鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測(cè)與加固技術(shù)分析

張仕靖、肖飛

（貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測(cè)咨詢有限公司，貴州貴陽 550014）

0 引言

目前我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度不斷加快，很多基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)取得很大的成就，獲得令世界矚目的成果。在這個(gè)過程中，公路橋梁基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)速度也在加快，很多大型的橋梁工程項(xiàng)目正在逐步地建設(shè)和運(yùn)行。特別是鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)水平日益提升，完全能夠滿足橋梁的建設(shè)使用需要，對(duì)于我國橋梁事業(yè)的發(fā)展起到了積極作用。較之傳統(tǒng)的鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)形式來說，鋼結(jié)構(gòu)橋梁有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，使用的鋼材具備較高的強(qiáng)度、塑性和韌性等特點(diǎn)，還具備較高的抗震性能，可以實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)使用[1]。將該技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程施工建設(shè)中，現(xiàn)場(chǎng)施工非常方便，提高施工效率和質(zhì)量，已經(jīng)成為我國重要的橋梁建設(shè)形式。但是鋼結(jié)構(gòu)橋梁在應(yīng)用階段受到環(huán)境和各方面因素的影響，可能存在一些質(zhì)量問題[2]。因此要加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在，且積極地采用加固技術(shù)進(jìn)行處理，以此提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的無損檢測(cè)技術(shù)分析

1.1 磁粉檢測(cè)技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)橋梁所使用的材料在經(jīng)過磁化處理后會(huì)形成鐵磁性材料，并在其中形成均勻的磁力線。為了準(zhǔn)確檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)部件的表面缺陷，在現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)中，需要將預(yù)先準(zhǔn)備好的磁粉平鋪在零部件表面上，并在陽光的照射下對(duì)零部件表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題進(jìn)行檢測(cè)。磁粉檢測(cè)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測(cè)的重要方法之一。該技術(shù)利用磁粉的方式獲取缺陷信息，能夠快速了解橋梁結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部的缺陷情況。在進(jìn)行檢測(cè)后，需要技術(shù)人員對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)判和分析，因此對(duì)于檢測(cè)人員的專業(yè)技術(shù)水平要求較高。同時(shí)，經(jīng)過磁化處理后，鋼結(jié)構(gòu)會(huì)存在一定的磁場(chǎng)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。因此，在檢測(cè)完成后，需要進(jìn)行退磁處理。退磁裝置應(yīng)能夠確保工件退磁后表面剩余磁場(chǎng)小于或等于0.3mT（240A/m）。

1.2 滲透檢測(cè)技術(shù)

在使用滲透檢測(cè)技術(shù)時(shí)，首先需要將鋼結(jié)構(gòu)表面的灰塵、油漆、油泥等徹底清理干凈。接下來，可以使用刷子或噴霧器等工具，在表面涂覆一層熒光染料和著色劑。如果存在裂縫問題，熒光染料和著色劑將進(jìn)入裂縫內(nèi)部。然后，使用干燥劑，通過紫外線燈的照射方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫的形狀、位置和尺寸。這種檢測(cè)技術(shù)操作非常方便，檢測(cè)成本相對(duì)較低。然而，它并不能準(zhǔn)確測(cè)定裂縫的深度和鐵銹等缺陷，因此其應(yīng)用受到一定的限制[3]。

1.3 射線技術(shù)

射線技術(shù)具有非常高的檢測(cè)精度，目前主要使用X 射線和γ 射線進(jìn)行。在射線檢測(cè)中，射線在指定的膠片中產(chǎn)生感光效應(yīng)，可以快速確定缺陷的位置和尺寸。當(dāng)射線穿過被檢測(cè)物體時(shí)，有缺陷部位和無缺陷部位對(duì)射線的吸收能力不同。以金屬材料為例，缺陷部位（如氣孔或非金屬夾雜物）對(duì)射線的吸收能力低于金屬基體。透過缺陷部位的射線強(qiáng)度高于無缺陷部位，通過測(cè)量透過工件后射線強(qiáng)度的差異來檢測(cè)缺陷。射線檢測(cè)技術(shù)在多種金屬材料中都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以通過計(jì)算機(jī)生成立體圖像，并利用三維分析的方式，及時(shí)了解裂縫的形狀、位置、深度和大小。它是目前廣泛應(yīng)用于無損檢測(cè)的一種方法，具備高靈敏度和準(zhǔn)確性。然而，射線檢測(cè)過程中，遇到較厚的材料會(huì)使射線能力衰減，因此無法垂直方向上檢測(cè)薄層缺陷。此外，射線檢測(cè)對(duì)設(shè)備精度要求高，需要具備較高的技術(shù)水平。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行射線檢測(cè)時(shí)，需要加強(qiáng)防護(hù)措施，以確保人員的人身安全[4]。

1.4 超聲波技術(shù)

在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)中，超聲波技術(shù)是一種常見的方法，主要用于表面裂縫和缺陷的檢測(cè)。該技術(shù)具有較高的穿透力和靈敏性，在早期裂紋損害的檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。超聲波檢測(cè)技術(shù)通過發(fā)射高頻聲波進(jìn)入零部件內(nèi)部，如果部件存在缺陷，聲波將在該位置發(fā)生反射。然后通過分析波形信號(hào)，可以確定裂紋的位置和尺寸。超聲波檢測(cè)技術(shù)涵蓋了表面波、橫波和縱波等不同類型，而在鋼結(jié)構(gòu)部件的檢測(cè)中通常采用橫波探測(cè)的方式（見圖1）。此外，超聲波檢測(cè)技術(shù)還可用于檢測(cè)腐蝕問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)是否存在腐蝕[5]。

圖1 超聲波檢測(cè)方式

1.5 渦流檢測(cè)技術(shù)

渦流檢測(cè)技術(shù)的主要工作原理是基于電磁感應(yīng)的交變磁場(chǎng)對(duì)材料的影響。當(dāng)交變磁場(chǎng)作用在工件表面時(shí)，會(huì)在材料中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，并產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)。這種交變磁場(chǎng)的作用下會(huì)導(dǎo)致渦流的電流發(fā)生變化。目前，渦流檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于導(dǎo)電材料的檢測(cè)。如果鋼結(jié)構(gòu)表面存在夾渣、裂紋或氣泡等問題，渦流檢測(cè)技術(shù)可以通過檢測(cè)渦流的變化來發(fā)現(xiàn)這些表面缺陷。該技術(shù)在薄而精細(xì)的導(dǎo)電材料的檢測(cè)中具有優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化檢測(cè)，并且檢測(cè)速度非?？臁Ｈ欢?，渦流檢測(cè)技術(shù)無法用于檢測(cè)內(nèi)部缺陷，并且存在著探測(cè)深度與表面探測(cè)的靈敏度之間的矛盾，因此，它無法進(jìn)行定量數(shù)據(jù)分析[6]。

2 鋼結(jié)構(gòu)橋梁檢測(cè)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 工程概況

某橋梁項(xiàng)目為鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁的形式，其長度為62.9m 左右，寬度10.3m。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

由于該橋梁采用鋼結(jié)構(gòu)形式，所有鋼結(jié)構(gòu)部件均在加工廠內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)制作。因此，在生產(chǎn)過程中，必須對(duì)焊縫進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，然后將其運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行必要的檢驗(yàn)工作。經(jīng)過對(duì)橋梁實(shí)際情況的分析，并考慮到質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求，決定加強(qiáng)超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫的質(zhì)量缺陷。在該橋梁項(xiàng)目中，焊接母材的厚度分別為16mm 和18mm，焊縫分為一級(jí)和二級(jí)兩個(gè)等級(jí)。對(duì)于這兩種焊縫，都將進(jìn)行100% 的超聲波探傷，并對(duì)其進(jìn)行10% 的射線探傷。

2.3 無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

在對(duì)該橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊縫檢測(cè)時(shí)，將主要關(guān)注梯形接頭和對(duì)接焊縫，并采用分段檢測(cè)的方法來處理安裝環(huán)節(jié)中的焊縫。對(duì)于加工廠內(nèi)的梯形接頭，將使用超聲波技術(shù)進(jìn)行全面掃描，而不需要進(jìn)行射線檢測(cè)。之所以選擇這種方式，主要是因?yàn)閽呙枧恼諘r(shí)厚度差非常大，同時(shí)操作空間較狹小。因此，選擇超聲波檢測(cè)作為主要手段，并輔以射線探傷來提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。在鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊縫的檢測(cè)過程中，超聲波技術(shù)可以發(fā)揮高靈敏度的表面質(zhì)量檢測(cè)作用，而射線檢測(cè)則可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷。因此，將這兩種檢測(cè)方法結(jié)合應(yīng)用，能夠提高檢測(cè)效率和質(zhì)量。經(jīng)過對(duì)該橋梁的分析，發(fā)現(xiàn)需要檢測(cè)的焊縫有870 條一級(jí)焊縫和540條二級(jí)焊縫，共計(jì)進(jìn)行380 次焊縫檢測(cè)。通過檢測(cè)和返修處理，焊縫的質(zhì)量完全符合工程標(biāo)準(zhǔn)，滿足鋼結(jié)構(gòu)橋梁的質(zhì)量性能要求。

在該鋼結(jié)構(gòu)橋梁的裂縫檢測(cè)過程中，采用了滲透檢測(cè)方法。通常情況下，不會(huì)使用超聲波或射線檢測(cè)來進(jìn)行表面檢測(cè)。這是因?yàn)槌暡ㄔ诒砻鏅z測(cè)中存在一定的時(shí)間延遲問題，而射線檢測(cè)無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)微小裂縫問題，效果較差。相比之下，滲透檢測(cè)在表面檢測(cè)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

在現(xiàn)場(chǎng)連接鋼結(jié)構(gòu)橋梁時(shí)，主要采用螺栓、焊接和鉚接等方式。焊接過程中的焊縫檢測(cè)是質(zhì)量檢測(cè)的關(guān)鍵。由于焊接受到多種因素的影響，很容易出現(xiàn)表面焊接缺陷，如裂痕、咬邊和氣孔，以及內(nèi)部缺陷，如夾渣、裂縫和未焊透等。對(duì)于內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，主要采用射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)方法，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷問題。對(duì)于已投入使用的鋼結(jié)構(gòu)橋梁，針對(duì)可能出現(xiàn)裂痕的位置，應(yīng)加強(qiáng)表面疲勞強(qiáng)度的檢測(cè)，通常情況下，可以采用磁粉或滲透檢測(cè)方法進(jìn)行表面檢測(cè)。

3 鋼結(jié)構(gòu)橋梁加固技術(shù)分析

3.1 采取焊接方式進(jìn)行增大截面加固

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)橋梁的加固來說，增大截面法是一種常用且工作原理簡(jiǎn)單、操作方便的方法。該方法通常是通過焊接在鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行加固處理，能夠提升橋梁結(jié)構(gòu)的承載性能。這種方法的應(yīng)用廣泛，不會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)干擾和影響，且技術(shù)要求相對(duì)較低，因此非常常見。在確保承載性能符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，利用焊接方式增大鋼結(jié)構(gòu)橋梁的截面積是目前加固中的首選方法。它具有便捷性和可靠性較高的優(yōu)點(diǎn)。然而，在焊接加固過程中存在一定的缺陷和問題，即焊接環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)焊接缺陷，從而影響加固效果，甚至可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。

因此，在采用焊接方式進(jìn)行增大截面加固時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員需要加強(qiáng)分析和控制。他們需要嚴(yán)格計(jì)算和分析各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，并采取有效的質(zhì)量管控措施。這樣可以消除現(xiàn)場(chǎng)施工中存在的質(zhì)量問題，確保鋼結(jié)構(gòu)加固的效果符合要求[7]。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)橋梁加固中應(yīng)用粘貼鋼板法

鋼結(jié)構(gòu)橋梁可以使用粘貼鋼板法進(jìn)行加固處理，這種方法的工作原理非常簡(jiǎn)單，就是將特殊的鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)形式粘貼到鋼結(jié)構(gòu)橋梁的表面。目前主要采用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行粘貼，利用這種材料將零散的部件組合成一個(gè)整體，從而發(fā)揮整體的效果，最大程度地提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁的加固效果，提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。這種方法也是增大截面的重要方法之一。在實(shí)施過程中，需要注意不能使用明火，并且不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)外形造成任何影響。

目前，我國的許多企業(yè)和機(jī)構(gòu)都在加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的研究，特別是在承載結(jié)構(gòu)加固方面取得了顯著的成就，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

3.3 使用組合的方式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)橋梁加固

隨著我國鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，目前許多工程企業(yè)選擇采用組合加固的方式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)橋梁的加固施工。這種技術(shù)水平不斷提高，應(yīng)用效果也逐漸提升。技術(shù)人員在考慮鋼結(jié)構(gòu)橋梁的實(shí)際情況時(shí)，選擇適合的加固方法，并將組合加固的運(yùn)行方式全面應(yīng)用于實(shí)踐。尤其是在我國當(dāng)前的大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中，組合加固的方式具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以融合多種加固技術(shù)的特點(diǎn)，提高鋼結(jié)構(gòu)橋梁的加固水平。相對(duì)于其他幾種固定方式，組合加固的原理較為復(fù)雜，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加固人員的技術(shù)水平要求較高。因此，施工單位需要進(jìn)行全面的現(xiàn)場(chǎng)分析研究，并結(jié)合具體情況提出組合加固施工方案，并嚴(yán)格執(zhí)行到工程實(shí)踐中，以確保鋼結(jié)構(gòu)橋梁的加固效果符合要求。同時(shí)，在加固開始之前，需要對(duì)加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析，提高加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果和水平，綜合考慮各個(gè)因素，從而實(shí)際提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁的加固水平，確保其正常使用[8]。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)橋梁采用預(yù)應(yīng)力加固方法

預(yù)應(yīng)力加固方法是通過應(yīng)用預(yù)應(yīng)力鋼絞線來提升鋼結(jié)構(gòu)的承載能力，確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。該方法在加固過程中具有顯著優(yōu)勢(shì)，是許多工程中首選的加固施工方法。通過預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用，改變?cè)袖摻Y(jié)構(gòu)橋梁的內(nèi)力分布狀態(tài)，并降低結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，實(shí)現(xiàn)兩者的穩(wěn)定結(jié)合，協(xié)同工作和運(yùn)行，從而提高加固效果，增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的承載能力。預(yù)應(yīng)力加固方法在鋼結(jié)構(gòu)橋梁加固中表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，屬于一種新穎的加固技術(shù)，得到廣大施工單位的支持。隨著該技術(shù)的不斷應(yīng)用，其水平和效果也日益提高。通過使用預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，可以確保鋼結(jié)構(gòu)橋梁的性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，預(yù)防潛在的安全隱患，保護(hù)人民群眾的生命健康和安全。在實(shí)施過程中，需要加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的張拉程度控制，以確保整體加固效果不受張拉效果不合格的影響。

4 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)橋梁是我國重要的橋梁形式，然而在施工過程中存在一些潛在的質(zhì)量隱患。因此，加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，并采取有效的控制措施至關(guān)重要。同時(shí)，利用加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高鋼結(jié)構(gòu)橋梁的承載能力，以滿足當(dāng)前交通需求，并實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域的全面發(fā)展。