橋梁結(jié)構(gòu)耐久性檢測及評估指標體系分析

湯發(fā)書

（保利長大工程有限公司，廣東 廣州 511400）

橋梁作為交通運輸?shù)闹匾M成內(nèi)容，其在施工和運營中受到外部荷載環(huán)境等影響，不可避免地會出現(xiàn)和發(fā)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(diào)查預評價并采取適當?shù)拇胧┯枰孕迯?，最大化地發(fā)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(tài)下的橋梁結(jié)構(gòu)展開檢測，評價其各個構(gòu)件的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，綜合評價橋梁的耐久性指標，判斷其在運營期內(nèi)是否滿足基本的安全性與適用性，預測其是否達到設(shè)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(yīng)的耐久性評估體系，分析其薄弱點，指導技術(shù)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(fā)掘出最大化潛力提升項目效益。

一、橋梁結(jié)構(gòu)耐久性檢測及調(diào)查

對橋梁的關(guān)鍵位置一般會采用專業(yè)化技術(shù)設(shè)備檢測，檢測內(nèi)容包括構(gòu)件的外觀檢查、材料狀態(tài)、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(shè)計寬度為12m，樁柱式橋墩設(shè)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(fā)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(chǎn)生突出影響。該工程采取Profometer5鋼筋保護層測試儀來檢測，內(nèi)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(chuàng)面上噴灑，若試劑顏色由無色變?yōu)樽霞t色，表示碳化程度不高或未發(fā)生碳化；試劑不變色表示已發(fā)生碳化，應(yīng)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(fā)揮保護效果。該指標的檢測比較簡單，可結(jié)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?？梢员O(jiān)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(gòu)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(gòu)件內(nèi)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(yīng)充分打磨鋼筋表面消除銹跡。

（五）檢測及調(diào)查結(jié)果

通過上述檢測及調(diào)查，其耐久性檢測結(jié)果如表1所示。

表1 橋梁耐久性檢測結(jié)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(guī)定最小保護層厚度之間的比值。）

二、建立橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評估指標體系

（一）橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評估的方法

橋梁耐久性評估的主要流程歸結(jié)為：在綜合考慮結(jié)構(gòu)各構(gòu)件對耐久性的影響程度后，借助層次分析法以及變權(quán)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(zhuǎn)變?yōu)槎吭u價，建立一套具體、準確的評價方法。

（二）橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評估的層次模型

橋梁結(jié)構(gòu)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?jié)B性等指標。

2.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

主要包括鋼筋保護層厚度、排水設(shè)計及附屬設(shè)施建設(shè)等。

3.環(huán)境條件

濕度、溫度、碳化作用強度等。

影響橋梁結(jié)構(gòu)整體耐久性指標分為上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及其他構(gòu)件三部分。這些內(nèi)容分別作為耐久性評價的子目標層，單獨評價并按一定權(quán)重進行綜合。大多數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)主要指主梁；下部結(jié)構(gòu)則包括橋墩、臺及基礎(chǔ)。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(chǔ)的指標層。

（三）橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評估及結(jié)果分析

1.基于規(guī)范評估橋梁

根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》評估，得出評定結(jié)果如表2所示。

表2 橋梁技術(shù)狀況評定結(jié)果

表2中評定結(jié)果顯示，該橋梁評估等級為二類。檢測中發(fā)現(xiàn)該橋梁支座病害十分嚴重，但在評估總分中沒體現(xiàn)出來，對表征橋梁結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)十分不利。按照規(guī)范要求耐久性評價忽略了氯離子含量影響。

2.橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評估

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性評估標準，以上部承重構(gòu)件、下部承重構(gòu)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(jié)構(gòu)耐久性評估；一級指標層分為：上部承重構(gòu)件、下部承重構(gòu)件、其他部件；上部承重構(gòu)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(zhì)量評估分數(shù)分別為94.7、93.75、95.65、100、100、100；下部承重構(gòu)件評估分數(shù)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(gòu)件、支座狀況、排水狀況、伸縮縫狀況評估分數(shù)分別為91.7、98.2、49.7、95、91.3。

根據(jù)評估得分可見，橋梁結(jié)構(gòu)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(yīng)標準計算，具有很強的適應(yīng)性和可行性。借助這一評估方法，管理人員能夠?qū)蛄旱哪途眯宰龅搅炕芽兀逦?、準確地掌握橋梁運營中存在的各個問題，以指導后續(xù)的養(yǎng)護工作。

三、結(jié)語

橋梁結(jié)構(gòu)耐久性作為影響橋梁使用性能與壽命的關(guān)鍵，其檢測結(jié)果直接影響后續(xù)維護運營。為提升評價結(jié)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(diào)整；同時要關(guān)注檢測技術(shù)、設(shè)備的更新迭代，基于高新技術(shù)成果與時俱進地革新，尤其是應(yīng)結(jié)合影響橋梁結(jié)構(gòu)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(quán)評價，有著較好的應(yīng)用效果。