橋梁結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)及評(píng)估指標(biāo)體系分析

湯發(fā)書(shū)

（保利長(zhǎng)大工程有限公司，廣東 廣州 511400）

橋梁作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成內(nèi)容，其在施工和運(yùn)營(yíng)中受到外部荷載環(huán)境等影響，不可避免地會(huì)出現(xiàn)和發(fā)生各種各樣的病害，其路用性能遭到損害，導(dǎo)致其耐久性指標(biāo)受到影響而下降。為提升橋梁使用的安全性，保障其預(yù)期使用壽命，需要針對(duì)其病害展開(kāi)調(diào)查預(yù)評(píng)價(jià)并采取適當(dāng)?shù)拇胧┯枰孕迯?fù)，最大化地發(fā)揮其預(yù)期效用[1]。橋梁的耐久性檢測(cè)與評(píng)估就是對(duì)正常使用狀態(tài)下的橋梁結(jié)構(gòu)展開(kāi)檢測(cè)，評(píng)價(jià)其各個(gè)構(gòu)件的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，綜合評(píng)價(jià)橋梁的耐久性指標(biāo)，判斷其在運(yùn)營(yíng)期內(nèi)是否滿足基本的安全性與適用性，預(yù)測(cè)其是否達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限[2]。

本文主要對(duì)某橋梁工程病害作全面分析，建立與之相應(yīng)的耐久性評(píng)估體系，分析其薄弱點(diǎn)，指導(dǎo)技術(shù)人員針對(duì)性地選擇處理措施，將其使用壽命維持在相對(duì)合適的范圍，發(fā)掘出最大化潛力提升項(xiàng)目效益。

一、橋梁結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)及調(diào)查

對(duì)橋梁的關(guān)鍵位置一般會(huì)采用專業(yè)化技術(shù)設(shè)備檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容包括構(gòu)件的外觀檢查、材料狀態(tài)、變形情況以及荷載條件等。以我國(guó)沿海某橋梁工程為例分析，該橋梁為3m×8m鋼筋混凝土空心板簡(jiǎn)支梁橋，其橋面設(shè)計(jì)寬度為12m，樁柱式橋墩設(shè)計(jì)，于2006年竣工，2018年展開(kāi)耐久性檢測(cè)。

（一）混凝土保護(hù)層厚度及鋼筋位置檢測(cè)

一般保護(hù)層厚度越小則鋼筋越容易發(fā)生銹蝕，橋梁耐久也就越低。同時(shí)鋼筋位置的合理與否也會(huì)產(chǎn)生突出影響。該工程采取Profometer5鋼筋保護(hù)層測(cè)試儀來(lái)檢測(cè)，內(nèi)容包括鋼筋直徑、位置及保護(hù)層厚度。

（二）混凝土碳化深度檢測(cè)與分析

混凝土碳化深度檢測(cè)中，使用75%酒精及白色酚酞粉末按一定比例混合成的檢測(cè)試劑完成。在混凝土的新鮮創(chuàng)面上噴灑，若試劑顏色由無(wú)色變?yōu)樽霞t色，表示碳化程度不高或未發(fā)生碳化；試劑不變色表示已發(fā)生碳化，應(yīng)借助0.01mm電子測(cè)深卡尺測(cè)定碳化深度。

（三）混凝土電阻率的檢測(cè)

高性能混凝土電阻率更突出，電阻率較低對(duì)鋼筋難以發(fā)揮保護(hù)效果。該指標(biāo)的檢測(cè)比較簡(jiǎn)單，可結(jié)合實(shí)際靈活選擇。

（四）混凝土中鋼筋銹蝕電位檢測(cè)

鋼筋銹蝕電位檢測(cè)中，半電池電位法比較常見(jiàn)?？梢员O(jiān)測(cè)由于電化學(xué)腐蝕所導(dǎo)致的電位變化來(lái)大致確定鋼筋銹蝕程度，但目前以定性評(píng)價(jià)為主[3]。該項(xiàng)目采用CANIN型鋼筋銹蝕測(cè)定儀，將儀器兩端分別與混凝土、鋼筋相連，對(duì)于鋼筋裸露的構(gòu)件直接連接；對(duì)沒(méi)有裸露鋼筋的需要借助鋼筋定位儀確定構(gòu)件內(nèi)鋼筋分布，并定位剔鑿使鋼筋裸露出來(lái)，再連接儀器。需要注意，連接前應(yīng)充分打磨鋼筋表面消除銹跡。

（五）檢測(cè)及調(diào)查結(jié)果

通過(guò)上述檢測(cè)及調(diào)查，其耐久性檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 橋梁耐久性檢測(cè)結(jié)果匯總表

（注：表中所標(biāo)注的“保護(hù)層厚度”指的是鋼筋保護(hù)層厚度特征值與規(guī)定最小保護(hù)層厚度之間的比值。）

二、建立橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估指標(biāo)體系

（一）橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估的方法

橋梁耐久性評(píng)估的主要流程歸結(jié)為：在綜合考慮結(jié)構(gòu)各構(gòu)件對(duì)耐久性的影響程度后，借助層次分析法以及變權(quán)理論等建立評(píng)價(jià)模型，完善判斷矩陣，對(duì)各影響因素的定性描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎吭u(píng)價(jià)，建立一套具體、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)方法。

（二）橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估的層次模型

橋梁結(jié)構(gòu)耐久性受復(fù)雜因素作用，主要為以下幾點(diǎn)：

1.材料因素

主要指混凝土中骨料的堿性、級(jí)配、抗?jié)B性等指標(biāo)。

2.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主要包括鋼筋保護(hù)層厚度、排水設(shè)計(jì)及附屬設(shè)施建設(shè)等。

3.環(huán)境條件

濕度、溫度、碳化作用強(qiáng)度等。

影響橋梁結(jié)構(gòu)整體耐久性指標(biāo)分為上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及其他構(gòu)件三部分。這些內(nèi)容分別作為耐久性評(píng)價(jià)的子目標(biāo)層，單獨(dú)評(píng)價(jià)并按一定權(quán)重進(jìn)行綜合。大多數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)主要指主梁；下部結(jié)構(gòu)則包括橋墩、臺(tái)及基礎(chǔ)。對(duì)子目標(biāo)的影響可細(xì)化為混凝土開(kāi)裂、碳化及鋼筋銹蝕等，這是耐久性評(píng)價(jià)最為基礎(chǔ)的指標(biāo)層。

（三）橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估及結(jié)果分析

1.基于規(guī)范評(píng)估橋梁

根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》評(píng)估，得出評(píng)定結(jié)果如表2所示。

表2 橋梁技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果

表2中評(píng)定結(jié)果顯示，該橋梁評(píng)估等級(jí)為二類。檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)該橋梁支座病害十分嚴(yán)重，但在評(píng)估總分中沒(méi)體現(xiàn)出來(lái)，對(duì)表征橋梁結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)十分不利。按照規(guī)范要求耐久性評(píng)價(jià)忽略了氯離子含量影響。

2.橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，以上部承重構(gòu)件、下部承重構(gòu)件和其它部件三部分作為耐久性影響因素，其評(píng)價(jià)指標(biāo)分為多個(gè)層次，總目標(biāo)層為橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估；一級(jí)指標(biāo)層分為：上部承重構(gòu)件、下部承重構(gòu)件、其他部件；上部承重構(gòu)件的指標(biāo)層中鋼筋銹蝕、混凝土裂縫、碳化深度、混凝土破損、保護(hù)層厚度、混凝土質(zhì)量評(píng)估分?jǐn)?shù)分別為94.7、93.75、95.65、100、100、100；下部承重構(gòu)件評(píng)估分?jǐn)?shù)分別為57.6、80、95.03、100、100、100；其他部件的指標(biāo)層中橋面鋪裝狀況、上部一般構(gòu)件、支座狀況、排水狀況、伸縮縫狀況評(píng)估分?jǐn)?shù)分別為91.7、98.2、49.7、95、91.3。

根據(jù)評(píng)估得分可見(jiàn)，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估方法能夠細(xì)化到影響橋梁耐久性的各個(gè)因素，按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和可行性。借助這一評(píng)估方法，管理人員能夠?qū)蛄旱哪途眯宰龅搅炕芽?，清晰、?zhǔn)確地掌握橋梁運(yùn)營(yíng)中存在的各個(gè)問(wèn)題，以指導(dǎo)后續(xù)的養(yǎng)護(hù)工作。

三、結(jié)語(yǔ)

橋梁結(jié)構(gòu)耐久性作為影響橋梁使用性能與壽命的關(guān)鍵，其檢測(cè)結(jié)果直接影響后續(xù)維護(hù)運(yùn)營(yíng)。為提升評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性與真實(shí)性，耐久性指標(biāo)需要不斷深入研究并基于工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整；同時(shí)要關(guān)注檢測(cè)技術(shù)、設(shè)備的更新迭代，基于高新技術(shù)成果與時(shí)俱進(jìn)地革新，尤其是應(yīng)結(jié)合影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的指標(biāo)，提升評(píng)價(jià)體系的科學(xué)性。本文提出的評(píng)價(jià)方法充分考慮了各項(xiàng)因素，并基于影響層次進(jìn)行了加權(quán)評(píng)價(jià)，有著較好的應(yīng)用效果。