橋梁檢測和狀態評估的應用與研究

丁加兵

摘 ?要：文章闡述了橋梁檢測和狀態評估的執行依據，分析了橋梁檢測和狀態評估的主要內容，即橋梁承載能力、耐久性、適應性以及材料檢測評估，并提出了常用的橋梁檢測和狀態評估方法，包括表觀檢測方法、局部檢測法、靜態檢測方法、動態檢測方法，最后論述了橋梁檢測和狀態評估的實施流程，期望對提高檢測評估工作質量有所幫助。

關鍵詞：橋梁檢測;狀態評估;承載能力;耐久性

中圖分類號：U446 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）32-0162-02

Abstract： This paper expounds the execution basis of bridge detection and state assessment， analyzes the main contents of bridge detection and state assessment， namely， bridge bearing capacity， durability， adaptability and material detection and evaluation， and puts forward common bridge detection and state evaluation methods， including apparent detection method， local detection method， static detection method and dynamic detection method. Finally， the bridge is discussed the implementation process of beam detection and state assessment is expected to help improve the quality of inspection and evaluation.

Keywords： bridge inspection; condition assessment; carrying capacity; durability

1 橋梁檢測和狀態評估的依據

檢測評估依據包括：（1）有效合同。橋梁檢測和狀態評估要由委托方向專業的第三方檢測機構委托檢測和評估任務，簽訂委托業務合同，要求檢測機構嚴格履行合同義務，完成檢測評估工作;（2）規程標準。橋梁檢測和狀態評估要以國家有關部門頒發的規程、標準、通知等文件為執行依據，如《城市橋梁檢測與評定技術規范》《公路橋梁承載能力評定規程》《公路橋梁技術狀況評定標準》《公路橋涵養護規范》等;（3）原始資料。檢測機構要以委托方提供的橋梁設計圖紙、施工組織設計、竣工設計圖紙以及相關資料為檢測評估依據。

2 橋梁檢測和狀態評估的內容

（1）承載能力檢測評估。承載能力檢測評估內容包括橋梁結構完整性、結構變形、主要部件裂縫、混凝土質量、鋼筋銹蝕等方面。不同類型橋梁的承載力檢測評估側重點有所不同，如鋼結構橋梁以檢測評估鋼構件損傷、構件彎曲變形、構件裂紋為主;混凝土梁式橋梁以檢測評估混凝土強度、保護層厚度、鋼筋銹蝕程度為主;磚石橋以檢測評估水泥構件裂縫、主拱圈開裂情況和尺寸變化為主。

（2）耐久性檢測評估。耐久性檢測評估主要是對橋梁結構抗疲勞損傷的性能進行評估。以斜拉橋耐久性評估為例，其檢測評估內容為：檢測評估索塔、斜拉索、下部結構的混凝土碳化深度、保護層損傷、混凝土裂縫、混凝土強度、錨固系統損傷等情況;檢測評估橋梁腐熟設施伸縮縫、護欄、支座、排水設施、橋面鋪裝等情況。

（3）適應性檢測評估。橋梁適應性檢測評估一般是對單幅橋的交通運營狀況進行檢測評估，為橋梁使用和維修加固提供評估依據。適應性檢測評估側重于橋梁承載力評定，主要包括荷載試驗、外觀檢查、結構檢算、專項檢測等方面，并結合有限元模型結構仿真驗算分析結果，出具橋梁適應性檢測評估報告。

（4）材料檢測評估。橋梁工程材料檢測評估要以混凝土材料強度、鋼筋抗腐蝕能力檢測評估為主要內容。具體包括：a.混凝土材料檢測。采用無損檢測技術，如回彈法、超聲波技術進行混凝土強度檢測，綜合考慮影響混凝土碳化的因素，對混凝土強度是否符合橋梁設計要求進行評估;b.鋼筋銹蝕檢測。根據混凝土中氯離子含量、混凝土碳化深度、混凝土電阻率等指標，推測鋼筋銹蝕情況，并結合鋼筋自然電位的檢測結果，對鋼筋銹蝕狀況進行綜合評估;c.鋼筋分布檢測。采用專用儀器設備進行現場采樣，對鋼筋分布和保護層厚度進行檢測，結合橋梁結構的使用性能，對工程材料用量和合理性進行評估。

3 橋梁檢測和狀態評估的方法

（1）表觀檢測方法。檢查橋梁結構的整體外觀情況，評估橋梁工程質量和運行維護效果。表觀檢查要重點檢查橋梁裂縫、橋墩位移、拱軸線坐標、主梁結構、橋臺結構、橋面鋪裝、基礎承臺等具體情況，檢查重要部件和次要部件的損壞程度。在檢測中，若發現橋梁表觀破壞，則要結合狀態指標對破壞原因進行分析。如，表觀檢測中發現橋梁下部結構出現混凝土裂縫現象，造成的原因可能是鋼筋布設問題;橋面車道板梁銜接處出現裂縫，造成的原因可能是鋼筋混凝土中的橫隔梁數量不足;橋梁混凝土強度不足，造成的原因可能是施工質量不達標。

（2）局部檢測法。檢測中綜合采用多種檢測技術對橋梁局部狀態檢測，包括超聲波檢測技術、光學儀器檢測、X射線檢測技術等，這種檢測方法的檢測評估結果專業性強，但是檢測成本較高。局部檢測法要求檢測人員深入到工程現場了解局部工程的具體情況，制定局部檢測方案，確定局部檢測的適用技術。

（3）靜態檢測方法。檢測與橋梁結構、性能相關的參數，用以衡量橋梁結構強度、剛度和抗裂性能，將其作為承載能力評估依據。靜態檢測方法包括：a.通過檢測橋梁靜應變，測定橋梁部件的內應力分布情況;b.通過檢測橋梁靜位移參數，測定橋墩位移、橋梁擾度、橋梁兩端位移情況。在檢測中，要選取最不利承載區域、施工質量較差區域、搭設腳手架區域作為檢測區域，在上述區域鉆取試驗孔，使試驗孔可代表橋梁結構的整體情況。

（4）動態檢測方法。采用動力荷載實驗，評估橋梁的承載能力和橋面通行狀態。在檢測中，檢測部位為橋梁結構動力效應最大的構件，通過試驗分析該構件的結構動力特性和動載響應情況，獲取部件控制界面的動變形和動應力數據。橋梁動態檢測內容包括橋梁動力頻率、振形、阻尼比等特性值，以及橋梁沖擊系數、動擾度、動應力等數值。

4 橋梁檢測和狀態評估的流程

（1）準備工作。在檢測評估之前，做好相關準備工作，掌握真實全面的檢測評估基礎資料。具體包括：a.掌握基本情況。深入到橋梁工程實地，掌握檢測評估對象的總體結構情況，初步了解橋梁現狀與特性。b.收集資料。資料為工程設計資料（設計圖紙、地質勘察報告、竣工圖紙、概預算等）、施工資料（施工技術方案、設計變更、竣工圖紙、材料試驗資料、驗收資料、施工記錄等）、后期維護資料（加固資料、養護資料、維修資料、車輛通行資料、地質災害資料等）。

（2）橋梁檢查。制定橋梁檢查計劃，進入橋梁工程現場開展檢查工作，詳細記錄檢查情況。橋梁檢查分為以下兩個方面：a.橋梁普查。檢查橋梁主體、衡量、橋面鋪裝、人行道、伸縮縫、泄水孔、橋梁支架、變形縫的技術狀況;檢查橋頭搭板的完好情況;檢查橋梁支座的變形、老化情況;檢查橋梁裂紋的長寬深和混凝土外觀情況。b.專項檢查。將主梁、橫梁、拱圈、墩臺、腹拱墩作為檢查重點，對重點構件的混凝土強度、碳化深度以及鋼筋銹蝕情況進行測試。

（3）橋梁檢算。依照橋梁承載能力鑒定規范，結合橋梁竣工設計圖紙，檢算橋梁控制斷面的剛度、強度和抗裂性等評估指標，以及橋墩、橋臺、橋基礎的強度、承載力等評估指標。

（4）靜載試驗。選定橋梁進行靜載試驗的控制斷面，對橋梁結構的沉降、變形、混凝土應變、鋼筋應變、裂縫等情況進行測定。

（5）動載試驗。實地測定橋梁沖擊系數與車速之間的關系，測定橋梁結構控制斷面的動應變、動擾度，測定橋梁結構豎向固有頻率。

（6）承載能力評定。根據橋梁技術狀態評估結果，對橋梁結構進行檢查，綜合各項檢算、試驗數據，評定橋梁結構的承載能力。承載能力評定要結合橋梁結構內力分析情況，確定控制斷面位置，選取多個測試點，根據測試點的測試數據，獲取最大剪力、軸力、彎矩、變形、恒載內力、變形等指標，對橋梁構造本身的力學狀態進行客觀評估。

（7）狀態評估。根據《公路橋梁技術狀況評定標準》《公路橋涵養護規范》等規定，結合橋梁檢測的實際情況進行狀態評估，做出等級評定。具體分為以下五個評定等級：一類橋梁，實際檢測的橋梁承載能力、橋面行車狀況，與原橋梁設計標準中的相關指標相符;橋梁專項檢查的部件以及普檢部件的狀態良好，材料缺損部分不得超過原設計標準的3%。二類橋梁，實際檢測的承載能力、橋面行車狀態能夠達到原橋梁設計標準要求;橋梁專項檢查的重要部件良好，普檢的次要部件存在中重度缺損，材料存在不足3%的缺損。三類橋梁，實際檢測的承載能力為原橋梁設計標準要求的90%以上，橋面行車狀態不佳;橋梁專項檢查中的重要部件出現中等缺損，裂縫出現功能性病害，但仍然能夠維持基本的橋梁安全通行功能;橋梁次要部件缺損程度達到原設計標準限定的15%以上。四類橋梁，實際檢測的承載能力為原橋梁設計標準要求的80-90%，橋梁結構裂縫較為嚴重，出現輕度功能性病害;橋梁的重要部件和次要部件出現重大缺損，缺損值達到20%以上，使得橋梁部分功能喪失。五類橋梁，實際檢測的承載能力不足原橋梁設計標準要求的75%，部分鋼筋斷裂，橋梁結構變形值超出設計值，威脅橋梁通行的安全性;橋梁重要部件和次要部件出現失穩、嚴重破損現象，表現為功能性病害。

（8）提出建議。根據橋梁檢測和狀態評估結果，從橋梁使用、加固、維護保養三個層面提出建議。如，一類橋梁要做好日常清潔維護;二類橋梁開展小修處理;三類橋梁開展中修處理;四類橋梁實施交通管制，開展大修處理;五類橋梁關閉交通，實施改造、重建工程。檢測與評估之后，及時將評估資料進行歸檔處理，將評估資料作為橋梁養護和管理的重要文件資料。

5 結束語

綜上所述，橋梁檢測和狀態評估是保證橋梁工程通行安全、提高橋梁整體質量的重要手段。在檢測評估中，檢測機構要嚴格執行相關依據，對影響橋梁安全性、穩定性的結構性能和技術狀態進行檢測評估，掌握橋梁結構的承載能力，判定橋梁結構的施工質量，為橋梁合理使用、后期維護維修提供重要的依據。

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