发射检测开裂活动、射线照相技术、射线测试技术等，可以不破坏混凝土桥梁构件，不影响使用性能，直接在混凝土桥梁进行表层或内部的全面检测，简单快速，能获得破坏试验不能获得的信息，且可再混凝土桥梁上同一位置进行连续性和重复测试，费用也较低。当既有桥梁受到设计、施工、自然因素等的影响而产生各种缺陷时，为桥梁的损伤评估、维修、加固、改建提供基础依据。但是此技术只能探测结构表面的破损，且必须事先知道损伤位置，局部区域无法接近，不能满足结构整体评价，且检测结果受许多因素的影响，精度较低。

（2）整体法以理论分析为主，是目前研究的热点。整体法包括动态识别分析法与静态识别分析法。但也存在没有一种独立完美理论能很好的适应于桥梁结构损伤识别。

静态识别法是基于静态测试数据的方法。对桥梁结构有效预应力检测的直接手段主要是荷载试验，通过测试桥梁结构在试验荷载下控制部位的应变、位移和裂缝开展情况、横向分布系数等，与理论值进行比较；通过效验系数、变形、裂缝开展程度和残余变形等各种指标综合判断该桥是否满足设计及使用的要求，从而类推出有效预应力。如桥梁结构动载试验是通过测定桥梁结构在动载作用下的响应，分析桥梁的频率、阻尼和振型等模态参数进行桥梁承载力评定。桥梁动力特性（频率、振型和阻尼比）是评定桥梁承载力状态的重要参数。结构振动问题涉及振源（输入）、结构（系统）和响应（输出），它们的关系为：

振源（输入）、结构（系统）、响应（输出）

此法的主要优点是直观、准确、测量数据可靠。但也存在规模大、费用高、影响交通甚至会造成结构进一步损伤的弊端。

如动态识别法主要包括基于振型、振型曲率、结构固有频率结构柔度、频响函数等的动力特性变化的识别方法，需要检测的工作参数为：位移，绝对位移、相对位移、静位移、动位移；变形，静动挠度、静动应变；力，张拉力、压力；动力参数，速度、加速度、转化的频率、振型、转换的张力、位移；外观和完整性，腐蚀、磨损、裂缝、剥落等；物理化学现象，如碱集料反应、混凝土中性化、刚才锈蚀；环境，如风速、空气温度、地震、交通量等。通过不同参数的对比，和对桥梁损伤的程度进行评估。如加速度会随着混凝土桥梁的损伤程度的加大而增大。

4 结论

公路混凝土桥梁具有很多其他材料桥梁无法取代的优点，具有抗压强度高，刚度大，价格低廉，其养护费用较省，行车噪声小等优势。但由于选材、施工、运营不当而导致的混凝土桥梁损伤破坏应引起各方的高度重视，而其损伤评估技术也是重中之重，因此，要不断改进各探测方法、评估技术，切实通过桥梁的有效评估改善桥梁质量，促进我国基础建设设施的健康发展。

参考文献

[1]应波.公路混凝土桥梁损伤评估技术研究[J].黑龙江交通科技，2014，（5）：91，93.

[2]陈亮，李漪.公路混凝土桥梁评估与加固技术现状研究[J].交通标准化，2011，（1）：70-74.

（作者单位：辽宁省建筑设计研究院）