中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
鋼筋混凝土橋梁安全監(jiān)測(cè)對(duì)于橋梁安全至關(guān)重要，通過對(duì)橋梁安全監(jiān)測(cè)的內(nèi)容進(jìn)行分析，并提出各種檢測(cè)方法，通過這些方法，均可達(dá)到橋梁安全檢測(cè)的目的。
近幾十年來，我國的江河上和城市內(nèi)，都修建了許多特大和大、中型橋梁，包括鐵路橋梁、公路橋梁、公鐵兩用橋和城市立交橋等。在這些工程中，鋼筋混凝土構(gòu)筑物不斷增加，占全部橋梁的90%以上，就目前所建的橋梁結(jié)構(gòu)而言，絕大部分為鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。然而，混凝土材料的性能并不令人十分滿意，特別是在橋梁使用環(huán)境中，耐久性往往不夠好。
新建橋梁在建設(shè)中和運(yùn)營管理期間，都需要進(jìn)行大量常規(guī)的技術(shù)檢測(cè)工作，以確保工程的設(shè)計(jì)要求和施工質(zhì)量及運(yùn)營安全。而同時(shí)許多早期修建的橋梁結(jié)構(gòu)，由于年久失修，在外界物理及化學(xué)因素作用下，混凝土?xí)蓟?，保護(hù)層剝落及鋼筋銹蝕，混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生老化、裂化現(xiàn)象，使鋼筋混凝土強(qiáng)度和剛度受到削弱，耐久性降低，影響結(jié)構(gòu)的正常使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故。因此，如何對(duì)橋梁進(jìn)行正確監(jiān)測(cè)具有重要的作用。
1橋梁安全檢測(cè)內(nèi)容
橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)、地基基礎(chǔ)檢測(cè)和上部結(jié)構(gòu)檢測(cè)。
結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)包括：鋼材的力學(xué)性能檢測(cè)，砂、石、水及水泥的檢測(cè)；砂漿及混凝土的檢測(cè)；斷裂參數(shù)的檢測(cè)：損傷力學(xué)參數(shù)的測(cè)試。對(duì)于鋼筋混凝土橋梁，其材料檢測(cè)主要包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料（混凝土和鋼筋）的強(qiáng)度、缺損和銹蝕情況等，通常采用無損檢測(cè)方法。
地基基礎(chǔ)檢測(cè)內(nèi)容：地基承載力檢測(cè)，沉井下降時(shí)的檢測(cè)；樁基檢測(cè)：管柱檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)墩臺(tái)有沉降、傾斜、位移時(shí)，一定要對(duì)地基進(jìn)行探測(cè)。對(duì)已成橋的地基檢測(cè)比較困難和麻煩，可用觸探和鉆孔取樣的方法，也可用荷載板試驗(yàn)，常常只是接近基礎(chǔ)原位。對(duì)巖石地基，可在基巖的露頭地點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)。
上部結(jié)構(gòu)檢測(cè)涉及：梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)，支座與伸縮裝置檢測(cè)；橋面及有關(guān)設(shè)施檢測(cè)。一般先通過表觀檢測(cè)確定橋梁的等級(jí)，再根據(jù)橋梁運(yùn)營環(huán)境及有關(guān)單位的要求，進(jìn)行必要的荷載試驗(yàn)。
2主要檢測(cè)方法
2.1回彈法
利用回彈儀檢測(cè)普通混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗壓強(qiáng)度的方法簡稱回彈法?；貜梼x是一種直射錘擊式儀器。回彈值的大小反映了與沖擊能量有關(guān)的回彈能量，而回彈能量顯示了混凝土表層硬度與混凝土抗壓強(qiáng)度之間的函數(shù)關(guān)系，反過來說，混凝土強(qiáng)度是以回彈值R為變量的函數(shù)。由于混凝土的抗壓強(qiáng)度與其表面硬度之間存在一定的關(guān)系，因此，混凝土強(qiáng)度的測(cè)定實(shí)際上是測(cè)定混凝土表面的硬度，根據(jù)二者之間的關(guān)系可推算出混凝土的強(qiáng)度。
在用回彈儀進(jìn)行測(cè)定時(shí)，根據(jù)重錘打擊混凝土表面后的回彈數(shù)值來確定混凝土的強(qiáng)度?；貜椫蹬c混凝土表面的硬度存在一定的函數(shù)關(guān)系，而混凝土表面的硬度又因混凝土強(qiáng)度的高低而有不同?；炷量箟簭?qiáng)度與回彈值、混凝土表面碳化深度有關(guān)?；貜椃ǚ从郴炷帘韺拥暮穸燃s為3cm，對(duì)測(cè)定結(jié)果起決定作用的厚度是1.5cm。因此這種方法不能反映混凝土內(nèi)部的質(zhì)量，在使用中有一定局限性，目前僅作為粗略測(cè)定短齡期混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的一種簡便快速的方法。但這種方法與超聲波法綜合使用時(shí)。對(duì)于提高測(cè)試精度卻有顯著的效果。利用回彈法測(cè)定混凝土的質(zhì)量由于操作簡單，設(shè)備攜帶方便，因此在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、橋梁工程和一般構(gòu)筑物混凝土強(qiáng)度的評(píng)定以及結(jié)構(gòu)混凝土的勻質(zhì)性評(píng)定。
2.2超聲波法
通過超聲波法實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，超聲波在混凝土中傳播的聲速與混凝土強(qiáng)度值有密切的關(guān)系，于是，超聲波法由檢測(cè)混凝土缺陷，擴(kuò)展到檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，其原理就是聲速與混凝土的彈性性質(zhì)有密切關(guān)系，而混凝土彈性性質(zhì)在相當(dāng)程度上可以反映強(qiáng)度的大小。根據(jù)上述分析，可以通過試驗(yàn)建立混凝土中超聲聲速與混凝土的相關(guān)關(guān)系，它是一種經(jīng)驗(yàn)公式，與混凝土強(qiáng)度等級(jí)、混凝土成分、試驗(yàn)數(shù)量等因素有關(guān)，混凝土中超聲聲速與混凝土強(qiáng)度之間通常呈非線性關(guān)系，在一定強(qiáng)度內(nèi)也可采用線性關(guān)系。利用超聲波法確定混凝土強(qiáng)度是用公式Rc=aebvc來實(shí)現(xiàn)的，亦即將實(shí)測(cè)的超聲波傳播速度K轉(zhuǎn)換成混凝土的抗壓強(qiáng)度Rc，公式中的a，b為常數(shù)。顯而易見，混凝土內(nèi)超聲波傳播速度受許多因素影響，如混凝土內(nèi)鋼筋配置方向影響、不同骨料及粒徑影響、混凝土水灰比、齡期及養(yǎng)護(hù)條件影響以及混凝土強(qiáng)度等級(jí)影響。該法既可檢測(cè)混凝土缺陷，又能檢測(cè)混凝土強(qiáng)度。實(shí)踐證明，采用該法檢測(cè)灌注樁混凝土的質(zhì)量準(zhǔn)確無誤。
2.3拔出法
所謂拔出法是指將安裝在混凝土中的錨固件拔出，測(cè)出極限拔出力，利用事先建立的極限拔出力和混凝土強(qiáng)度間的相關(guān)關(guān)系，推定被測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝士強(qiáng)度的方法。這種方法是一種微破損檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法，國際上已有50年的歷史，方法比較成熟。拔出法分為兩類：一類是預(yù)埋（或先裝）拔出法，即將預(yù)埋入混凝土中的錨固件從混凝土中拔出，并用測(cè)力計(jì)測(cè)量拔出時(shí)的力；另一類是后裝拔出法，即在已硬化的混凝土上鉆孔，再錨入錨固件進(jìn)行拔出試驗(yàn)。拔出法可以用來測(cè)定后張法施加預(yù)應(yīng)力時(shí)、模板和支撐拆除時(shí)、冬季施工防護(hù)和養(yǎng)護(hù)結(jié)束時(shí)的結(jié)構(gòu)混凝土或混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度。
2.4無損與其它局部破損法的結(jié)合
局部破損檢測(cè)方法，是以不影響構(gòu)件的承載能力為前提，在構(gòu)件上直接進(jìn)行局部破壞性試驗(yàn)，直接鉆取芯樣、拔出混凝土錐體等手段檢測(cè)混凝土強(qiáng)度或缺陷的方法。無損檢測(cè)的最大優(yōu)點(diǎn)是不破損結(jié)構(gòu)而能獲得大量的數(shù)據(jù)，但有一定的誤差。而局部破損方法可以直接從被測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土中鉆
取芯樣時(shí)拔出一混凝土錐體，能較直觀、可靠地獲得數(shù)據(jù)。但由于鉆芯要破損一部分結(jié)構(gòu)，需進(jìn)行修補(bǔ)，不宜用于大面積的檢測(cè)，而且價(jià)格也比較貴。因此，充分利用這兩種方法的長處，在某些特殊情況下，能發(fā)揮其突出的優(yōu)越性。
3構(gòu)件材料缺損的檢驗(yàn)
橋梁缺損狀況是指橋梁各部分結(jié)構(gòu)及各構(gòu)件材料、裂縫、變形位移等等缺陷的嚴(yán)重程度。它是衡量橋梁技術(shù)狀況的重要指標(biāo)，是橋梁養(yǎng)護(hù)與管理部門聯(lián)系橋梁養(yǎng)護(hù)維修需求，選擇養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策，進(jìn)行項(xiàng)目優(yōu)先排序的主要依據(jù)。混凝土構(gòu)件中常見的缺損有裂縫、碎裂、剝落、蜂窩、空洞、環(huán)境侵蝕和鋼筋銹蝕等。
（1）目視檢查的輔助方法
眾多構(gòu)件普遍外漏的缺損，可借助于適當(dāng)?shù)墓ぞ呋蛄烤叩容o助設(shè)備進(jìn)行目視檢測(cè)。
（2）超聲波探傷技術(shù)
用超聲波脈沖速度法探查鋼材、焊縫和混凝土中存在的裂縫、空洞、夾渣和火災(zāi)損傷等。
（3）聲波檢測(cè)法
該法也是一般檢查中常用的手段。用錘敲擊構(gòu)件聽其聲音的差異來判斷構(gòu)件是否損壞，這是簡便的人工檢查方法。
（4）雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)
使用脈沖雷達(dá)的電磁回波法能檢測(cè)具有瀝青覆蓋層的混凝土橋面板。
4鋼筋銹蝕檢測(cè)
鋼筋混凝土構(gòu)件，是將鋼筋置于混凝土中，利用混凝土的高堿性，在鋼筋表面形成一保護(hù)層，避免鋼筋銹蝕。若保護(hù)層因混凝土裂縫致使氧氣、水汽侵入，變?yōu)檠趸F，即為銹蝕。瀕海地區(qū)的橋梁，若未加厚保護(hù)層，將因海水的侵蝕，易使混凝土構(gòu)件中的鋼筋銹蝕，并造成構(gòu)件的混凝土剝落，破壞混凝土構(gòu)件。
鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋雖不易銹蝕，但若發(fā)現(xiàn)銹蝕時(shí)，則該構(gòu)件已嚴(yán)重破壞。所以橋梁檢測(cè)時(shí)，鋼筋銹蝕為檢測(cè)重點(diǎn)之一。鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土構(gòu)件破壞的主要原因。鋼筋銹蝕時(shí)體積會(huì)膨
脹，推擠混凝土，致使混凝土承受拉力而裂開剝落，使鋼筋暴露于大氣中，加速生銹，并造成鋼筋混凝土構(gòu)件的劣化。鋼筋銹蝕后，鋼筋斷面面積將減少，強(qiáng)度降低，又促使混凝土進(jìn)一步破損，并影響結(jié)構(gòu)物的耐久性。
造成鋼筋銹蝕的主要原因有：①鋼筋受濕氣及氧氣的作用；②混凝土中性化；③鋼筋表面氯離子含量高；④保護(hù)層厚度不足和混凝土開裂等缺損。
對(duì)鋼筋銹蝕的評(píng)定技術(shù)可分為直接評(píng)定和間接評(píng)定兩種。
5橋梁結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)的動(dòng)力響應(yīng)法
當(dāng)車輛在橋面上行駛時(shí)，橋梁會(huì)發(fā)生振動(dòng)。當(dāng)橋梁發(fā)生病害時(shí)，其動(dòng)力響應(yīng)值會(huì)增大。因此，在橋梁的關(guān)鍵部位，如橋墩底部，布置一些諸如加速度計(jì)、速度傳感器和應(yīng)變傳感器之類的拾振器，測(cè)量橋梁的動(dòng)力響應(yīng)，通過信號(hào)調(diào)理后記錄分析，判斷響應(yīng)值是否超過允許值或超過多少，由此對(duì)橋梁安全性進(jìn)行評(píng)判。
當(dāng)列車以一定速度通過橋梁時(shí)，車輛豎向載重將對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)力作用。引起動(dòng)力作用的主要原因有：①活荷載以一定速度通過的動(dòng)力效應(yīng)；②軌道面不平順引起的動(dòng)力效應(yīng)；③車輛荷載系列引起的動(dòng)力效應(yīng)。
在移動(dòng)車輛和荷載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力或撓度大于車輛在靜止?fàn)顟B(tài)下產(chǎn)生的應(yīng)力或撓度，此項(xiàng)應(yīng)力或撓度的增量稱為動(dòng)力影響，它與靜止?fàn)顟B(tài)下的應(yīng)力或撓度之比，稱為動(dòng)力系數(shù)。在橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中，通常把動(dòng)力影響稱為車輛荷載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)或動(dòng)力系數(shù)。美國用1+IM表示，英國和印度用l+I表示，前蘇聯(lián)和我國用1+μ表示。根據(jù)現(xiàn)行《橋規(guī)》，橋梁設(shè)計(jì)中關(guān)于橋梁動(dòng)力系數(shù)1+μ一般采用下式：
鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁：·
（1+μ）=1+9／（30+L）
鋼與混凝土板的結(jié)合梁：
（1+μ）=1+17／（40+L）
當(dāng)橋梁發(fā)生病害時(shí)，動(dòng)力系數(shù)必然會(huì)增大。用電阻應(yīng)變片或紅外線撓度儀可測(cè)量橋梁的動(dòng)、靜應(yīng)力和動(dòng)、靜撓度信號(hào)，然后利用信號(hào)采集系統(tǒng)采集信號(hào)，采用專用軟件檢測(cè)和記錄車輛行駛引起的時(shí)程應(yīng)力和時(shí)程撓度并計(jì)算動(dòng)力系數(shù)，分析動(dòng)力系數(shù)是否超過允許值，從而可對(duì)橋梁的局部或整座橋梁的安全狀態(tài)做出評(píng)估。
車輛荷載作用下測(cè)定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力系數(shù)應(yīng)滿足如下關(guān)系式；
（δmax－1）ηdym≤δ0－1
式中：
δmax一實(shí)測(cè)最大動(dòng)力系數(shù)；
ηdym一動(dòng)力試驗(yàn)荷載效率；
δ0一設(shè)計(jì)取用動(dòng)力系數(shù)。
動(dòng)力系數(shù)法的特點(diǎn)是方法簡單，傳感器易于安裝；可進(jìn)行長期的在線監(jiān)測(cè)和通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作：對(duì)環(huán)境無污染，成本較低。
6結(jié)論
橋梁結(jié)構(gòu)由于其復(fù)雜性和特殊性，故對(duì)其不僅要進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)檢測(cè)和地基基礎(chǔ)檢測(cè)，而且還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)，只有全面檢測(cè)才能保證其安全運(yùn)營。
