淺析橋梁檢測與加固

【摘 要】本文簡述了橋梁結構檢測的主要內容與評定方法，結合目前橋梁檢測技術發展的現狀，對橋梁檢測技術進行了綜合評價，并介紹了橋梁檢測技術和加固方法的發展前景，從而確保橋梁長期安全運營。

【關鍵詞】橋梁檢測技術；加固方法

橋梁管理者對橋梁的養護已日益重視。通過對橋梁的全面檢測，系統地收集當前橋梁技術數據，積累技術資料，為充實橋梁數據庫、加強橋梁科學管理和提高橋梁技術水平提供必要條件；通過合理設計檢測的方法，輔以布設長期監測設備，逐步建立橋梁健康監測系統，確保橋梁長期安全運營，以發揮其最佳經濟效益和社會效益。

1 現行橋梁承載力檢測方法

目前對于橋梁承載力的評定可分為4類：病害調查經驗評定法，綜合分析法，分析計算法，荷載試驗法。

1.1 病害調查經驗評定法

這一方法的主要依據是JTG H10-2009 公路養護技術規范、JTG H11-2004 公路橋涵養護規范、JTG H21-2011 公路橋梁技術狀況評定標準、CJJ 99-2003 城市橋梁養護技術規范。在橋梁檢查的基礎上，通過對橋梁的技術狀況及缺陷和損傷的性質、部位、嚴重程度和發展趨勢的調查，弄清出現缺陷和損傷的主要原因，分析和評價既存缺陷及損傷對橋梁質量和使用承載能力的影響，并為橋梁維修和加固設計提供可靠的技術數據和依據。這種方法要求現場檢查人員必須具有豐富的工程經驗和專業知識。

1.2 綜合分析法

此方法是在橋梁檢查的基礎上，采用無破損方式測定混凝土強度、混凝土碳化深度、混凝土氯離子含量、混凝土電阻率、鋼筋混凝土保護層厚度和結構混凝土中鋼筋銹蝕狀況等，進行折減后的結構承載力驗算，綜合分析計算結果和結構裂縫等外觀條件，評定結構材料狀況。

1.3 荷載試驗法

橋梁結構荷載試驗是對橋梁結構物工作狀態進行直接測試的一種檢定手段，是對橋梁結構性能最直觀、最可靠的檢測方法，按施加荷載的類型可分為靜載試驗和動載試驗，我國在這方面有成熟的方法和標準（JTGT J21-2011公路橋梁承載能力檢測評定規程）。橋梁結構靜載試驗是按照橋梁的設計荷載等級，根據荷載的最不利位置布置靜載（通常是載重汽車），或者根據橋梁結構的控制內力確定荷載及其位置，對橋梁結構進行加載，靜載試驗的加載量一般為設計荷載的0.95倍～1.05倍，試驗前應先進行估算。

橋梁結構動載試驗采用車輛通過、沖擊或環境激振等加荷方式，通過采集設備獲得橋梁結構的振動響應信號，對這些信號進行處理得到橋梁結構的頻率、模態等動力特性，進而得到橋梁結構特性。對橋梁結構施加荷載（靜載或動載），通過相應的儀器設備獲得橋梁結構的響應，可以根據這些響應進行分析，得到橋梁結構的性能參數，通過這些參數的變化，對橋梁結構進行損傷識別與性能評價。

基于結構靜態響應，進行損傷識別主要有系統識別、神經網絡等方法，其中系統識別方法更為實用。

橋梁結構動力響應損傷識別在理論上被大家認可的是融合振動理論、振動測試技術、信號采集與分析等跨學科技術的試驗模態分析法，其識別方法有系統識別、神經網絡、遺傳算法等，系統識別方法的分析概念和分析過程同靜力響應損傷識別，其中主要是神經網絡方法。橋梁動力特性測試簡便易行，對測試條件要求少，因而被認為是在橋梁結構損傷識別領域最有前途的橋梁無損檢測技術。

2 橋梁檢測新技術

（1）基于GPRS實現橋梁檢測遠程數據傳輸。早期的遠程監測是利用專線或專用網絡，將設備現場和控制中心連接起來，傳感器采集到的狀態信息按照一定的協議傳送給控制中心。這種方式自成系統，數據傳送快、安全，缺點是需要單獨布設通信線路，當距離很遠時，將大大增加工程的成本。隨著互聯網技術的不斷發展、公用通信網絡的進一步完善，利用GPRS來實現數據的遠程傳輸已成為一種非常便捷的信息傳遞手段而應用于遠程監測技術中。

（2）神經網絡在橋梁檢測中的應用。在實際橋梁檢測過程中，要隨時知道橋梁的受力情況是很難做到的，不僅要耗費巨大的人力、物力，而且在測量過程中，由于測量人員在技術上的差異性以及在繁重工作下引發的疲勞性，必然會在檢測結果中引入較大的人為誤差。如果使用人工神經網絡方法構造BP模型，在橋梁結構受力之間建立映射關系，在實際的橋梁檢測過程中，只需要對部分橋索受力情況進行實地檢測，通過BP模型的映射，就可以得到其余橋索受力值。

（3）數字圖像處理技術在橋梁檢測中的應用。圖像測量技術是近年來在測量領域中形成的新的測量技術。所謂圖像測量就是測量被測對象時，把圖像當作檢測和傳遞信息的手段或載體加以利用的測量方法，其目的是從圖像中提取有用的信號。這就避免了人工檢測中存在的效率低、速度慢、重復可比性差、環境局限性大等弊端。而且，對于那些在檢測人員所能觸及到的范圍以外的情況，通過傳統方法量測，其難度和危險性是相當大的，且可能測不準。

（4）光纖應變傳感器測試系統在橋梁檢測中的應用。在橋梁工程中常用的無損檢測方法是應變片電測技術，但常規電阻應變片的測試結果受溫度、濕度、導線長短等環境因素的影響很大。光纖傳感器是近10多年來迅速發展的一種新型傳感器，由于它不僅具有非導電性、體積小、抗電磁干擾強等優點，而且能實時對一維連續空間作多點測量，因而能對許多大型設備或物體（如發電機組、智能大廈等）進行實時多點監測。采用光纖傳感器測試系統既大大降低了單點檢測成本，又消除了檢測盲區。

（5）新型橋梁檢測設備研制。新型橋梁檢測設備研制主要有：新型橋梁檢測車以及新型橋梁檢測平臺。這些先進的檢測設備為橋梁工程檢測提供了有力的技術支持。

3 橋梁加固方法的應用

3.1 增大截面加固法

當采用增大構件截面的方法進行加固時，保證新舊混凝土的良好結合是提高抗彎剛度達到補強效果的關鍵。因此，設計時應加以周密考慮，并在施工中采取必要的措施保證新舊結構物、新舊混凝土的整體性能共同工作。要將舊的混凝土表面鑿毛并用高壓水沖洗干凈。澆筑混凝土前，原混凝土表面應用新鮮水泥漿或其他界面劑進行處理，以增強結合力。

3.2 體外預應力法

體外預應力是指對布置于承載結構本體之外的鋼束張拉而產生的預應力。體外預應力技術是后張預應力體系的分支，是無粘結預應力結構技術的一種。體外預應力經過20余年的發展和工程應用，已形成有粘結體外預應力和無粘結體外預應力兩種應用體系，有粘結體系的管道的鋪面質量及其水密性容易檢查和控制，預應力摩阻損失小；無粘結體系的單根無粘結筋的摩阻損失極小，可采用單根張拉工藝，張拉設備體積小，容易操作；預應力筋有多層防護，因此，其耐腐蝕性和防護性安全可靠。另外，在使用期間可重調預應力值，更換預應力筋方便。

3.3 粘貼碳纖維增強塑料加固法

粘貼碳纖維加固技術是采用專門的環氧樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結構受拉表面時碳纖維與原結構形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應力，從而使結構達到了加固和補強效果。粘貼碳纖維加固技術的主要特點是：幾乎不增加結構自重和截面尺寸，不改變凈空高度，施工方便，對原結構幾乎不會造成新的損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能，根據受力分析可進行多層粘貼進行補強，其方向性也可以靈活掌握。

3.4 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法，被廣泛用于建筑、工廠、橋梁等土木工程中。該法施工快速、現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業，對生產和生活影響小，且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎