斜拉橋橋梁檢測與評估技術
更新時間：2021-04-10 17:51
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斜拉橋因其特殊的結構形式及強大的跨越能力，在我國道路橋梁施工中得到了廣泛應用。隨著橋梁使用年限的不斷增加，在多種因素作用下大量橋梁產生了結構性損傷，定期全面檢測橋梁使用狀況，成了當前了解橋梁使用情況的重要手段。為此，該文依托平頂山市湛河特殊結構大橋，從多角度分析了斜拉橋檢測方法、流程等內容，并結合多年工作經驗，提出了自己的見解，以期為此類工程養(yǎng)護提供借鑒與參考。
關鍵詞：橋梁檢查;特殊檢測;檢測實例
1 橋梁檢測分類和方法
1.1 橋梁經常性檢查
經常性檢查是由養(yǎng)護單位組織進行，應對結構變異、橋及橋區(qū)施工作業(yè)情況和橋面系、限載標識、交通標識及其他附屬設施等狀況進行日常巡檢。經常性檢查應由專職橋梁養(yǎng)護人員或專業(yè)技術人員負責。經常性檢查也叫一般檢查，以目測為主，配合簡單工具量測，每月至少進行一次，要當場填寫城市橋梁經常性檢查記錄表， 登記所檢查城市橋梁的缺損類型、估計范圍和養(yǎng)護工作量， 提出相應的小修保養(yǎng)措施。經常性檢查記錄應定期整理歸檔，并提出評價意見。巡查過程中發(fā)現設施明顯損壞，影響車輛和行人安全，應及時采取相應維護措施， 并應立即向上級主管部門報告。經常性檢查的目的是檢查從外表可見的病害和缺陷等，為橋梁養(yǎng)護維修提供依據。
1.2 橋梁定期檢查
橋梁定期檢測一般分為2類，即常規(guī)與結構定期檢測。其一，常規(guī)定期檢測次數為1次/年，特殊情況下，需根據橋梁運行狀況適當增加定期檢測次數。其二，結構定期檢測是指在指定時間段內，根據橋梁養(yǎng)護級別、類型進行檢測。開展橋梁定期檢測的目的在于及早發(fā)現橋梁的主體結構及其附屬結構物的缺損狀況，并保證他們經常處于良好狀態(tài)。
1.3 橋梁特殊檢查
特殊檢測是由相應的專業(yè)單位的專業(yè)人員，采用專門的技術手段，并輔以現場和實驗室測試等特殊手段對城市橋梁進行詳細檢測和綜合分析，對結構材料缺損狀況做出診斷，評定橋梁繼續(xù)使用的安全性，提出結構及局部維修、加固或改造的建議方案，提出維護管理措施，根據診斷的構件材料質量狀況及其在結構中的實際功能，用計算分析方法評估結構承載力，當計算分析不滿足或難以確定時，用靜力荷載實驗鑒定結構承載力，用動力荷載實驗測定結構力學性能參數和振動參數。
2 斜拉橋檢測實例
根據建設部《城市橋梁檢測和養(yǎng)護維修管理辦法》規(guī)定、城市橋梁養(yǎng)護規(guī)范和有關橋梁檢測評估技術標準要求，結合我市實際情況，該次對平頂山市開發(fā)路湛河橋（斜拉橋）進行安全評估現場檢測，分析橋梁主要承重構件體系存在的安全隱患，并詳細地分析了結構材料檢測和橋梁荷載試驗，為橋梁承載能力評定提供科學依據。
2.1 工程概況
開發(fā)路湛河橋（斜拉橋）全長205.72 m，主橋面寬度30 m，跨徑組合20 m+20 m+88 m+72 m。上部結構引橋為2 m×20 m預應力空心板，該主橋梁為88 m+72 m單塔單索面預應力混凝土斜拉橋，主梁為現澆單箱三室懸臂端梁，采用預應力結構，設有縱橫豎三向預應力。縱橫向預應力筋為鋼絞線，豎向預應力筋為精軋螺紋鋼筋，布置在橫隔板內，拉索采用雙排鎖，主塔兩側對稱9對，最大索力400 kN左右，主塔下部采用鋼筋混凝土雙墻薄壁墩，基礎采用鉆孔灌注樁。
2.2 外觀檢查
2.2.1 橋面系檢查
第一跨東半幅存在大面積磨損、露骨，2#伸縮縫北存在坑槽，第三跨北存在縱向裂縫，長約12 m，第三跨多處存在漏筋銹蝕，面積3m2;人行道磚多處存在破損缺失;伸縮縫雜物堵塞需要清理。
2.2.2 上部承重構檢查
梁板底部混凝土存在混凝土脫落露筋及裂縫現象，引橋梁板間鉸縫混凝土滲水堿蝕;拉索外護套收縮變位;主橋箱體內錨固端錨墊板、防護罩存在銹蝕現象。
2.2.3 下部結構檢查
多處蓋梁漏筋、滲水堿蝕，2#擋塊裂縫，4#蓋梁有一處豎向裂縫。
2.3 橋梁外觀綜合評定
采用《城市橋梁養(yǎng)護技術規(guī)范》（CJJ99—2003）中的橋梁技術評定方法對該橋外觀進行評定，平頂山市開發(fā)路湛河橋Ⅰ類養(yǎng)護的城市橋梁（特大橋或特殊結構的橋梁），其完好狀態(tài)為合格級——橋梁結構完好或結構構件有損傷，但不影響結構安全。應進行保養(yǎng)、小修。
2.4 橋梁結構材料檢測
2.4.1 回彈法測試混凝土強度
混凝土強度采用回彈法檢測，用試劑混凝土碳化深度測試儀測試混凝土碳化深度，對該橋的空心板、箱梁、蓋梁、橋墩、索塔構件強度進行檢測。檢測結果見表1。
2.4.2 鋼筋銹蝕檢測
對橋梁鋼筋混凝土結構鋼筋銹蝕狀態(tài)采用半電池電位試驗方法檢測，該方法通過測定鋼筋、混凝土與在混凝土表面上參考電極之間連成的系統(tǒng)所反應的電位差來判斷鋼筋發(fā)生銹蝕的概率。
測試結果見表2。抽取該橋梁2片空心板、1片箱梁、1個索塔、1片蓋梁、2個橋墩，各構件布置一個測區(qū)，每個測區(qū)檢測20個點。具體按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》，檢測結果表明各節(jié)點間的電位差均在0～-200 mV，可見以上構件鋼筋沒有發(fā)生銹蝕現象。
2.4.3 砼保護層厚度檢測
該次檢測采用鋼筋位置測定儀確定鋼筋保護層厚度?？招陌灞Ｗo層厚度平均值為43 mm～45 mm;箱梁保護層厚度平均值為48 mm;蓋梁保護層厚度平均值為36 mm～40 mm;索塔保護層厚度平均值為44 mm;橋墩保護層厚度平均值為55 mm～58 mm。由抽檢結果評定得出混凝土保護層厚度對鋼筋耐久性影響的評定標度為1。
2.4.4 混凝土氯離子含量
混凝土中的氯離子可誘發(fā)并加速鋼筋銹蝕，測量混凝土中氯離子含量可間接評判鋼筋銹蝕活化的可能性。混凝土中氯離子含量越高，鋼筋發(fā)生銹蝕的可能性越大。具體按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》，檢測結果表明混凝土結構氯離子含量評定標度1級，誘發(fā)鋼筋銹蝕的可能性很小。
2.4.5 拉索索力
拉索索力直接反應結構橋梁持久狀況下的內力狀態(tài)，是評價橋梁承載能力的重要指標，橋梁吊索索力采用振動法進行測量。測試結果表明，拉索索力均在±10%范圍內，滿足規(guī)范要求。
2.5 橋梁荷載試驗
2.5.1 靜載試驗
試驗工況和加載車輛。根據該橋設計圖紙，該次荷載試驗采用8輛重約35 t的三軸載重汽車加載模擬荷載汽-超20級、掛-120。試驗工況和試驗效率系數按照對稱加載工況和偏載加載工況進行荷載加載，得到各控制試驗荷載內力，各控制截面荷載試驗產生的效應與設計荷載產生的效應比值，計試驗荷載效率系數，見表3。
應變測試結果及分析。由以上應變數據可見，各個應變測點的效驗系數分布在0.66～0.94，校驗系數均小于1，滿足《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/T J21—2011）規(guī)范要求，說明該橋的結構強度滿足要求。從應變實測值與理論值結果可以看出，主要控制截面殘余變位不大于20%要求，結構滿足彈性工作狀態(tài)要求。
2.5.2 動載試驗
橋梁結構在動力荷載作用下將產生震動，橋梁的振動問題影響因素相當復雜。橋梁的動載試驗是檢驗橋梁的動力特性，并據此對橋梁承載力狀況和運營狀況進行判斷的重要手段。
該橋動力特性測試選擇第3、4跨作為實驗跨，分別在橋的L/4、L/2、3L/4位置處布置3個豎向加速度測點進行模態(tài)測試（脈動實驗），經模態(tài)分析和計算得到自振頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數等，分析結果見表4。
3、4跨 計算值 測試值 0.039 0.0401.287 1.367
通過利用放置在試驗孔橋面上的速度傳感器測得橋梁天然脈動信號時域曲線，對采集到的時間歷程圖波形進行分析得到，該橋1階豎向自振頻率測試值大于計算值表明實際結構的整體性良好。結構的實測阻尼比0.039，實測阻尼比介于橋梁常見阻尼比范圍內，這說明橋跨結構的截面設計及質量分布較為合理，結構具有良好的振動特性能。
通過對該橋檢測可以看出，橋梁狀況狀態(tài)等級為合格級，局部有損壞但不影響橋梁安全;該橋橋梁承載能力能夠滿足汽-超20、掛-120荷載等級正常使用要求。針對出現的各種病害，做出以下建議：一是橋面鋪裝進行加固維修，人行道缺失彩磚進行修復及伸縮縫進行更換及維修;二是對斜拉索錨具進行養(yǎng)護，做好防腐措施，鋼護筒變位及銹蝕部位進行修復;三是對箱梁、蓋梁、立柱破損、裂縫、鋼筋銹蝕進行修復。
3 結語
綜上所述，隨著社會經濟的快速發(fā)展，我國交通運輸事業(yè)也取得了極大的成績。橋梁工程作為公路工程建設的重點，做好橋梁檢測及評估工作意義重大。該文通過對斜拉橋橋梁養(yǎng)護和檢測，并在橋梁養(yǎng)護和檢測實踐中獲得了一些新知識，基于此，必須不斷提升斜拉橋檢測技術水平，從而保證工程建設整體質量，推進我國公路建設事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。
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