桥梁检测技术研究及应用分析

张逸捷，卢彭真

(浙江工业大学土木工程学院，浙江 杭州 310014)

1 引 言

改革开放以来，我国在役桥梁数量快速增长。桥梁是现代交通网不能缺少的重要组成部分，随着我国公共基础桥梁建设工程规模的不断扩大，部分桥梁进入了维护保养的关键阶段。桥梁检测技术可以对在役桥梁的健康现状以及应用寿命进行检测和评估，对桥梁既有的损伤和缺陷进行专业的诊断，及时作出预警报告，确保桥梁使用质量。

桥梁检测是针对桥梁的缺陷病害的位置、病害的严重程度进行分析和评价，从而为桥梁的维修加固方案提供理论和数据上的支持。桥梁检测的内容一般包括以下两个方面：桥梁承载能力检测和桥梁外观检测。桥梁承载能力的荷载检测一般包括静载检测和动载检测两个方面，桥梁表观检查分析主要包括桥梁上下部结构、混凝土强度、保护层厚度等方面的检测。对桥梁外观进行检查分析是桥梁检测的先行步骤，通过对检测桥梁的表观进行详细分析，确定桥梁的基本应用情况，再对检测桥梁进行桥梁承载力的荷载检测以得出桥梁的既有工作性能和进一步病害情况，通过以上两步全面检测桥梁状况，分析破损、缺陷的产生原因，并系统收集相关数据资料，完善桥梁数据库，为桥梁维护和科学管理提供依据。

2 桥梁检测主要内容

2.1 外观检测

桥梁表观检查分析是通过一定的检测仪器和检测手段对桥梁外观进行详细分析，确定桥梁的基本应用情况，桥梁的外观检测一般包括对桥梁混凝土碳化深度、混凝土强度、混凝土保护层厚度、上下部结构等方面的检测与评估。

对桥梁上部结构的检测一般是桥梁主梁等桥系统和桥面铺装、桥面系进行检测和评估。对桥梁的下部结构的检测主要包括对桥墩、桥台、基础、护坡等支承结构或荷载传递结构进行检测和评估。对桥梁上下部结构进行检测的目的是为了评判桥梁整体结构稳定性和总体承载能力是否达到预计应用标准和使用条件，确保桥梁的使用安全。

混凝土强度的检测和评定关系着桥梁总体结构的稳定性、安全性以及桥梁应用寿命，是决定工程总体质量的重要因素。混凝土强度的检测方法包括回弹法、射线吸收、散射法等无破损检测方法和钻芯法、BRE内部断裂法、Windsor探针贯入法等半破损检测方法来对桥梁混凝土强度进行检测。

混凝土的碳化会严重影响配筋混凝土构件的质量与寿命，因此，可以通过对混凝土碳化深度的检测来判断混凝土碳化对钢筋的影响。通常把酚酞酒精喷涂在混凝土表面的新凿开的破损面上，再测量混凝土表面到混凝土深处不变色位置以及颜色差异明显交界处的垂直距离，再用专用的碳化深度测定仪测取读数。

保护层可以有效保护钢筋，阻止外界腐蚀介质渗入腐蚀钢筋，所以对混凝土保护层厚度的检测是对钢筋耐久性评定的重要依据，也是对有防火等特殊要求的钢筋混凝土梁质量检测的重点。目前常用的钢筋保护层厚度检测仪器一般通过仪器发射电磁波，从而在混凝土中产生感应电磁场，并对感应电磁场进行分析从而得到保护层厚度、钢筋直径等参数。

2.2 动载试验

对于桥梁工程而言，载荷试验主要是针对在其运行过程中出现的不确定情况进行检测而及时规避有可能出现的风险因素。动载检测是指在桥梁上施加动载荷，在对此状态下的桥梁结构和运行状况进行分析，得出施加动载荷对被检桥梁的影响结果和实际性能。在进行桥梁的动载检测时，常采用跑车试验、跳车试验、刹车试验以及脉冲试验，通过特定的传感器(如动态信号分析系统等)得到桥梁动力性能参数，如自振频率、阻尼比和冲击系数等参数，可以分析得出结构损伤情况以及结构的整体受力性能，再将实际检测所得参数与理论计算设计值进行对比，得出承受动载状态下桥梁结构性能现状。

2.3 静载试验

静载检测试验在桥梁工程检测中常常使用，是一种能够及时发现桥梁存在的质量缺陷，保证桥梁检测科学性和为桥梁管理提供数据支持的检测方法，可以检测出桥梁中部分结构受力情况及相应位置是否发生改变。对于静载试验来说，如何使结构处于最佳受力效果且不会使桥梁整结构受到损伤的状态是十分重要的，在此条件下，试验荷载大小即为结构的实际受力状况，在具体的静载检测试验中，一般在被检测桥梁指定位置施加固定静载荷，观察桥梁在此静载状态下的具体变化。值得注意的是，在进行静载检测试验时，被检桥梁常常会由于试验静载而造成既有裂缝的伸展和扩张，所以在试验过程中需要观察裂缝的扩展方向和大小，对新产生的裂缝及时进行原因分析。对试验时长的控制也是影响静载试验结果准确性的重要因素，为保证试验结果的有效性，要求静载检测试验时长不得低于5 min。

3 案例分析

3.1 工程概况

本文以某单跨混凝土简支空心板梁桥作为依托工程，该桥跨径为25 m，桥宽60m，与道路正交。桥面横向布置为：0.3 m(栏杆)+10.6 m(草坪)+4.1 m(人行道)+12.5 m(行车道)+5 m(分隔带)+12.5 m(行车道)+4.1 m(人行道)+10.6 m(草坪)+0.3 m(栏杆)=60 m。

3.2 桥梁外观检查

桥面系中包括桥面铺装、伸缩缝、人行道、护栏、防排水系统、照明以及标志进行了表面观察检测，发现行车道裂缝病害，伸缩缝存在堵塞、碎边等病害，人行道存在缘石残缺、露筋等病害，其余检测项目均为完好状态；上部结构分别对主梁、横向联系以及支座进行了表面观察检测，发现主梁和支座完好，横向联系铰缝处有渗水；下部结构分别对桥台、墩台基础以及桥台挡块进行了表面观察检测，发现桥台存在蜂窝麻面、渗水青苔、竖向裂缝等病害缺陷，墩台基础和桥台挡块状态均完好。

3.3 桥梁动载荷检测

本文通过Midas civil有限元软件建立相应的模型，用与分析桥梁的力学行为。通过现场测试桥梁得到自振频率的变化，基于测试得到的数据，可对桥梁力学性能进行分析。本次检测采用北京东方所的动态信号测试分析系统INV3020C进行采集分析。

4 结 论

桥梁在长期的实际应用中伴随着各种人为因素和自然灾害的影响，其桥梁整体稳定性和应用寿命会因为损伤或老化而下降，对桥梁安全使用造成隐患，所以对桥梁要进行专业化的检测与评估以保证交通安全。结合对某桥梁的实地检测应用，应用桥梁检测中外观检测、动载检测、静载检测三方面的检测方法，并将检测结果与设计标准进行对比得出对桥梁整体性能的评判，为桥梁检测技术的应用研究提供了理论和实际的参考。