淺談橋梁的檢測與加固技術

近年來，隨著我國社會經濟建設步伐的不斷加快，極大促進了交通運輸事業的蓬勃發展。商品貨物的加速流通導致了全國主要公路、干道的交通運輸量逐年遞增，行車密度及車輛載重量也越來越大。各級公路上的橋梁擔負著十分沉重的交通荷載。超負荷的使用給橋梁帶來了嚴重的安全隱患。另外，長期在自然環境（環境腐蝕、溫度、濕度變化）以及使用環境（荷載作用、材料與結構的疲勞）的作用下，總會逐漸產生損壞現象，這是一個不可逆轉的過程。其結果不但大大縮短橋梁的使用壽命，還有可能威脅到過往車輛、行人的安全。對在役橋梁進行必要的損傷檢測及加固工作就顯得尤為重要。 　                        

　1 橋梁的檢測技術 　　

1.1 常規檢測技術 　　

一般地，對橋梁的檢測工作可以分為經常性檢測（一般檢測）、定期檢測（基本檢測）和特殊檢測（專門檢測）等三個階段。 　　

經常性檢測是由橋梁養護人員進行巡視檢查。目的是確保橋梁結構功能正常，使結構能得到及時的養護和緊急處治，對一些大問題做出報告。定期檢測是對橋梁結構的質量狀況進行定期跟蹤。通常是依靠富有經驗專職橋梁檢查工程師，以目視觀察為主，輔以必要的工具如常規測量儀器、照相機等，實地判斷病害原因，做出質量狀況評分，并估計需要維修的范圍及方法，或提出限制交通的建議。對需要進一步查明原因或繼續觀察的缺損部件，提出特殊檢測要求。特殊檢測是因各種特殊原因由專家依據一定的物理、化學無破損檢驗手段對橋梁進行的全面察看、測強和測缺，旨在找出損壞的明確原因、程度和范圍，分析損壞所造成的后果以及潛在缺陷可能給結構帶來的危險。由此可見，當橋梁需要進行特殊檢測，則說明目標橋梁已經出現較為嚴重的問題，如果問題得不到解決，將會造成嚴重的后果。 　

　橋梁檢測目前常用的方法有：無破損檢測法、微破損檢測法、半破損檢測法以及荷載試驗。其中，無破損檢測法是指在不損害或不影響橋梁使用性能的前提下，檢測其是否存在缺陷，給出缺陷的大小、位置、性質和數量等信息，進而判定被檢橋梁所處技術狀態。常見的橋梁無破損檢測技術包括對混凝土表面硬度檢測的壓痕法、對混凝土強度檢測的回彈法等；還包括對混凝土強度、彈性模量等指標進行檢測的超聲脈沖法等；另外對于混凝土內部損傷及缺陷的檢測主要采用射線法。微破損檢測法包括對混凝土強度進行測定的貫入法。半破損檢測法包括對混凝土強度測試的鉆心法、拔出法等，前三項是對混凝土強度、內部缺陷等的檢測。而荷載試驗是對橋梁整個結構特性及承載能力進行綜合評價的一項檢測。有些時候，為了更加準確的掌握橋梁結構的損傷情況，還可以將上述幾種方法聯合應用。而荷載試驗是對橋梁整個結構特性及承載能力進行綜合評價的一項檢測。包括靜力荷載試驗和動力荷載試驗。靜力荷載試驗是將靜止的荷載作用于橋梁上的指定位置，以便能夠測試出結構的靜應變、靜位移以及裂縫等，從而推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力的試驗。橋梁動力荷載試驗是指采用動力荷載，如行駛的汽車荷載或其他動力荷載作用于橋梁結構上，以測出結構的動力特性，如振動變形，從而判斷出橋梁結構在動力荷載下受沖擊和振動影響的試驗。 　　

1.2 橋梁檢測技術的發展方向 　　

前述傳統的檢測方法雖然技術比較成熟，在工程應用中取得了較好的應用效果。但是在實踐過程中也體現了許多不足： 　

　①檢測周期長、主觀性強，往往憑檢測人員經驗來判斷；

②整體性差，一些重要的結構內部及人員、設備不易到達處的損傷易被外觀檢查所發現，一般只能作局部檢查；

③實時性差，不能及時預警；

④檢測結果一般只能基本反映結構的當前狀態，卻難以全面反映橋梁的安全狀況；⑤缺乏科學的歷史數據累積；

⑥對橋梁進行荷載試驗定期檢測，有時需要封閉交通進行，影響正常的交通運行。 　

　隨著橋梁建設規模的不斷擴大，給設計和施工帶來諸多不確定因素。傳統的檢測方法是必難以適應新形勢下對橋梁安全保障工作的要求。因此發展一種能夠實時的、自動的、在線的、客觀的、準確的檢測方法就成為了大型橋梁檢測技術的一個發展方向。橋梁結構的健康監測技術在這樣的背景下產生了。 　　

 所謂結構的健康監測(Structural Health Monitoring，簡稱SHM)指利用現場的無損傳感技術，通過包括結構響應在內的結構系統特性分析，達到檢測結構損傷發展或功能退化的目的。橋梁健康監測的基本內涵即是通過對橋梁結構狀態的監控與評估，為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況嚴重異常時觸發預警信號，為橋梁維護與管理決策提供依據和指導。橋梁結構的健康監測技術是一門新興的科學技術，目前正處于蓬勃的發展之中。雖然對這種技術研究還處于起步階段。相信不久的將來，它將有可能完全取代目前的人工檢測法。 　

　2 橋梁的常見病害及加固對策 　　

對原有橋梁進行加固補強、改造翻新，一定程度上利用現有資源，保證其使用安全，延長其使用壽命是當今國際工程界關注的大課題之一。目前我國已有一定數量的橋梁發生老化，危橋逐年增多，舊橋加固已成為橋梁設計、研究、管理部門的當務之急。 　　

以下列舉了我國公路橋梁常見的病害以及相應的加固補救措施： 　

2.1 基礎的不均勻沉降：特別是天然地基上的淺基礎，由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺發生不均勻沉降，引起橋臺開裂等。針對以上病害，采取對河床用漿砌片石進行鋪砌，上游河床設置丁壩，打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。 　　

2.2 橋體承載力不足：主要發生在建設年代久、設計荷載較低的一些橋上，以七、八十年代修建的居多，也有個別新橋由于施工質量較差出現承載力不足的情況。另外，超重車輛也是造成橋梁承載力不足的一個重要原因。而缺少養護或養護不當又加速了橋梁的損壞。相應的加固措施包括外包混凝土加固法、鋼板粘貼加固法、噴錨混凝土加固法、體外預應力加固法以及改變結構受力體系的加固法等。 　　

2.3 橋體開裂：橋體受行車荷載、土壓力及各種自然因素的作用，常常出現混凝土開裂、保護層脫落等病害。雖然不會明顯降低橋體的整體受力性能，但會對橋體的耐久性造成影響。處理的方法一般采取塞縫灌漿的方法，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環氧樹脂漿、環氧樹脂、砂漿等。通常水泥漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥漿造價低、效果好。環氧樹脂一般用于鋼筋混凝土結構物，因為鋼筋混凝土構件產生的裂縫較小，易灌滿，粘結性好。環氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。橋面鋪裝層開裂或剝離在不降低設計荷載標準的前提下可采用加鋪瀝青碎石層的方案。