橋梁常見(jiàn)病害及檢測(cè)維修技術(shù)

胡延贊

【摘 要】目前我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐不斷加快，橋梁工程也隨之有了前所未有的發(fā)展。然而，隨著時(shí)間的推移，橋梁病害也不斷出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，引起了社會(huì)各界的高度關(guān)注。文章針對(duì)這一問(wèn)題分析了我國(guó)橋梁工程中常見(jiàn)的病害，并提出了一些橋梁工程常見(jiàn)病害的檢測(cè)技術(shù)，期望能對(duì)做好橋梁工程常見(jiàn)病害檢測(cè)工作起到借鑒和參考作用。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；常見(jiàn)病害；檢測(cè)技術(shù)

1引言

目前，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作已經(jīng)步入一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期。但是，近些年連續(xù)不斷的橋梁事故引起了人們的普遍關(guān)注，因?yàn)闃蛄嚎逅葐?wèn)題不僅給國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)了不利影響，同時(shí)也危及了人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。無(wú)數(shù)個(gè)慘痛的例子告訴我們，橋梁工程的病害不僅危害極大，而且病害的存在也十分頑固。加強(qiáng)對(duì)橋梁工程病害的分析和探測(cè)是勢(shì)在必行之舉。

2 橋梁工程常見(jiàn)病害分析

橋梁病害的定義一般都由定性標(biāo)準(zhǔn)和定量界限兩部分組成。定性標(biāo)準(zhǔn)從病害的形狀和表象上進(jìn)行界定，以從外觀上將病害明顯區(qū)別開(kāi)，它是確定病害種類的主要依據(jù)；定量界限是便于檢查和處理的角度出發(fā)人為確定的界限。橋梁的常見(jiàn)病害主要有：裂縫、混凝土碳化及鋼筋銹蝕、梁體表面剝蝕、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的破壞、地基不均勻沉降引起的破壞等。

橋梁按照病害不同的嚴(yán)重程度可分為四類：

（1）完好或基本完好：橋梁結(jié)構(gòu)基本滿足上述要求，與建造時(shí)比基本沒(méi)有可觀測(cè)到的病害。

（2）輕微損傷的病害：這類病害并不影響結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、完整性及其使用功能，但要消除由于它們?cè)斐傻膿p傷則需要額外的費(fèi)用，有時(shí)還要在使用過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)作系統(tǒng)的觀察。

（3）一般性損傷的病害：這類病害雖不一定影響結(jié)構(gòu)應(yīng)有的承載力，但卻使它們的使用性能下降，維護(hù)費(fèi)用增大，有時(shí)還影響觀感，使人們有不安全感。

（4）嚴(yán)重性損傷和破壞性損傷的病

害：這類病害往往表現(xiàn)為所采用的材料強(qiáng)度不足，或者構(gòu)件殘缺有傷，或者所選取的構(gòu)件截面尺寸不夠，或者所安裝的連接構(gòu)造質(zhì)量低劣或使用環(huán)境惡劣。

2.1 荷載引起的裂縫

（一）直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因

（1）工程設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的問(wèn)題，如計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足，鋼筋設(shè)量偏少；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；現(xiàn)行規(guī)范與實(shí)際情況有出入等。

（2）使用階段常出現(xiàn)的問(wèn)題，嚴(yán)重超載車輛對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大內(nèi)力，進(jìn)而產(chǎn)生大量裂縫，引起鋼筋銹蝕，致使載面抗力降低；裂縫進(jìn)一步加大，導(dǎo)致橋梁破壞等，另外偶然荷載也可產(chǎn)生較大裂縫。

（二）次應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因

（1）在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。例如兩鉸拱橋拱腳設(shè)計(jì)時(shí)常采用布置“X”形鋼筋，同時(shí)削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計(jì)鉸，理論計(jì)算該處不會(huì)存在彎矩，但實(shí)際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕。

（2）橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開(kāi)洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋，研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中，在長(zhǎng)跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌O(shè)置錨頭，而在錨固斷面附近經(jīng)?？梢钥吹搅芽p，因此，若處理不當(dāng)，在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處，受力鋼筋截?cái)嗵幦菀壮霈F(xiàn)裂縫。

2.2 溫度變化引起的裂縫

（1）年溫差。

嚴(yán)寒地區(qū)，冬夏溫差較大，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向移位較大，一般可通過(guò)橋面伸縮、支座位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施消除縱向位移的影響，只有結(jié)構(gòu)的位移受到限制時(shí)才會(huì)引起溫度裂縫，例如縱向位移對(duì)拱橋拱腳產(chǎn)生較大彎矩，產(chǎn)生裂縫。

（2）驟然升溫、降溫。

橋面板，主梁受太陽(yáng)曝曬后，溫度明顯高于其它部位，或突降大雨，冷空氣侵襲，日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，因內(nèi)部溫度變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度，溫度梯度呈非線形分布，由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。

（3）水化熱。

大體積混凝土澆筑后，由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度不斷上升，使混凝土表面和內(nèi)部溫差較大，混凝土內(nèi)部膨脹高于外部，此時(shí)混凝土表面將受到很大的拉應(yīng)力，而混凝土的早期抗拉強(qiáng)度很低，因而出現(xiàn)裂縫，這種溫差一般僅在表面處較大，離開(kāi)表面就很快減弱，因此裂縫只在接近表面的范圍內(nèi)產(chǎn)生，表面層以下結(jié)構(gòu)仍保持完整。

3 橋梁病害檢測(cè)技術(shù)分析

荷載試驗(yàn)技術(shù)在很大程度上反映了橋梁檢測(cè)技術(shù)的高低。我國(guó)相關(guān)橋梁檢測(cè)規(guī)范中規(guī)定，所有新建橋梁必須進(jìn)行荷載檢驗(yàn)，來(lái)判斷橋梁的質(zhì)量、使用性能等指標(biāo)。但是，隨著橋梁投入使用，經(jīng)過(guò)各種自然和人為因素的破壞，各項(xiàng)性能會(huì)發(fā)生變化，需要進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行各種檢測(cè)，確保其各項(xiàng)性能保持在所要求的范圍內(nèi)。

3.1 橋梁基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)分析

一項(xiàng)研究顯示，我國(guó)目前70%的橋梁事故是由于橋梁下部結(jié)構(gòu)質(zhì)量引起的。常見(jiàn)的問(wèn)題有樁基縮擴(kuò)徑、離析、夾泥夾砂等，都在某種程度上影響了橋梁下部結(jié)構(gòu)的承載力，所以對(duì)橋梁的基礎(chǔ)進(jìn)行檢測(cè)是橋梁檢測(cè)的重點(diǎn)。在對(duì)橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為了獲取孔徑、孔渣、傾斜和深度參數(shù)，通常采用樁基成孔檢測(cè)技術(shù)；對(duì)樁身質(zhì)量的檢測(cè)通常采用超聲波、反射波、回彈法、超聲回彈法和取芯法等。其中，取芯技術(shù)是當(dāng)前保證數(shù)據(jù)有效性的最好方法。取芯技術(shù)的核心是芯樣的質(zhì)量，它會(huì)對(duì)整個(gè)橋梁的質(zhì)量評(píng)價(jià)產(chǎn)生影響。在取樣過(guò)程中必須保證鉆取的速度是平穩(wěn)速度，否則，速度突然加快或放慢都會(huì)遇到鉆取過(guò)程中產(chǎn)生的砂土進(jìn)入樁身的情況，遇到這種情況必須立即停止，測(cè)量出孔深的位置，做好記錄，然后再穿過(guò)病害層取出相應(yīng)的芯樣才可繼續(xù)取樣。

3.2 靜載檢測(cè)技術(shù)分析

對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)、支座及橋臺(tái)、橋面進(jìn)行檢測(cè)時(shí)適合采用靜載檢測(cè)技術(shù)。靜載檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵是選取試驗(yàn)點(diǎn)，選取的試驗(yàn)點(diǎn)具有代表性時(shí)才能夠滿足檢測(cè)的目的。靜載檢驗(yàn)一般檢測(cè)其位移、應(yīng)變和裂縫三大類。對(duì)位移的檢測(cè)通常采用機(jī)械儀器測(cè)量；應(yīng)變測(cè)量一般采用電阻應(yīng)變儀、鋼筋應(yīng)力計(jì)等進(jìn)行檢測(cè)；裂縫的測(cè)量通常是使用高倍放大鏡進(jìn)行測(cè)量。在靜載作用下，橋梁會(huì)在一定程度上產(chǎn)生變形，變形主要包括整體變形和局部變形，按照靜載檢驗(yàn)的規(guī)定應(yīng)該先整體后局部，即優(yōu)先檢測(cè)橋梁的整體變形情況。在靜載檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)的主要部分是橋梁上面的結(jié)構(gòu)承載能力，在檢驗(yàn)老式橋梁時(shí)，靜載檢驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)是裂縫、彎度和抗壓程度等。

3.3 動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)分析

橋梁動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬探析和實(shí)際檢測(cè)相結(jié)合，檢測(cè)目的即為滿足橋梁使用性能的需要。橋梁動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)主要包括兩個(gè)方面，即橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力動(dòng)載性能和結(jié)構(gòu)動(dòng)載響應(yīng)。常用的動(dòng)載檢測(cè)儀器有測(cè)試傳感器、信號(hào)放大器、光線顯示器、數(shù)字信號(hào)處理機(jī)等。動(dòng)載檢測(cè)的基礎(chǔ)是橋梁的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性不隨荷載的強(qiáng)度和壓力的大小而改變，而動(dòng)載檢測(cè)取得的是橋梁的模態(tài)參數(shù)，反映了整個(gè)橋梁的可承載能力。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁工程常見(jiàn)病害會(huì)嚴(yán)重影響橋梁性能的發(fā)揮，甚至?xí)＜暗饺藗兊纳?cái)產(chǎn)安全。目前橋梁工程中常見(jiàn)的病害施工養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)該增加橋梁養(yǎng)護(hù)工作人員，采用先進(jìn)的技術(shù)最大程度上把病害的危險(xiǎn)程度降到最低，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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