橋梁安全隱患分析及檢測

城市建設包括道路、橋梁、輕軌、地鐵、給排水、煤氣、防洪、建筑等工程。橋梁在城市道路體系構成中有著重要的意義，橋梁結構與構造的科學性，將會對城市的交通安全和交通便利性起到直接的作用。隨著我國經濟的快速發展，各個地區的城市基礎設施的建設規模和速度在不斷的提升。城市車輛通行量不斷的增大，這給由于原來受到設計荷載標準限制的橋梁等市政工程帶來了新的挑戰，也使得市政橋梁產生了更多的老化和磨損問題。橋梁病害產生的原因，除了原有設計施工技術低的原因外，設計理論的不完善、對橋梁的結構性能認識不足，以及施工時單純的考慮工期，而忽略了質量控制等原因有關。文章在分析市政橋梁重要作用的基礎上，對市政橋梁的結構性與構造性病害成因與防治措施進行了研究。

本文在多座橋梁現場檢測基礎上，分析橋梁承力體系以及其他相關結構體系普遍存在的安全隱患，并說明相應的橋梁結構檢測、評估手段。

橋梁存在的安全隱患

·橋面構造

引起橋梁破壞的原因很多，如荷載、材料質量、施工質量、突發事件等等，但橋面防水系統沒有達到使用要求，以至造成橋梁的破壞，是極其重要的原因之一。

橋面鋪裝，即行車道鋪裝，亦稱橋面保護層。鋪裝的型式有:(1)水泥混凝土或瀝青混凝土。裝配式鋼筋混凝土、預應力混凝土橋通常采用水泥混凝土或瀝青混凝土鋪裝，其厚度為60~80mm，強度不低于行車道板混凝土的強度等級。橋上的瀝青混凝土鋪裝可以做成單層式的(50~80mm)或雙層式的(底層40~50mm，面層30~40mm)。(2)混凝土鋪裝。在需要防水的橋梁上，當不設防水層時，可在橋面上以厚80~100mm且帶有橫坡的混凝土作鋪裝層，其強度不低于行車道板混凝土的強度等級，其上一般可不另設面層而直接承受車輪荷載。但為了延長橋面鋪裝層的使用年限，宜在上面鋪筑厚20mm的瀝青表面作磨耗層。為使鋪裝層具有足夠的強度和良好的整體性(亦能起聯系各主梁共同受力的作用)，一般宜在混凝土中鋪設直徑為4~6mm的鋼筋網。

橋梁防水系統的設計，就是設法將水與混凝土隔離，使水不能進入混凝土本體，尤其不能進入裂縫中去。防水系統包括以下幾方面：混凝土本身的自防水；橋面防水涂層；伸縮縫的防水；橋面雨水孔與水落管；欄桿外側與人行道的構造；梁端和帽梁的防水。

·橋跨結構

路線遇到障礙而中斷時，跨越這類障礙的結構物。或稱橋孔結構（上部結構）。包括橋面板，橋面梁、以及支撐他們的結構構件如大梁，拱，懸索，其作用是承受橋上的行人和車輛。

對于梁橋結構來說，主梁主要以其抗彎能力承受荷載，并且在豎向荷載作用下，其支撐反力也是豎直的，梁結構只承受彎矩和剪力，不承受軸向力。主梁跨中承受最大彎矩、支承處承受最大剪力，兩處即為主梁病害多發地包括：T形梁腹板出現裂縫；梁體普遍存在滲水現象；主梁底部混凝土保護層在外力作用下剝落，內嵌鋼筋外露銹蝕嚴重；預應力混凝土箱梁底部出現裂縫，且裂縫數目比較多，分布面積比較大；T梁橫隔板存在制造誤差，連接鋼板銹蝕、損壞狀況嚴重。行車道板之間橫向連接物脫落，導致整橋橫向連接能力降低，容易產生單個行車道板受力，加速其老化程度。

·下部結構

下部結構【substructure】指的是支承橋梁上部結構并將其荷載傳遞至地基的橋墩、橋臺和基礎的總稱。

橋墩分為實體墩、柱式墩、和排架墩等。按平面形狀可分為矩形墩、尖端形墩、圓形墩等。建筑橋墩的材料可用木料、石料、混凝土、鋼筋混凝土、鋼材等。對于橋墩來說，安全隱患包括：墩身在船只撞擊作用下，表面混凝土脫落；墩身混凝土保護層大面積剝落，內部鋼筋外露并銹蝕；墩身出現裂縫，且裂縫寬度和長度均比較大；鋼筋銹漲，包括墩身、蓋梁和承臺等部件均發現該病害，導致其表層混凝土保護層脫落；

位于橋梁兩端，支承橋梁上部結構并和路堤相銜接的建筑物。其功能除傳遞橋梁上部結構的荷載到基礎外。還具有抵擋臺后的填土壓力、穩定橋頭路基、使橋頭線路和橋上線路可靠而平穩地連接的作用。橋臺一般是石砌或素混凝土結構，輕型橋臺則采用鋼筋混凝土結構。對于橋臺來說，典型病害包括：橋臺石砌臺身表面開裂、毀壞；橋臺臺帽混凝土剝落；橋臺雨天滲水現象；橋臺臺帽鋼筋銹漲，表層混凝土保護層剝落。

橋梁結構檢測、評估手段

橋梁檢測工作的階段劃分。第一階段：準備階段。其包括收集資料、現場勘察以及編制橋梁檢測方案等內容。第二階段：外業檢測階段。主要是設備安裝和數據采集。第三階段：分析報告階段。即根據外業采集的數據，進行統計分析和計算，并編寫橋檢報告。

橋梁結構檢測包括外觀破損檢查，結構和材料檢測以及橋梁荷載試驗。

橋梁外觀病害檢查項目主要包括：橋面鋪裝，支座及上部主要承重構件，橋臺及基礎，翼墻耳墻，稚坡護坡等，檢查重點是橋梁主要承重構件的裂縫和破損情況。檢查方法主要是現場人工檢測，根據損壞狀況打分。

橋梁結構材料檢測的重點是橋梁結構鋼筋銹蝕情況和混凝土強度檢測。橋梁結構鋼筋銹蝕情況檢測內容包括鋼筋銹蝕電位，混凝土氯離子含量，混凝土電阻率以及混凝土碳化深度。混凝土強度檢測，是通過回彈儀檢測混凝土表面回彈值，采用回彈法時，要考慮碳化深度的影響。混凝土強度是進行橋梁結構評估的重要指標。

在對橋梁進行外觀檢查和結構材料檢測之后，根據檢測結果，對破損嚴重、結構材料狀況差的橋梁進行荷載試驗，其目的是通過對橋梁按照設計荷載直接加載，測試橋梁在最不利荷載作用下的實際響應，進一步分析和了解橋梁的工作狀態，從而判斷橋梁結構的實際承載能力。通過動載試驗可測定橋梁結構動力特性參數和在動力荷載作用下的強迫振動響應，確定橋梁在車輛荷載作用下的動力效應及使用條件。靜載試驗則根據不同橋型、不同設計荷載，按照等效原則設計不同的加載工況，對橋梁實際加載，檢測橋梁最不利截面的變形和受力狀態，從而判斷橋梁結構在荷載作用下的實際工作狀態和承載能力。橋梁荷載試驗的方法，是在橋梁結構主要控制截面安裝各種傳感器，在規定荷載作用下，通過儀器記錄橋梁受力和變形數據。橋梁荷載實驗的實施分四個階段：方案設計階段，實驗準備階段，加載試驗階段，分析報告階段。

隨著社會經濟的不斷發展，交通量的迅猛增加，尤其是車輛軸載的增大，對橋梁的損害也越來越大，橋梁檢測的任務也愈加艱巨。只有采用科學的檢測手段和方法，才能保證采集橋梁資料的準確性。對于現有橋梁的養護管理應重視橋梁檢測技術的研究，隨著新材料、新技術的不斷更新發展，橋梁檢測技術將具有更廣闊的發展空間。

（劉永梅單位：石家莊市政設計研究院有限責任公司；田麗軍單位：河北天鴻道橋科技有限公司；韓洪霞單位：河北大地建設科技有限公司）