鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)與維護(hù)

陶 平

（中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)與維護(hù)

陶 平

（中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

文章主要介紹了鋼結(jié)構(gòu)橋梁在我國(guó)目前的一個(gè)發(fā)展?fàn)顩r，并簡(jiǎn)單闡述了一下鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)內(nèi)容與檢測(cè)技術(shù)方法以及一些維護(hù)措施和加固手段。

鋼結(jié)構(gòu)；橋梁；檢測(cè)；維護(hù)

橋梁作為城市交通的樞紐，在城市經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展中，高質(zhì)量大橋不但承擔(dān)著繁重的交通運(yùn)輸承載作用，還可以作為一個(gè)城市發(fā)展的標(biāo)志。隨著城市建設(shè)的不斷深化，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，車(chē)流量的不斷增加，大型貨車(chē)的負(fù)載能力的持續(xù)增強(qiáng)。近些年橋梁需要承受的負(fù)荷也越來(lái)越重，橋梁鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕損壞，導(dǎo)致一些安全事故時(shí)有發(fā)生。所以及時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)出橋梁的質(zhì)量安全問(wèn)題并進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)加固是十分必要的。對(duì)保障橋梁質(zhì)量，提高橋梁壽命具有重要意義。

1　我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的現(xiàn)狀

我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，科技進(jìn)步經(jīng)濟(jì)發(fā)展，鋼材質(zhì)量產(chǎn)量不斷提高。近些年，我國(guó)的粗鋼產(chǎn)量以及不銹鋼產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界第一，國(guó)內(nèi)鋼材需求也是不斷提高。我國(guó)橋梁建設(shè)之前主要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)材料技術(shù)不斷發(fā)展，加上鋼結(jié)構(gòu)橋梁有著質(zhì)量輕比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)橋梁已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于人行天橋、公路橋、鐵路橋的設(shè)計(jì)中。如廣東的丫髻沙橋、虎門(mén)大橋，武漢的公路鐵路兩用武漢長(zhǎng)江大橋，上海的南浦大橋、閡行區(qū)新梅人行鋼網(wǎng)架天橋等。鋼結(jié)構(gòu)橋梁質(zhì)量較輕，現(xiàn)場(chǎng)吊裝、焊接方便快捷。

雖然鋼結(jié)構(gòu)橋梁優(yōu)點(diǎn)很多，但是橋梁鋼結(jié)構(gòu)在加工焊接過(guò)程中也避免不了出現(xiàn)一些缺陷，這些缺陷可能剛開(kāi)始很小，但隨著橋梁受到的循環(huán)載荷和周?chē)h(huán)境溫度變化，雨水侵蝕等影響，鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部組織隨著時(shí)間延長(zhǎng)就會(huì)慢慢變化，產(chǎn)生裂紋、腐蝕、疲勞斷裂等系列鋼結(jié)構(gòu)損傷。當(dāng)損傷嚴(yán)重時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生變形不穩(wěn)定，不足以承載其基本的交通運(yùn)行任務(wù)，造成橋梁垮塌，引發(fā)重大安全事故。目前鋼結(jié)構(gòu)橋梁的損害原因主要包括以下幾點(diǎn)：橋梁長(zhǎng)期超負(fù)荷工作，洪水臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害，自然環(huán)境下鋼鐵的腐蝕等。保護(hù)橋梁嚴(yán)禁超速超重車(chē)輛行駛，對(duì)于老舊危橋能要及時(shí)評(píng)估修繕或者拆除重建。雖然鋼鐵腐蝕是無(wú)法避免的，但是我們可以采取防腐措施，減緩鋼鐵結(jié)構(gòu)腐蝕，延長(zhǎng)橋梁生命。

2　鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)內(nèi)容

鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)主要指鋼結(jié)構(gòu)件的表面油漆是否完整脫落、是否有銹蝕。并仔細(xì)檢查有積水，濕度大、有灰塵的地方。對(duì)于嚴(yán)重生銹部位測(cè)量估計(jì)其銹蝕尺寸。鋼結(jié)構(gòu)件上有無(wú)裂紋孔洞變形等缺陷。檢查焊縫鉚釘?shù)冗B接處是否有裂紋、腐蝕等現(xiàn)象發(fā)生。

3　鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)技術(shù)

3.1無(wú)損探傷檢測(cè)技術(shù)

無(wú)損探傷檢測(cè)技術(shù)主要是指在不損害被檢測(cè)構(gòu)件的性能前提下，利用聲、光、電、磁等物理特性來(lái)測(cè)量被檢物是否存在孔洞、裂紋、偏析等并進(jìn)一步確定這些缺陷的大小、數(shù)量、位置等。并以此來(lái)判斷橋梁的質(zhì)量是否合格，并為后續(xù)的維修加固提供依據(jù)。該技術(shù)集合了物理、材料、計(jì)算機(jī)電子技術(shù)等多個(gè)學(xué)科。

鐵磁粉檢測(cè)技術(shù)，在被檢測(cè)對(duì)象表面撒磁粉，如果有裂紋孔洞存在，那么缺陷周?chē)帕€的分布肯定會(huì)出現(xiàn)局部異常。在一定照明條件下很容易就被發(fā)現(xiàn)。但是這只局限于表面的缺陷的檢查。

超聲檢測(cè)技術(shù)，又分為常規(guī)超聲波檢測(cè)技術(shù)，主要利用激勵(lì)探頭產(chǎn)生超聲波，然后接收遇到缺陷后反射回來(lái)的波形，經(jīng)過(guò)示波器放大處理后反射回來(lái)。從而定位缺陷位置，并根據(jù)波形判斷缺陷大小。超聲波衍射時(shí)差檢測(cè)技術(shù)，采用2個(gè)探頭對(duì)稱放置接收到的波形多于預(yù)想的波形時(shí)，說(shuō)明檢測(cè)到了缺陷。

渦流檢測(cè)技術(shù)，利用金屬對(duì)交變磁場(chǎng)感應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的渦流對(duì)線圈中電流的改變，分析金屬試件的缺陷，主要用于板材和管材等的檢測(cè)。

滲透檢測(cè)技術(shù)，利用構(gòu)件表面的孔隙產(chǎn)生的毛細(xì)作用，吸收熒光染料，擦去表面的染料，干燥后涂顯像劑使孔隙內(nèi)部的熒光染料回滲，從而檢測(cè)出有缺陷的位置。不過(guò)該技術(shù)對(duì)于被檢測(cè)的鋼結(jié)構(gòu)表面要求較高。

X射線或γ射線檢測(cè)技術(shù)，根據(jù)射線穿透材料后在射線膠片上成像，來(lái)檢測(cè)出工件上的缺陷大小、位置。進(jìn)行定性、定量檢測(cè)。

應(yīng)力波發(fā)射技術(shù)，原理是材料在接收應(yīng)力時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力波，通過(guò)檢測(cè)分析波形對(duì)比總結(jié)出對(duì)應(yīng)的缺陷類型，不過(guò)該技術(shù)受干擾較大，作為一種新技術(shù)，應(yīng)用的還不是很成熟。

3.2鋼結(jié)構(gòu)件腐蝕檢測(cè)技術(shù)

超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)，主要是利用超聲測(cè)量管板等規(guī)則形狀鋼結(jié)構(gòu)件的厚度來(lái)測(cè)量其腐蝕，因?yàn)楸桓g的管板件會(huì)變薄，儀器使用方便可以直接顯示缺陷部位和厚度大小，是一種比較常用的儀器。渦流檢測(cè)技術(shù)也可以通過(guò)厚度測(cè)量，確定鋼結(jié)構(gòu)件的腐蝕程度。

表面檢查，直接用肉眼或者放大鏡觀察鋼結(jié)構(gòu)件腐蝕前和去除銹蝕物之后的形貌，該方法簡(jiǎn)單直接，只是做一個(gè)定性的檢查。也有用小型顯微鏡進(jìn)行進(jìn)一步仔細(xì)觀察腐蝕表面的。線性極化法腐蝕速度測(cè)定利用腐蝕電位附近極化電位F與極化電流I呈線性關(guān)系來(lái)測(cè)定金屬腐蝕速度的方法。根據(jù)Stern等研究的fiearv方程式，在腐蝕電位k附近（±10mV左右），曲線的斜率Rp（極化電阻）的倒數(shù)與腐蝕電流呈反比的變化規(guī)律，即可算出腐蝕電流，從而算出腐蝕速度。該法特點(diǎn)為反應(yīng)靈敏，不損壞電極，可用來(lái)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)腐蝕速度的變化。電阻探針檢測(cè)技術(shù)，定金屬腐蝕速度的現(xiàn)場(chǎng)在線測(cè)試方法。將被測(cè)金屬做成絲 狀或簿片狀探針。插入被監(jiān)測(cè)的設(shè)備中，當(dāng)遭到腐蝕后，截面積減小，電阻增大。將電阻測(cè)定儀器（通常用溫度自動(dòng)記錄儀改裝，已有定型產(chǎn)品生產(chǎn)）連接，即能連續(xù)測(cè)定記錄電 阻的變化，并在指示刻度上顯示出腐蝕深度。其優(yōu)點(diǎn)是在不導(dǎo)電的腐蝕介質(zhì)中也能進(jìn)行測(cè)定，對(duì)于一些管材的測(cè)量也比較方便。

4　鋼結(jié)構(gòu)橋梁的維修加固技術(shù)

通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估后，如果發(fā)現(xiàn)其不能滿足現(xiàn)有的車(chē)流量、運(yùn)輸量，則需要進(jìn)行維修加固或者進(jìn)行橋梁拓寬。橋梁的加固維修，是為了滿足當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，因此應(yīng)該盡可能的節(jié)約時(shí)間，并且控制成本，保證橋梁在維修之后能夠更加持久耐用，既然是維修加固，設(shè)計(jì)時(shí)要盡量保持橋梁原有的主體結(jié)構(gòu)。對(duì)于橋梁周?chē)沫h(huán)境也要盡量減少破壞。雖然加固過(guò)程需要高效，但是施工過(guò)程還是安全第一，特別是加固過(guò)程中要注意安全，出現(xiàn)緊急情況應(yīng)該，暫停施工，及時(shí)報(bào)告討論，合理有效的處理完出現(xiàn)問(wèn)題才可以繼續(xù)施工。

對(duì)于維修加固方案的選擇，應(yīng)該選取工藝成熟、容易把控、施工容易的方案，方案產(chǎn)生的粉塵、噪音、廢棄物越少越好。加固后堅(jiān)固耐用后期的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用較少。除去質(zhì)量要求外，大橋的建設(shè)維修也要兼顧美觀的要求。

橋梁維修加固的主要方法。增加預(yù)應(yīng)力法，在鋼結(jié)構(gòu)橋梁體系中常采用將鋼結(jié)構(gòu)布置在受拉區(qū)域截面的外側(cè)，增加受力的應(yīng)力場(chǎng)儲(chǔ)備增加橋梁的承載能力，抗彎強(qiáng)度大幅提高。協(xié)調(diào)原來(lái)產(chǎn)生的變形，減小裂縫，或者使裂縫閉合。增加縱橫梁加固法，減少原有梁所受載荷，增加橋梁承載能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。粘貼鋼板加固法，讓增加的鋼板分擔(dān)原有結(jié)構(gòu)的負(fù)載，增大原有鋼結(jié)構(gòu)截面提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，改善結(jié)構(gòu)受力防止開(kāi)裂。該方法施工需要時(shí)間按短，簡(jiǎn)單方便。改變受力結(jié)構(gòu)體系加固法，主要是通過(guò)增加簡(jiǎn)支梁支架，減小支架間跨度，降低彎矩。但是該技術(shù)目前處理技術(shù)有難點(diǎn)，改造費(fèi)用較大，施工效果不穩(wěn)定，國(guó)內(nèi)很少單獨(dú)采用這種方法進(jìn)行加固。增加橫向聯(lián)系的加固方法，主要通過(guò)增加橋梁的橫向連接，使橋梁的載荷分布更加均勻，提高鋼結(jié)構(gòu)橋梁的整體承載能力。面對(duì)我國(guó)的眾多老橋，和目前對(duì)于橋梁承載能力要求的大幅提高。合理有效的維修加固是非常有必要的，我國(guó)需要加強(qiáng)維修加固這方面的研究，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支持。

5　結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的鋼產(chǎn)量逐年增加，鋼產(chǎn)能過(guò)剩，鋼結(jié)構(gòu)橋梁強(qiáng)度高質(zhì)量輕，發(fā)展鋼橋梁是一種趨勢(shì)。但是鋼結(jié)構(gòu)橋梁容易被腐蝕，如果不及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)維修加固很容易造成事故，危害人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。科學(xué)的檢測(cè)合理的加固維修，對(duì)于橋梁的使用質(zhì)量和時(shí)間都是有重要幫助的。這是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的工作，需要我們不斷的努力學(xué)習(xí)研究，積累經(jīng)驗(yàn)，不斷深入研究實(shí)現(xiàn)橋梁檢測(cè)智能化，維修加固機(jī)械化自動(dòng)化。本文只是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)與維修進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析總結(jié)，希望為后來(lái)的研究者們的研究學(xué)習(xí)提供一些方便。

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TU391

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1671-3818（2016）09-0111-02

陶平（1983-），男，湖北武漢人，工程師，研究方向：橋梁鋼結(jié)構(gòu)。