橋梁檢測技術(shù)及維修加固

劉晉偉

摘要：隨著鐵路客貨運(yùn)輸?shù)娘w速發(fā)展，運(yùn)量的不斷提升，使得橋梁結(jié)構(gòu)的使用荷載日益增大，同時(shí)大量的既有橋梁結(jié)構(gòu)也進(jìn)入了老化期，為了確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營，需要對現(xiàn)有的橋梁進(jìn)行完整的檢測，再根據(jù)橋梁的受損現(xiàn)狀作出安全性評估，并進(jìn)一步擬定橋梁的維修、補(bǔ)強(qiáng)方案。

關(guān)鍵詞：橋梁檢測評估維修補(bǔ)強(qiáng)

中圖分類號： K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

橋梁檢測的意義與方法

1.1橋梁檢測的意義

通過對橋梁結(jié)構(gòu)的檢測試驗(yàn)，能夠及時(shí)掌握橋梁結(jié)構(gòu)的劣化情況，判定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力及使用條件，提出橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估報(bào)告，有針對性的進(jìn)行維修加固，確保鐵路橋梁的安全運(yùn)營。

1.2橋梁檢測的方法

（1）靜載試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)是將靜止的荷載作用在橋上指定位置而測試結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參量，然后根據(jù)有關(guān)規(guī)范和規(guī)程的指標(biāo)，推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用能力；

（2）動載試驗(yàn)。動載試驗(yàn)是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，通過對自然激勵(lì)響應(yīng)測得數(shù)據(jù)的模態(tài)辨識，得到實(shí)測模態(tài)第一階頻率和阻尼比系數(shù)。利用橋梁專用有限元分析程序?qū)蛄哼M(jìn)行動力特性分析，求解其第一階自振頻率和振型測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、行車響應(yīng)等參量的試驗(yàn)，從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、行車性能。

（3）混凝土無損檢測。混凝土無損檢測是指在不影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能或其他使用功能的前提下，直接在構(gòu)件上通過測定某些適當(dāng)?shù)奈锢砹浚贫ɑ炷恋膹?qiáng)度、均勻性、連續(xù)性、耐久性等一系列性能的檢測方法。常用的有回彈法測混凝土強(qiáng)度、超聲波檢測鋼筋保護(hù)層厚度、超聲波法測混凝土裂縫寬度、深度等。

鐵路橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)的評估

在橋梁檢測發(fā)現(xiàn)劣化現(xiàn)象及原因之后，應(yīng)進(jìn)一步了解這些劣化現(xiàn)象對橋梁整體的影響，并將橋梁材料特性的檢測結(jié)果配合現(xiàn)場檢測，對橋梁的現(xiàn)況加以評估。

橋梁的安全評估分為初步評估與詳細(xì)評估兩個(gè)層次。

1、初步評估

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的情況，按照橋梁結(jié)構(gòu)劣化等級分類表對橋梁及其附屬設(shè)備進(jìn)行病害等級的初步分類，形成對橋梁結(jié)構(gòu)的初步評估報(bào)告。

2、詳細(xì)評估

在橋梁結(jié)構(gòu)的靜載或動載試驗(yàn)中得到大量的觀測數(shù)據(jù)及圖形信號，利用專門的分析儀器和分析軟件對這些數(shù)據(jù)的進(jìn)行綜合分析，通過將所測得的數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)理論計(jì)算承載能力進(jìn)行比較，可以判斷出受力后結(jié)構(gòu)行為是否正常，對橋梁的運(yùn)營使用提出詳細(xì)的評估報(bào)告。

橋梁結(jié)構(gòu)劣化成因及維修加固

3.1橋梁結(jié)構(gòu)劣化成因

劣化是混凝土結(jié)構(gòu)物在其生命中無法避免的老化現(xiàn)象，造成鋼筋混凝土橋梁劣化的原因有以下幾種：

（1）設(shè)計(jì)不當(dāng)。結(jié)構(gòu)形式、尺寸或鋼筋配置不符合要求；水泥類型選擇不當(dāng)、水灰比過高、骨料級配不良等。

（2）施工不良。混凝土拌合不完全、模板接合不良導(dǎo)致漏漿、保護(hù)層厚度不足、振搗不實(shí)以及養(yǎng)護(hù)不良等。

（3）使用材料不當(dāng)。使用不當(dāng)骨料、混凝土的孔隙溶液中Na+、K+、Ca2+等離子含量高、骨料含氧化硅與氧化鋁等活性成分、混凝土處于高濕度環(huán)境等。

（4）環(huán)境因素。結(jié)構(gòu)物附近有侵蝕性化學(xué)物質(zhì)、有酸性地下水、氯離子反應(yīng)等。

（5）自然現(xiàn)象。干縮、徐變與預(yù)應(yīng)力損失，溫度效應(yīng)，地震、洪水沖刷。

（6）人為因素。火害、撞擊損壞等。

以上各種因素會造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、鋼筋銹蝕、混凝土剝落、蜂窩、保護(hù)層厚度不足、撞損、沖刷及橋臺結(jié)構(gòu)傾斜或位移等。

鐵路鋼橋的病害類別，除了承載能力不足（指鋼梁檢定承載系數(shù) ）外，主要是桿件裂損及開焊，其中多數(shù)為疲勞裂紋和腐蝕。

3.2橋梁結(jié)構(gòu)維修加固

（1）裂縫的修補(bǔ)

在混凝土表面裂縫超過0.3mm時(shí)，考慮使用灌注環(huán)氧樹脂法修補(bǔ)。當(dāng)混凝土本身性質(zhì)良好，內(nèi)部鋼筋僅輕微銹蝕或無銹蝕時(shí)直接灌注修復(fù)即可；當(dāng)混凝土表面已有銹斑及剝落現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)先將劣化混凝土清楚，并將鋼筋除銹清理后再進(jìn)行灌注。

（2）噴凝土工法

噴凝土是由水泥、骨材和水混合，再用噴嘴以高速噴至結(jié)構(gòu)物或模板上，形成一層高品質(zhì)的薄細(xì)混凝土，以提供強(qiáng)力的結(jié)合，恢復(fù)對鋼筋的保護(hù)，改良已剝離或變質(zhì)的混凝土，并提供美觀表面的功能。

(3)鋼板補(bǔ)強(qiáng)法

鋼板補(bǔ)強(qiáng)法是用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑將鋼板(或槽鋼)粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，對力量傳遞系統(tǒng)作一總體性的改變，以達(dá)到分擔(dān)原結(jié)構(gòu)力量的目的，繼而增加原總體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

(4)粘貼碳纖維布（FRP）加固法

粘貼碳纖維布加固技術(shù)是采用環(huán)氧樹脂作為黏結(jié)劑將復(fù)合纖維材料垂直于裂縫方向粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面，使碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體，有效地提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延性，控制裂縫和撓度的繼續(xù)發(fā)展從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到了加固和補(bǔ)強(qiáng)效果。

(5)體外預(yù)應(yīng)力加固法

體外預(yù)應(yīng)力加固法是指對布置于承載結(jié)構(gòu)主體之外的鋼束張拉而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的后張法。體外預(yù)應(yīng)力體系由體外預(yù)應(yīng)力孔管、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等部件組成。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)能大大縮短施工工期。但加固后對原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響，且不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)。

（6）鋼橋的涂裝維修

鋼材腐蝕將直接削弱構(gòu)件斷面，導(dǎo)致承載力降低，因此需要通過涂裝來對鋼構(gòu)件進(jìn)行防護(hù)，更換涂裝的壽命周期和涂裝設(shè)計(jì)根據(jù)環(huán)境、橋梁結(jié)構(gòu)及構(gòu)件、涂料及其配套體系、涂裝工藝和涂料價(jià)格確定。鐵路鋼橋涂膜最易劣化部位是橋面系機(jī)車通過的上方構(gòu)件（尤其是縱梁上翼緣）、節(jié)點(diǎn)和支座處、板件棱角和螺栓處等；鋼表面清理是否干凈是影響到涂裝質(zhì)量及使用壽命的重要因素，因此要嚴(yán)格按照規(guī)定要求對鋼表面采取噴砂、噴丸或手工處理等方法，將鋼表面附有的有害雜物徹底清理干凈。

結(jié)語

隨著列車速度的提升、運(yùn)量的增加，既有線鐵路橋的病害開始逐漸暴露，主要表現(xiàn)為承載能力不足、橋梁整體或局部變形、材料強(qiáng)度降低和局部損傷、基礎(chǔ)變位或不均勻沉降、混凝土的開裂、腐蝕和碳化等病害。這些病害的發(fā)生和發(fā)展直接影響結(jié)構(gòu)的適用性能和耐久性，嚴(yán)重時(shí)直接危及橋梁的運(yùn)營安全。因此，要加強(qiáng)對這些橋梁的檢測，根據(jù)檢測評估結(jié)果有針對性的進(jìn)行維修、加固和改造，延長橋梁使用壽命，及時(shí)消除安全隱患，確保鐵路運(yùn)輸安全。