探究公路混凝土橋梁的損傷評估技術

姜超】

摘 要：通過對我國公路混凝土橋梁損傷原因、檢測技術、評估方法等幾方面進行探究，闡述公路混凝土橋梁損傷評估中的相關技術及問題，從而延長公路混凝土橋梁的使用時間。

關鍵詞：公路混凝土橋梁；損傷；評估技術

混凝土橋梁構造簡單、適應范圍廣、不受基礎條件限制、便于使用于曲線段、易于建造、標準化程度高。但鋼筋混凝土結構的局限性抗拉強度低，使用時會引起開裂、破損等狀況時有發生。因此，對橋梁損傷實現準確的評估和預測，對于橋梁的養護和維修工作，保證橋梁長期穩定使用，具有深遠的現實意義。

1 混凝土橋梁結構損傷的原因

1.1 規劃不全面

初期規劃不充分，將會導致現場施工中出現問題或在使用過程中引發疲勞損壞情況，引發橋梁的結構問題。其次，地勘調查應充足，數據不準確也會導致橋梁出現沉陷、移動等質量問題。

1.2 設計不合理

設計不合理導致的橋梁結構損傷主要有以下幾方面：（1）設計方法不當，易導致橋梁結構出現問題、荷載取值偏小等，從而影響橋梁的安全性及耐久性；（2）結構構造不合理，缺乏對結構構造、連接節點方式的充分設計，導致橋梁受損；此外，由于結構設計不合理，會導致橋梁承受不當荷載，導致橋梁結構或承載力出現問題，發生結構變形或疲勞破壞等；（3）設計人員能力不足，設計方案會因設計人員的能力限制出現漏洞，為橋梁結構損傷造成隱患。

1.3 施工不規范

在橋梁實際施工中，原材料配合比不當、混凝土攪拌不充分、混凝土養生不好、支架下沉、脫模過早、接頭處理不當等因素直接影響混凝土橋梁的性能，此外，施工過程中，施工操作人員的偷工減料、不按設計及國家規范要求施工也會影響橋梁的結構承載力。

1.4 運營維護不當

交通超載、船舶、車輛撞擊，水流對基礎的沖刷，地震等原因均會引起混凝土橋梁的損傷破壞。

2 橋梁結構的檢測

通過物理技術手段，通過一定物理量的輸入，得到相應的輸出，判定結構的行為效應是否出于預測的范圍，或反求推測結構的內部性能，確定橋梁的承載能力及其運行條件，分析橋梁病害產生的原因及其變化規律，對新建或改造橋梁進行鑒定，檢驗其設計與施工的效果，作為竣工驗收的依據。橋梁的監測方法要根據環境和橋型因地制宜，監測范圍主要包括：（1）敏感部位監測，一般只在橋梁內力、應變、位移變化和裂紋產生對橋梁影響至關重要的部位進行監測。適用于中小跨度、體系單一的橋梁中，大多采用間歇式人工監測，有條件的可配備小型檢測設備。（2）總體監測，實時地得到橋梁正常工作總體狀況（如：平面擺動的幅度、撓度的變化、纖細桿件內力的變化、自振頻率降低的程度、振型的變化、條件允許情況下測量敏感構件的應力應變等橋梁工作參數），“識別”找到橋梁異常的一個或幾個可能部位，再由配備檢測設備的專業人員在可能異常的部位檢測。適用于特大、構造復雜的橋梁。

3 橋梁損傷評估方法

目前混凝土橋梁損傷評估的方法主要有：局部法、整體法。

（1）局部法以人工檢查為主，采用超聲波、紅外線檢測、光譜電磁波、脈沖雷達等技術，簡單方便，直觀明了。局部法依據的局部檢測技術主要用于檢測部件結構，通常使用非破壞性檢測技術，主要用于局部損傷檢測結構檢測，此技術可以準確定位結構缺陷，也可進行定量分析。如使用廣泛的無損檢測技術，利用目視檢查、超聲波探傷、沖擊回聲波檢測法、聲發射檢測開裂活動、射線照相技術、射線測試技術等，可以不破壞混凝土橋梁構件，不影響使用性能，直接在混凝土橋梁進行表層或內部的全面檢測，簡單快速，能獲得破壞試驗不能獲得的信息，且可再混凝土橋梁上同一位置進行連續性和重復測試，費用也較低。當既有橋梁受到設計、施工、自然因素等的影響而產生各種缺陷時，為橋梁的損傷評估、維修、加固、改建提供基礎依據。但是此技術只能探測結構表面的破損，且必須事先知道損傷位置，局部區域無法接近，不能滿足結構整體評價，且檢測結果受許多因素的影響，精度較低。

（2）整體法以理論分析為主，是目前研究的熱點。整體法包括動態識別分析法與靜態識別分析法。但也存在沒有一種獨立完美理論能很好的適應于橋梁結構損傷識別。

靜態識別法是基于靜態測試數據的方法。對橋梁結構有效預應力檢測的直接手段主要是荷載試驗，通過測試橋梁結構在試驗荷載下控制部位的應變、位移和裂縫開展情況、橫向分布系數等，與理論值進行比較；通過效驗系數、變形、裂縫開展程度和殘余變形等各種指標綜合判斷該橋是否滿足設計及使用的要求，從而類推出有效預應力。如橋梁結構動載試驗是通過測定橋梁結構在動載作用下的響應，分析橋梁的頻率、阻尼和振型等模態參數進行橋梁承載力評定。橋梁動力特性（頻率、振型和阻尼比）是評定橋梁承載力狀態的重要參數。結構振動問題涉及振源（輸入）、結構（系統）和響應（輸出），它們的關系為：

振源（輸入）、結構（系統）、響應（輸出）

此法的主要優點是直觀、準確、測量數據可靠。但也存在規模大、費用高、影響交通甚至會造成結構進一步損傷的弊端。

如動態識別法主要包括基于振型、振型曲率、結構固有頻率結構柔度、頻響函數等的動力特性變化的識別方法，需要檢測的工作參數為：位移，絕對位移、相對位移、靜位移、動位移；變形，靜動撓度、靜動應變；力，張拉力、壓力；動力參數，速度、加速度、轉化的頻率、振型、轉換的張力、位移；外觀和完整性，腐蝕、磨損、裂縫、剝落等；物理化學現象，如堿集料反應、混凝土中性化、剛才銹蝕；環境，如風速、空氣溫度、地震、交通量等。通過不同參數的對比，和對橋梁損傷的程度進行評估。如加速度會隨著混凝土橋梁的損傷程度的加大而增大。

4 結論

公路混凝土橋梁具有很多其他材料橋梁無法取代的優點，具有抗壓強度高，剛度大，價格低廉，其養護費用較省，行車噪聲小等優勢。但由于選材、施工、運營不當而導致的混凝土橋梁損傷破壞應引起各方的高度重視，而其損傷評估技術也是重中之重，因此，要不斷改進各探測方法、評估技術，切實通過橋梁的有效評估改善橋梁質量，促進我國基礎建設設施的健康發展。

參考文獻

[1]應波.公路混凝土橋梁損傷評估技術研究[J].黑龍江交通科技，2014，（5）：91，93.

[2]陳亮，李漪.公路混凝土橋梁評估與加固技術現狀研究[J].交通標準化，2011，（1）：70-74.

（作者單位：遼寧省建筑設計研究院）