橋梁結構耐久性檢測及評估指標體系分析

湯發書

（保利長大工程有限公司，廣東 廣州 511400）

橋梁作為交通運輸的重要組成內容，其在施工和運營中受到外部荷載環境等影響，不可避免地會出現和發生各種各樣的病害，其路用性能遭到損害，導致其耐久性指標受到影響而下降。為提升橋梁使用的安全性，保障其預期使用壽命，需要針對其病害展開調查預評價并采取適當的措施予以修復，最大化地發揮其預期效用[1]。橋梁的耐久性檢測與評估就是對正常使用狀態下的橋梁結構展開檢測，評價其各個構件的運轉狀態，綜合評價橋梁的耐久性指標，判斷其在運營期內是否滿足基本的安全性與適用性，預測其是否達到設計使用年限[2]。

本文主要對某橋梁工程病害作全面分析，建立與之相應的耐久性評估體系，分析其薄弱點，指導技術人員針對性地選擇處理措施，將其使用壽命維持在相對合適的范圍，發掘出最大化潛力提升項目效益。

一、橋梁結構耐久性檢測及調查

對橋梁的關鍵位置一般會采用專業化技術設備檢測，檢測內容包括構件的外觀檢查、材料狀態、變形情況以及荷載條件等。以我國沿海某橋梁工程為例分析，該橋梁為3m×8m鋼筋混凝土空心板簡支梁橋，其橋面設計寬度為12m，樁柱式橋墩設計，于2006年竣工，2018年展開耐久性檢測。

（一）混凝土保護層厚度及鋼筋位置檢測

一般保護層厚度越小則鋼筋越容易發生銹蝕，橋梁耐久也就越低。同時鋼筋位置的合理與否也會產生突出影響。該工程采取Profometer5鋼筋保護層測試儀來檢測，內容包括鋼筋直徑、位置及保護層厚度。

（二）混凝土碳化深度檢測與分析

混凝土碳化深度檢測中，使用75%酒精及白色酚酞粉末按一定比例混合成的檢測試劑完成。在混凝土的新鮮創面上噴灑，若試劑顏色由無色變為紫紅色，表示碳化程度不高或未發生碳化；試劑不變色表示已發生碳化，應借助0.01mm電子測深卡尺測定碳化深度。

（三）混凝土電阻率的檢測

高性能混凝土電阻率更突出，電阻率較低對鋼筋難以發揮保護效果。該指標的檢測比較簡單，可結合實際靈活選擇。

（四）混凝土中鋼筋銹蝕電位檢測

鋼筋銹蝕電位檢測中，半電池電位法比較常見。可以監測由于電化學腐蝕所導致的電位變化來大致確定鋼筋銹蝕程度，但目前以定性評價為主[3]。該項目采用CANIN型鋼筋銹蝕測定儀，將儀器兩端分別與混凝土、鋼筋相連，對于鋼筋裸露的構件直接連接；對沒有裸露鋼筋的需要借助鋼筋定位儀確定構件內鋼筋分布，并定位剔鑿使鋼筋裸露出來，再連接儀器。需要注意，連接前應充分打磨鋼筋表面消除銹跡。

（五）檢測及調查結果

通過上述檢測及調查，其耐久性檢測結果如表1所示。

表1 橋梁耐久性檢測結果匯總表

（注：表中所標注的“保護層厚度”指的是鋼筋保護層厚度特征值與規定最小保護層厚度之間的比值。）

二、建立橋梁結構耐久性評估指標體系

（一）橋梁結構耐久性評估的方法

橋梁耐久性評估的主要流程歸結為：在綜合考慮結構各構件對耐久性的影響程度后，借助層次分析法以及變權理論等建立評價模型，完善判斷矩陣，對各影響因素的定性描述轉變為定量評價，建立一套具體、準確的評價方法。

（二）橋梁結構耐久性評估的層次模型

橋梁結構耐久性受復雜因素作用，主要為以下幾點：

1.材料因素

主要指混凝土中骨料的堿性、級配、抗滲性等指標。

2.橋梁結構設計

主要包括鋼筋保護層厚度、排水設計及附屬設施建設等。

3.環境條件

濕度、溫度、碳化作用強度等。

影響橋梁結構整體耐久性指標分為上部結構、下部結構及其他構件三部分。這些內容分別作為耐久性評價的子目標層，單獨評價并按一定權重進行綜合。大多數橋梁結構，上部結構主要指主梁；下部結構則包括橋墩、臺及基礎。對子目標的影響可細化為混凝土開裂、碳化及鋼筋銹蝕等，這是耐久性評價最為基礎的指標層。

（三）橋梁結構耐久性評估及結果分析

1.基于規范評估橋梁

根據《公路橋梁技術狀況評定標準》評估，得出評定結果如表2所示。

表2 橋梁技術狀況評定結果

表2中評定結果顯示，該橋梁評估等級為二類。檢測中發現該橋梁支座病害十分嚴重，但在評估總分中沒體現出來，對表征橋梁結構整體狀態十分不利。按照規范要求耐久性評價忽略了氯離子含量影響。

2.橋梁結構耐久性評估

根據橋梁結構耐久性評估標準，以上部承重構件、下部承重構件和其它部件三部分作為耐久性影響因素，其評價指標分為多個層次，總目標層為橋梁結構耐久性評估；一級指標層分為：上部承重構件、下部承重構件、其他部件；上部承重構件的指標層中鋼筋銹蝕、混凝土裂縫、碳化深度、混凝土破損、保護層厚度、混凝土質量評估分數分別為94.7、93.75、95.65、100、100、100；下部承重構件評估分數分別為57.6、80、95.03、100、100、100；其他部件的指標層中橋面鋪裝狀況、上部一般構件、支座狀況、排水狀況、伸縮縫狀況評估分數分別為91.7、98.2、49.7、95、91.3。

根據評估得分可見，橋梁結構耐久性評估方法能夠細化到影響橋梁耐久性的各個因素，按照相應標準計算，具有很強的適應性和可行性。借助這一評估方法，管理人員能夠對橋梁的耐久性做到量化把控，清晰、準確地掌握橋梁運營中存在的各個問題，以指導后續的養護工作。

三、結語

橋梁結構耐久性作為影響橋梁使用性能與壽命的關鍵，其檢測結果直接影響后續維護運營。為提升評價結果的可靠性與真實性，耐久性指標需要不斷深入研究并基于工程實際進行調整；同時要關注檢測技術、設備的更新迭代，基于高新技術成果與時俱進地革新，尤其是應結合影響橋梁結構耐久性的指標，提升評價體系的科學性。本文提出的評價方法充分考慮了各項因素，并基于影響層次進行了加權評價，有著較好的應用效果。