鋼結構橋梁檢測與加固技術分析

張仕靖、肖飛

（貴州宏信創達工程檢測咨詢有限公司，貴州貴陽 550014）

0 引言

目前我國的基礎設施建設速度不斷加快，很多基礎設施工程建設取得很大的成就，獲得令世界矚目的成果。在這個過程中，公路橋梁基礎設施的建設速度也在加快，很多大型的橋梁工程項目正在逐步地建設和運行。特別是鋼結構橋梁施工技術水平日益提升，完全能夠滿足橋梁的建設使用需要，對于我國橋梁事業的發展起到了積極作用。較之傳統的鋼筋混凝土橋梁結構形式來說，鋼結構橋梁有著非常明顯的優勢，使用的鋼材具備較高的強度、塑性和韌性等特點，還具備較高的抗震性能，可以實現材料的循環使用[1]。將該技術應用到橋梁工程施工建設中，現場施工非常方便，提高施工效率和質量，已經成為我國重要的橋梁建設形式。但是鋼結構橋梁在應用階段受到環境和各方面因素的影響，可能存在一些質量問題[2]。因此要加強鋼結構橋梁的檢測工作，及時發現問題所在，且積極地采用加固技術進行處理，以此提高橋梁結構的穩定性。

1 鋼結構橋梁中的無損檢測技術分析

1.1 磁粉檢測技術

鋼結構橋梁所使用的材料在經過磁化處理后會形成鐵磁性材料，并在其中形成均勻的磁力線。為了準確檢測鋼結構部件的表面缺陷，在現場施工環節中，需要將預先準備好的磁粉平鋪在零部件表面上，并在陽光的照射下對零部件表面和內部結構的質量問題進行檢測。磁粉檢測技術具有明顯的優勢，是當前鋼結構橋梁檢測的重要方法之一。該技術利用磁粉的方式獲取缺陷信息，能夠快速了解橋梁結構表面和內部的缺陷情況。在進行檢測后，需要技術人員對結果進行評判和分析，因此對于檢測人員的專業技術水平要求較高。同時，經過磁化處理后，鋼結構會存在一定的磁場，內部會產生應力。因此，在檢測完成后，需要進行退磁處理。退磁裝置應能夠確保工件退磁后表面剩余磁場小于或等于0.3mT（240A/m）。

1.2 滲透檢測技術

在使用滲透檢測技術時，首先需要將鋼結構表面的灰塵、油漆、油泥等徹底清理干凈。接下來，可以使用刷子或噴霧器等工具，在表面涂覆一層熒光染料和著色劑。如果存在裂縫問題，熒光染料和著色劑將進入裂縫內部。然后，使用干燥劑，通過紫外線燈的照射方式，及時發現裂縫的形狀、位置和尺寸。這種檢測技術操作非常方便，檢測成本相對較低。然而，它并不能準確測定裂縫的深度和鐵銹等缺陷，因此其應用受到一定的限制[3]。

1.3 射線技術

射線技術具有非常高的檢測精度，目前主要使用X 射線和γ 射線進行。在射線檢測中，射線在指定的膠片中產生感光效應，可以快速確定缺陷的位置和尺寸。當射線穿過被檢測物體時，有缺陷部位和無缺陷部位對射線的吸收能力不同。以金屬材料為例，缺陷部位（如氣孔或非金屬夾雜物）對射線的吸收能力低于金屬基體。透過缺陷部位的射線強度高于無缺陷部位，通過測量透過工件后射線強度的差異來檢測缺陷。射線檢測技術在多種金屬材料中都具有明顯的優勢，可以通過計算機生成立體圖像，并利用三維分析的方式，及時了解裂縫的形狀、位置、深度和大小。它是目前廣泛應用于無損檢測的一種方法，具備高靈敏度和準確性。然而，射線檢測過程中，遇到較厚的材料會使射線能力衰減，因此無法垂直方向上檢測薄層缺陷。此外，射線檢測對設備精度要求高，需要具備較高的技術水平。在現場進行射線檢測時，需要加強防護措施，以確保人員的人身安全[4]。

1.4 超聲波技術

在鋼結構橋梁的檢測中，超聲波技術是一種常見的方法，主要用于表面裂縫和缺陷的檢測。該技術具有較高的穿透力和靈敏性，在早期裂紋損害的檢測中應用廣泛。超聲波檢測技術通過發射高頻聲波進入零部件內部，如果部件存在缺陷，聲波將在該位置發生反射。然后通過分析波形信號，可以確定裂紋的位置和尺寸。超聲波檢測技術涵蓋了表面波、橫波和縱波等不同類型，而在鋼結構部件的檢測中通常采用橫波探測的方式（見圖1）。此外，超聲波檢測技術還可用于檢測腐蝕問題，及時發現是否存在腐蝕[5]。

圖1 超聲波檢測方式

1.5 渦流檢測技術

渦流檢測技術的主要工作原理是基于電磁感應的交變磁場對材料的影響。當交變磁場作用在工件表面時，會在材料中產生感應渦流，并產生感應磁場。這種交變磁場的作用下會導致渦流的電流發生變化。目前，渦流檢測技術主要應用于導電材料的檢測。如果鋼結構表面存在夾渣、裂紋或氣泡等問題，渦流檢測技術可以通過檢測渦流的變化來發現這些表面缺陷。該技術在薄而精細的導電材料的檢測中具有優勢，可以實現完全自動化檢測，并且檢測速度非常快。然而，渦流檢測技術無法用于檢測內部缺陷，并且存在著探測深度與表面探測的靈敏度之間的矛盾，因此，它無法進行定量數據分析[6]。

2 鋼結構橋梁檢測中無損檢測技術的應用

2.1 工程概況

某橋梁項目為鋼結構連續橋梁的形式，其長度為62.9m 左右，寬度10.3m。

2.2 技術特點

由于該橋梁采用鋼結構形式，所有鋼結構部件均在加工廠內進行生產制作。因此，在生產過程中，必須對焊縫進行全面的質量檢查，然后將其運輸到現場進行必要的檢驗工作。經過對橋梁實際情況的分析，并考慮到質量驗收標準的要求，決定加強超聲波檢測技術的應用，以便及時發現焊縫的質量缺陷。在該橋梁項目中，焊接母材的厚度分別為16mm 和18mm，焊縫分為一級和二級兩個等級。對于這兩種焊縫，都將進行100% 的超聲波探傷，并對其進行10% 的射線探傷。

2.3 無損檢測技術的應用

在對該橋梁結構進行焊縫檢測時，將主要關注梯形接頭和對接焊縫，并采用分段檢測的方法來處理安裝環節中的焊縫。對于加工廠內的梯形接頭，將使用超聲波技術進行全面掃描，而不需要進行射線檢測。之所以選擇這種方式，主要是因為掃描拍照時厚度差非常大，同時操作空間較狹小。因此，選擇超聲波檢測作為主要手段，并輔以射線探傷來提高檢測準確性。在鋼結構橋梁焊縫的檢測過程中，超聲波技術可以發揮高靈敏度的表面質量檢測作用，而射線檢測則可以及時發現內部缺陷。因此，將這兩種檢測方法結合應用，能夠提高檢測效率和質量。經過對該橋梁的分析，發現需要檢測的焊縫有870 條一級焊縫和540條二級焊縫，共計進行380 次焊縫檢測。通過檢測和返修處理，焊縫的質量完全符合工程標準，滿足鋼結構橋梁的質量性能要求。

在該鋼結構橋梁的裂縫檢測過程中，采用了滲透檢測方法。通常情況下，不會使用超聲波或射線檢測來進行表面檢測。這是因為超聲波在表面檢測中存在一定的時間延遲問題，而射線檢測無法及時發現微小裂縫問題，效果較差。相比之下，滲透檢測在表面檢測中具有明顯的優勢。

在現場連接鋼結構橋梁時，主要采用螺栓、焊接和鉚接等方式。焊接過程中的焊縫檢測是質量檢測的關鍵。由于焊接受到多種因素的影響，很容易出現表面焊接缺陷，如裂痕、咬邊和氣孔，以及內部缺陷，如夾渣、裂縫和未焊透等。對于內部缺陷的檢測，主要采用射線檢測和超聲檢測方法，能夠及時發現內部缺陷問題。對于已投入使用的鋼結構橋梁，針對可能出現裂痕的位置，應加強表面疲勞強度的檢測，通常情況下，可以采用磁粉或滲透檢測方法進行表面檢測。

3 鋼結構橋梁加固技術分析

3.1 采取焊接方式進行增大截面加固

對于鋼結構橋梁的加固來說，增大截面法是一種常用且工作原理簡單、操作方便的方法。該方法通常是通過焊接在鋼結構表面進行加固處理，能夠提升橋梁結構的承載性能。這種方法的應用廣泛，不會受到現場干擾和影響，且技術要求相對較低，因此非常常見。在確保承載性能符合標準的前提下，利用焊接方式增大鋼結構橋梁的截面積是目前加固中的首選方法。它具有便捷性和可靠性較高的優點。然而，在焊接加固過程中存在一定的缺陷和問題，即焊接環節容易出現焊接缺陷，從而影響加固效果，甚至可能導致嚴重的安全事故。

因此，在采用焊接方式進行增大截面加固時，現場技術人員需要加強分析和控制。他們需要嚴格計算和分析各項技術參數，熟悉施工現場的具體情況，并采取有效的質量管控措施。這樣可以消除現場施工中存在的質量問題，確保鋼結構加固的效果符合要求[7]。

3.2 鋼結構橋梁加固中應用粘貼鋼板法

鋼結構橋梁可以使用粘貼鋼板法進行加固處理，這種方法的工作原理非常簡單，就是將特殊的鋼質結構形式粘貼到鋼結構橋梁的表面。目前主要采用結構膠進行粘貼，利用這種材料將零散的部件組合成一個整體，從而發揮整體的效果，最大程度地提升鋼結構橋梁的加固效果，提高橋梁結構的承載能力。這種方法也是增大截面的重要方法之一。在實施過程中，需要注意不能使用明火，并且不會對結構外形造成任何影響。

目前，我國的許多企業和機構都在加強對該技術的研究，特別是在承載結構加固方面取得了顯著的成就，具有很高的應用價值。

3.3 使用組合的方式進行鋼結構橋梁加固

隨著我國鋼結構加固技術的不斷發展和進步，目前許多工程企業選擇采用組合加固的方式進行鋼結構橋梁的加固施工。這種技術水平不斷提高，應用效果也逐漸提升。技術人員在考慮鋼結構橋梁的實際情況時，選擇適合的加固方法，并將組合加固的運行方式全面應用于實踐。尤其是在我國當前的大型鋼結構橋梁施工中，組合加固的方式具有明顯的優勢，可以融合多種加固技術的特點，提高鋼結構橋梁的加固水平。相對于其他幾種固定方式，組合加固的原理較為復雜，對現場加固人員的技術水平要求較高。因此，施工單位需要進行全面的現場分析研究，并結合具體情況提出組合加固施工方案，并嚴格執行到工程實踐中，以確保鋼結構橋梁的加固效果符合要求。同時，在加固開始之前，需要對加固結構進行詳細的計算分析，提高加固結構的設計效果和水平，綜合考慮各個因素，從而實際提升鋼結構橋梁的加固水平，確保其正常使用[8]。

3.4 鋼結構橋梁采用預應力加固方法

預應力加固方法是通過應用預應力鋼絞線來提升鋼結構的承載能力，確保鋼結構的穩定性和安全性。該方法在加固過程中具有顯著優勢，是許多工程中首選的加固施工方法。通過預應力的應用，改變原有鋼結構橋梁的內力分布狀態，并降低結構應力水平，實現兩者的穩定結合，協同工作和運行，從而提高加固效果，增強鋼結構橋梁的承載能力。預應力加固方法在鋼結構橋梁加固中表現出明顯優勢，屬于一種新穎的加固技術，得到廣大施工單位的支持。隨著該技術的不斷應用，其水平和效果也日益提高。通過使用預應力加固技術，可以確保鋼結構橋梁的性能達到標準要求，預防潛在的安全隱患，保護人民群眾的生命健康和安全。在實施過程中，需要加強對預應力筋的張拉程度控制，以確保整體加固效果不受張拉效果不合格的影響。

4 結語

鋼結構橋梁是我國重要的橋梁形式，然而在施工過程中存在一些潛在的質量隱患。因此，加強鋼結構橋梁的檢測技術應用，及時發現質量問題，并采取有效的控制措施至關重要。同時，利用加固技術的優勢，提高鋼結構橋梁的承載能力，以滿足當前交通需求，并實現交通領域的全面發展。