浅谈桥梁质量检测技术

　　摘 要：随着我国公路桥梁事业的发展，新建高速公路及桥梁越来越多，谈桥梁质量的好坏直接影响到了经济的发展和人员的生命安全。所以，作为桥梁的管理者，我们应当引起这方面的重视，不断去改善桥梁的施工技术及质量检测技术。文章主要针对钢筋混凝土桥梁质量检测技术进行了分析。主要介绍了桥梁检查的基本内容和材料方面的鉴定，提出了结构受力性能检查等检测内容的方法。

　　关键词：桥梁  外观检查  混凝土   结构检测

　　1桥梁检查的基本内容

　　桥梁检查的基本内容主要包括外观检查和内部缺陷检查两个方面：

　　1.1外观检查

　　外观检查是桥梁检测中一项非常重要的工作通常如果产生了病害会有一些表象，通过外观的检查可以分析判断这些病害产生的原因，提出整治措施并且有利于明确接下来工作的重点。外观检查要求做到抓住重点，力求全面。通常可以根据桥型确定调查的要点，如梁桥的检查要点有：跨中区域的裂缝、挠度; 端部的斜裂缝；主梁连接部位的状况；构件的外观质量等等。拱桥的检查要点有拱圈拱顶下缘与拱脚上缘裂缝；拱轴线的坐标；墩的位移等等。而索结构则还有索、锚的质量状况等等。

　　桥梁从总体上可以分为上部结构、下部结构、附属结构。上部结构在梁式桥中主要是指主梁，在拱中则还包括主拱肋、拱波、拉索、风撑等等，根据结构形式有所区别；下部结构则包括桥墩、桥台、基础与承台、桩等；附属结构则有桥面铺装、人行道、缘石、栏杆、伸缩缝等。每个部位都有其自己的受力特征，病害也有一些共性，如果出现的不是常规病害，应当仔细研究找出病因，常规病害在找出病因的同时，应根据其损坏程度进行评估，然后确定是否有必要加固或更换构件用以维持正常的运营。

　　1.2 内部缺陷检查

　　混凝土构件中常见的缺陷有裂缝、碎裂、剥落、层离、蜂窝、空洞、环境侵蚀和钢筋锈蚀等。一些缺陷仅靠外观检查是难以发现的，因此必须借助其他方法进行检测。目前常用的无损探测方法有声波检测法、超声波探伤法和雷达检测技术。用锤或敲击构件听其声音的差异来判断构件有否损坏，这是简便的人工检查方法，也是一般检查中常用的手段；用超声波脉冲速度法可探查钢材、焊缝和混凝土中存在的裂缝、空洞、夹渣和火灾损伤等；使用脉冲雷达的电磁回波法能检测具有沥青覆盖层的混凝土桥面板。

　　2 桥梁材料鉴定

　　目前我国最基本，使用最广泛的桥梁材料是钢筋和混凝土。钢材的强度一般以设计、施工有关资料为依据，不再检查，当怀疑钢材质量有问题或者资料不明确时应采取必要的措施截取试件进行材料试验。

　　2.1混凝土强度测定

　　混凝土的强度会随着时间的推移产生一些变化，比较大的桥梁通常会有同期的试块用以确定强度。对于没有试块的桥梁，目前测试方法主要有回弹法(即Schmidt锤法或表面硬度法) 、超声波法、超声波--回弹综合法、贯入法、断裂法、取芯样试验法等。回弹法、超声波法以及综合法是属于非破损测试方法，应用较广泛，不少国家已有指南或标准。当由专业检测人员测试时，三种方法的测试结果平均误差约10%左右，相比较而言，超声波-回弹综合法检测精度要高一些。对于龄期在90d以上，采用回弹法要考虑混凝土表面碳化深度的修正。混凝土的湿度对回弹值和超声波脉冲速度都有一定的影响。

　　2.2 钢筋锈蚀的评价技术

　　混凝土的密实度、渗水性、含水量、含氯盐量、碳化深度、保护层厚度不足和开裂等缺损, 是导致钢筋锈蚀的诸多因素；反之, 钢筋锈蚀又促使混凝土进一步破损。通过简单的外观检查、敲击检查可以检测程度较重的钢筋锈蚀现象。

　　3 桥梁结构检测

　　当对桥梁的整体特性进行了一些了解之后应当依据相关技术规范做验算工作，需要注意的是有关参数应当以实际桥梁为准，该折减的进行折减，必要的时候也可以考虑有些有利因素。通过验算对不能满足要求的桥梁可以考虑重建，有利用价值的则应当进行进一步的鉴定工作。当不能获得详细资料时, 验算结果将不具有可靠的置信度。这种情况下, 则需要进行静力或动力试验, 准确评价结构受力性能状况。

　　3.1 静力试验

　　3.1.1试验前的准备工作

　　（1）选择有代表性的试验孔(或墩)，选择主要综合考虑以下条件：①该孔(或墩) 计算受力最不利；②该孔(或墩) 施工质量较差，缺陷较多或病害较严重；③该孔(或墩)便于搭设脚手架及设置测点或试验时便于加载。试验孔的选择非常重要，它关系到所做的试验是否能够比较准确地反映此部分结构以及整个桥梁结构的性能，需要丰富的现场试验经验。

　　（2）确定合适的加载方案。选好了试验孔之后, 要在有限的试验孔上取得有代表性的测试值, 必须精心规划加载方案。在满足鉴定桥梁承载力的前提下, 加载项目安排应抓住重点, 不宜过多。静载试验一般有一两个主要内力控制截面, 此外根据桥梁具体情况可设置几个附加内力控制截面。方案中还应根据检查的情况与加载设备的现状确定合适的效率系数。

　　3.1.2测试中应获取的主要数据

　　通常旧桥需要鉴定的主要是上部结构的受力特性，监控试验荷载各工况下控制截面的应力应变就是主要内容，同时一些正常使用状态下的参数如挠度、裂缝宽度等也是旧桥的主要测试内容。

　　应力应变的测点布设在前面所述方案阶段主要内力控制截面与附加控制截面，同时根据上部结构的横截面形式在每一个控制截面上又要选取一些有代表的测点，用以反应整个控制截面的受力状况。对于一些特殊结构，如索结构，一般还需要对索力进行检测。除此之外还有必要根据实际外观检查发现的一些病害在个别部位进行监测，如支座的沉降、横隔板的错位、剪力缝的开展等等，因为有些非主要受力结构或者附属结构的破坏也会对主要结构的测试结果造成较大的影响，同时也可能是主要结构出现受力不利的主要原因。

　　3.1.3荷载试验的实施及现场组织安排

　　桥梁试验从空间上和时间上都涉及到一定的范围，试验前要精心计划安排，明确每个测试人员各个阶段的任务，做到有条不紊，保证试验按照计划正常进行。现场试验要有一名经验丰富的指挥人员其他人员要绝对配合指挥人员的工作。指挥人员要求对整个试验的流程非常清楚，同时要及时根据反馈回来的数据做一些初步判断，不断调整现场试验流程。荷载要严格按照方案中确定的分级加载方式，当未达到控制荷载工况却发现有数据超过正常允许的范围值时，指挥人员应当中止试验过程以保证试验人员的安全。

　　3.2 动力试验

　　桥梁检测动载试验是动力测定评价方法的基本测试项目。是为了满足工程应用的需要， 应用理论分析与试验测试结合的科学方法解决桥梁振动问题的必要手段，是桥梁检测工作的重要环节，其对桥梁使用状况和承载力的评价提供了重要的数据参数。桥梁检测中动载试验的内容主要是结构动力特性和动载响应的试验与分析，量测的主要部位是结构动力效应最大构件的动应力及动变形的控制截面。一般来说，检测项目主要包括：桥梁动力特性模态参数测试(频率，振形，阻尼比) 和桥梁动力响应测试(动挠度、动应力、加速度, 冲击系数)。

　　3.2.1测试仪器

　　动载试验的测试仪器主要包括测试传感器, 信号放大器, 光线示波器, 磁带记录仪和数字信号处理机。根据仪器的性能和使用传感器的特性, 可以选配不同的测试系统。

　　3.2.2桥梁动载试验的激振方法

　　桥梁动载试验的激振方法应根据桥梁的结构型式和刚度, 选择效果好、易实施的方法。常用的方法有自振法、共振法和脉动法三种。

　　3.2.3动载试验数据分析及评定

　　桥梁结构的动力特性是与结构的组成形式、刚度、质量分布和材料性质等结构本身的固有性质有关而与荷载等其他条件无关的性质。桥梁的模态参数是整个结构振动系统的基本特性，它是进行结构动力分析所必须的参数，其结果不仅可以用来分析结构动载作用下的受力情况，而且对桥梁承载力状况评定提供重要指标。①固有频率的测定。对于比较简单的结构, 只需结构的一阶频率，对于较复杂的结构动力分析，还应考虑第二、第三及更高阶的频率。桥梁固有频率可以直接通过测试系统实测记录的功率谱图上的峰值、时域历程曲线或其自相关图上确定。由基频还可以推算承重结构的动刚度。②阻尼。桥梁结构的阻尼特性一般由对数衰减率δ或阻尼比D来表示，可由时域信号中的振动衰减曲线求得。另外，也可以从功率谱图中，用半功率带宽法来计算阻尼，一般测试系统软件均可完成此类分析。③振型。一般桥梁结构的基频是动力分析的重要参数。传感器测点的布置根据不同的结构形式，通过理论

　　分析后确定。振型的测定一般采用两种方法，一种是使用多个传感器测定。另一种是使用一个传感器变换位置测量，这种情况下需要一个作用参考点, 测试时比较烦琐, 在条件限制时使用, 一般应采取第一种方法测试。④冲击系数。桥规中定义冲击系数μ为冲击力与汽车荷载之比。对于线弹性状态下的结构来说，动荷载产生的荷载效应与静荷载产生的荷载效应之比即为1 +μ。因此，冲击系数的测试通常采用测定结构动应变或动挠度的方法。测试前，在梁的跨中(或最大变位、应变处) 布置电阻应变片式的位移计或应变计, 并通过动态应变仪与电脑相接。试验时，由加载车辆以某一速度从测点驶过，记录其输出应变随时间变化的实时信号。

　　一般情况下, 应测试记录多种车速下的输出应变结果，以作分析比较。一般来讲, 桥梁在跨径L=30 m～70m时，车辆与桥梁的自振频率较接近，易产生共振, 在单台车作用下的冲击系数特别大；冲击系数随阻尼比的减小而增大，阻尼比越小，冲击系数受桥梁的影响越明显，预应力混凝土梁桥的冲击系数大于同等跨径的钢筋混凝土梁桥，这些在测试中需注意， 以便更好地分析冲击系数的测试结果。

　　4 结束语

　　桥梁检测是一项复杂而细致的工作，不仅要求工作人员有丰富的实际现场经验，而且同时需要坚实的理论基础作为指导。只有把理论和实际充分结合起来，再加上指挥者与各试验人员之间的默契配合，才能做好检测工作并取得满意的数据，也只有这样才有可能做出准确的评估。