橋梁健康檢測(cè)分析與安全評(píng)價(jià)

高 昕, 蘇樹林

(福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建 南平 353000)

0 引 言

回首世界各地不同國(guó)家的橋梁技術(shù)檢查的狀況[1],并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明了檢測(cè)橋梁狀況的內(nèi)容和方法,得出檢測(cè)橋梁的健康狀況對(duì)評(píng)估橋梁尤為重要。

但由于交通壓力的增加以及橋梁在交通網(wǎng)絡(luò)中的重要作用,手動(dòng)檢測(cè)橋梁的起源無(wú)法滿足橋梁的維護(hù)需求,并且難以預(yù)防。主要表現(xiàn)如下:

(1) 定期檢查,停頓時(shí)間長(zhǎng),缺乏連續(xù)檢測(cè)數(shù)據(jù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)不是動(dòng)態(tài)檢測(cè)信息;它們并不總是能在緊張或惡劣的環(huán)境中反映橋梁的運(yùn)行狀況,也不能起到預(yù)防或發(fā)信號(hào)的作用。

(2) 高度測(cè)量是手動(dòng)完成的,由于讀取誤差、視角、天氣條件和溫度等因素,測(cè)量精度不高。

(3) 每次檢查都需要充分準(zhǔn)備。從組織車輛裝載、調(diào)試測(cè)試設(shè)備到安裝樓梯,安裝和拆卸傳感器以及組織人員阻止交通,不應(yīng)該排除所有環(huán)節(jié),這需要大量的人力和物力和財(cái)力。

1 概 述

1.1 橋梁健康檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)的重要性

隨著橋梁施工技術(shù)和設(shè)計(jì)理論的不斷發(fā)展,使橋梁結(jié)構(gòu)形狀變得越來(lái)越復(fù)雜。根據(jù)橋梁的復(fù)雜性和獨(dú)特性,我們可以實(shí)施先進(jìn)且全面的實(shí)時(shí)健康監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)潛在的安全威脅做出快速響應(yīng),及時(shí)評(píng)估損壞,警告安全橋的危險(xiǎn)和負(fù)載,整合隱藏的威脅,確保橋梁安全。

在橋梁的長(zhǎng)期使用中,不可避免地會(huì)發(fā)生各種使用、交通事故和維護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損壞且某些道路上的交通量比預(yù)期的要高。這些因素會(huì)導(dǎo)致橋梁壽命和承載能力的降低,并直接影響橋梁的安全性。現(xiàn)階段有維護(hù)、轉(zhuǎn)換和加固等問(wèn)題待解決。這些工作必須根據(jù)橋梁的健康檢查和安全評(píng)估正確進(jìn)行。這就突出了定期檢查和橋梁安全評(píng)估的重要性。

1.2 橋梁健康檢測(cè)的內(nèi)容和依據(jù)

橋梁狀態(tài)檢測(cè)的內(nèi)容涉及橋梁應(yīng)變檢測(cè)、橋梁動(dòng)力特性、主梁動(dòng)態(tài)應(yīng)力檢測(cè)和檢測(cè)溫度分布等。

橋梁應(yīng)變檢測(cè):主梁在其自身載荷下的軸線位置是橋梁安全性的重要指標(biāo)。在負(fù)載下,主梁的撓度不僅是甲板整體剛度的重要指標(biāo),而且還可以反映甲板上的載荷。橋梁變形檢測(cè)可以包括整個(gè)橋梁的健康狀況。

橋梁動(dòng)力和振動(dòng)水平的確定:橋梁的動(dòng)力特性包括橋梁的頻率、模式和振動(dòng)阻尼之間的關(guān)系,這是橋梁安全的通用標(biāo)準(zhǔn)。

確定主梁的動(dòng)態(tài)應(yīng)力:斜拉橋的主梁是斜拉橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)隨時(shí)間推移的關(guān)鍵要素。它也是車輛運(yùn)輸者和公共貨物。這直接受到負(fù)載的影響,很容易受到局部異常負(fù)載的影響。這會(huì)造成更大的損失,并且對(duì)梁的結(jié)構(gòu)和性能具有最直接的影響。通過(guò)檢查主梁表示中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力,可以了解主梁的應(yīng)力狀態(tài)和電纜橋架的主應(yīng)力。這是監(jiān)視車輛負(fù)載和執(zhí)行結(jié)構(gòu)疲勞分析所必需的。

檢測(cè)溫度分布:通過(guò)測(cè)量諸如支柱和橋梁等代表性零件的溫度,檢查設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或計(jì)算結(jié)果對(duì)計(jì)算出的橋梁溫度的影響,并對(duì)性能橋梁的安全性進(jìn)行實(shí)際評(píng)估。

橋梁質(zhì)量的下降會(huì)導(dǎo)致自然振動(dòng)的性質(zhì)發(fā)生變化。例如,當(dāng)其他條件不變時(shí),橋梁剛度的降低導(dǎo)致橋梁固有頻率的降低。更改本地橋梁布置的形狀可能表明存在對(duì)橋梁的局部損壞。監(jiān)視此內(nèi)容可用于了解整個(gè)橋梁的運(yùn)行狀況。[3]

2 橋梁健康檢測(cè)的常用方法

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)

無(wú)損檢測(cè)用于通過(guò)聲、光、熱、電、磁和放射性相互作用檢測(cè)材料、零件和設(shè)備的各種內(nèi)部和表面宏觀缺陷,而不會(huì)對(duì)其造成損壞。確定位置、大小、形狀和方法。

2.1.1 混凝土強(qiáng)度的無(wú)損檢測(cè)

無(wú)損混凝土強(qiáng)度測(cè)試通常使用兩種或多種方法來(lái)確定許多參數(shù)的總強(qiáng)度,稱為混凝土強(qiáng)度恢復(fù)方法。[4]

2.1.2 混凝土內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢測(cè)

超聲波脈沖法是目前最常用的缺陷檢測(cè)方法。近年來(lái),要考慮兩個(gè)領(lǐng)域:接收波形信號(hào)的分析和超聲脈沖輻射的高速自動(dòng)檢測(cè)。為此,必須進(jìn)行超聲波測(cè)量,因?yàn)榛炷恋膬?nèi)部缺陷很難用肉眼或其他工具進(jìn)行測(cè)量。

2.1.3 混凝土其他性能的無(wú)損檢測(cè)

通過(guò)不盡相同結(jié)構(gòu)功能,混凝土的性能要求超過(guò)了傳統(tǒng)的質(zhì)量參數(shù),例如抗壓強(qiáng)度和缺陷。為了滿足這一需求,無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展到性能的其他方面。近年來(lái)開發(fā)的滲透性方法就是其中之一,它通過(guò)防止液體或氣體滲透到混凝土中來(lái)間接反映混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。中子散射和微波吸收方法用于控制混凝土的水分含量,而中子活化方法用于測(cè)量混凝土中水泥的含量。其中兩種也是此類實(shí)驗(yàn)的新方法。

混凝土結(jié)構(gòu)的非破壞性測(cè)試相對(duì)容易使用,對(duì)混凝土構(gòu)件的損害最小,但是測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果的可靠性相對(duì)較低,通常用于識(shí)別。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)半破損檢測(cè)

所謂的混凝土結(jié)構(gòu)的半破壞性測(cè)試不會(huì)影響工件的承載能力,并且可以假定直接在部件上進(jìn)行了局部斷裂測(cè)試,或者為了測(cè)試目的直接鉆了型芯。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是,由于通過(guò)局部破壞性試驗(yàn)獲得了混凝土的強(qiáng)度,因此更容易且更可靠。缺點(diǎn)也是顯而易見的:結(jié)構(gòu)局部損壞和需要維修,使其不適合大面積的全面檢查。[5]

2.3 鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)

內(nèi)部焊接缺陷的無(wú)損檢測(cè):超聲波檢測(cè)焊接缺陷,根據(jù)接頭類型將焊接接頭分為四類:對(duì)接接頭、角接頭、T形接頭和對(duì)接接頭。對(duì)接接頭主要用于檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)中的焊接缺陷。角度探頭用于檢測(cè)單面和單面焊接缺陷,無(wú)須檢查橫向焊接缺陷。如果基材的厚度大于50mm,則不應(yīng)使用此方法。原則上,角度探針用于檢查焊縫兩側(cè)的整個(gè)焊縫。如果基材的厚度大于100mm,則必須檢查焊縫的兩側(cè)。如果條件允許,有必要檢測(cè)橫向焊接缺陷。要檢測(cè)焊縫一側(cè)的雙邊缺陷,至少定位兩個(gè)尖端和兩個(gè)角,并檢測(cè)正向和負(fù)向的橫向焊縫缺陷。其他附加條件包括:缺陷長(zhǎng)度測(cè)量作業(yè)中使用的測(cè)量方法包括相對(duì)靈敏度長(zhǎng)度測(cè)量,終點(diǎn)相對(duì)靈敏度長(zhǎng)度測(cè)量和絕對(duì)長(zhǎng)度測(cè)量。如果故障只有一個(gè)波長(zhǎng),則使用相對(duì)靈敏度長(zhǎng)度方法測(cè)量誤差讀數(shù),并沿著焊縫的長(zhǎng)度左右旋轉(zhuǎn)探針,以便故障回波從最高點(diǎn)開始。斷點(diǎn)的回波和dB值在故障的兩端減小到指定值,因此,探頭上兩點(diǎn)之間的距離被假定為誤差讀數(shù)的長(zhǎng)度。當(dāng)誤差具有多個(gè)波高點(diǎn)時(shí),使用相對(duì)終點(diǎn)靈敏度測(cè)量方法來(lái)測(cè)量誤差指示的長(zhǎng)度。將樣本移離斷層兩端的波的最后一點(diǎn),并將波高降低到指定的dB值。在這種情況下,探頭兩點(diǎn)之間的距離對(duì)應(yīng)于故障的指定長(zhǎng)度。當(dāng)故障回波很小并且認(rèn)為故障檢測(cè)器的長(zhǎng)度是必需的時(shí),通常使用絕對(duì)的方法來(lái)測(cè)量傳感器的長(zhǎng)度。角焊縫和T形焊縫缺陷通常是使用斜探頭在條帶上檢測(cè)到的。對(duì)于探傷級(jí)別,應(yīng)將其包括在A級(jí)探傷中;對(duì)于T形焊縫,可使用翼形橋上的直探頭來(lái)檢測(cè)損壞,以準(zhǔn)確確定其未完全扎根的寬度。[6]對(duì)于小于20mm的機(jī)翼,可以使用直的雙晶探頭,尤其是當(dāng)隔音板平行于焊縫邊緣的長(zhǎng)度時(shí)。

對(duì)于X射線焊接方法,必須考慮輻射源和用于透射X射線檢查的膠片的幾何布置。射線照相錯(cuò)誤的幾何定位可分為四種類型:單層透射,雙層透射,多向透射和軌道全景透射。在放射線源和膠片之間旋轉(zhuǎn)探傷區(qū)。輻射源與工作表面之間應(yīng)保持一小段距離,薄膜固定在零件上。這種布置的主要條件是將輻射源放置在房間的前面,并且在輻射源和房間之間沒(méi)有其他障礙。它適用于外徑大于89mm且不打內(nèi)壁的腔密封圓柱形零件。當(dāng)檢測(cè)到這種類型的缺陷時(shí),必須在通過(guò)雙壁的厚度將梁固定到梁的一側(cè)上檢測(cè)薄膜。此布置適用于直徑小于89mm的管道以及類似條件。輻射穿過(guò)雙壁,同時(shí)對(duì)上下壁進(jìn)行拍攝以檢測(cè)錯(cuò)誤。本發(fā)明涉及通過(guò)將膜放置在圓形部分的外表面上并將輻射源放置在內(nèi)孔的中心來(lái)平移膜的方法。

焊縫表面缺陷的無(wú)損檢測(cè)。磁粉探傷廣泛用于檢測(cè)鐵磁材料(如鋼焊接)。表面和表面缺陷(裂紋、中間層、插入物、褶皺、孔等)。磁場(chǎng)測(cè)試的基本原理是,當(dāng)鐵磁性材料被磁場(chǎng)強(qiáng)力磁化時(shí),如果材料表面或垂直于磁場(chǎng)方向的附近存在任何缺陷,則磁場(chǎng)線會(huì)溢出并造成磁場(chǎng)的損失。如果將磁性粉末或磁性懸浮液施加到可滲透磁場(chǎng)上,逸出的磁場(chǎng)將吸引磁性粉塵并顯示出缺陷的痕跡。磁粉故障檢測(cè)在感應(yīng)材料的表面上具有最高的靈敏度,并且隨著缺陷聚集深度的增加,其靈敏度會(huì)迅速降低。此外,磁粉測(cè)試僅適用于檢測(cè)鐵磁材料中的表面和近端缺陷,不適用于檢測(cè)奧氏體不銹鋼和不銹鋼零件鋁鎂合金中的表面和近端缺陷。這些材料的表面缺陷只能用于其他測(cè)試方法(如液體滲透)。

液體滲透率缺陷技術(shù)解決了檢測(cè)通過(guò)檢測(cè)磁性顆粒缺陷不能滿足的誤差的問(wèn)題。它使用熒光綠色或滲透性紅色,并具有良好的滲透性基本原理以減少間隙(如裂縫)。處理后會(huì)出現(xiàn)裂紋擴(kuò)大的跡象,例如滲透和清潔。通過(guò)目視檢查并正確評(píng)估錯(cuò)誤的程度和性質(zhì)。[7]

2.4 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)

與常規(guī)的鋼筋混凝土相比,預(yù)應(yīng)力混凝土具有獨(dú)特的特性。它使用牽引桿來(lái)構(gòu)造具有內(nèi)部應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力電纜是關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)元素,其沖擊或跌落與張力直接相關(guān)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性、使用性、耐久性和工程實(shí)踐表明:鋼筋電纜嚴(yán)重?fù)p壞所引起的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損壞是無(wú)法彌補(bǔ)的。由于其他因素(例如混凝土爬坡器)而引起的應(yīng)力變化會(huì)發(fā)生變化,并且隨著電纜內(nèi)部應(yīng)力的變化,相同的滑動(dòng)速度也會(huì)發(fā)生變化。故很難在應(yīng)力、環(huán)境、負(fù)載等不同條件下進(jìn)行劃分。當(dāng)前,在服務(wù)設(shè)施中評(píng)估混凝土的方法,檢測(cè)技術(shù)正在迅速發(fā)展。我們從通常的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試階段轉(zhuǎn)移到評(píng)估結(jié)構(gòu)的整體操作性能,轉(zhuǎn)向本地?fù)p壞數(shù)據(jù)和合并本地?cái)?shù)據(jù)的新階段。

3 橋梁安全評(píng)價(jià)

3.1 橋梁安全的耐震評(píng)價(jià)

據(jù)統(tǒng)計(jì),世界上每年有數(shù)百萬(wàn)次地震,但其中大多數(shù)是人類無(wú)法感受到的小地震。只有大于5級(jí)(請(qǐng)參閱地震強(qiáng)度)的強(qiáng)烈地震才可能導(dǎo)致災(zāi)難,每年平均發(fā)生10次以上。近年來(lái),在許多受地震影響的國(guó)家(例如日本和美國(guó)),對(duì)大橋進(jìn)行了地震勘測(cè)。中國(guó)在研究在地震災(zāi)區(qū)天津郊區(qū)修建的細(xì)長(zhǎng)混凝土索橋的抗震性能中得出橋梁地震破壞的直接原因是:①在強(qiáng)烈地震期間,地理和地貌發(fā)生了巨大變化(裂紋、裂縫等),河床將在兩側(cè)滑動(dòng)。定向到河流中心,橋梁結(jié)構(gòu)損壞。②地震當(dāng)河床中的沙子液化時(shí),基礎(chǔ)可能會(huì)損壞,橋柱基礎(chǔ)會(huì)明顯松動(dòng)或不均勻。③在地震慣性作用下,橋梁結(jié)構(gòu)某些部位的內(nèi)力或位移超過(guò)了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,且材料的強(qiáng)度能夠承受極限,造成各種程度的破壞。

影響橋梁工程抗震能力的因素是結(jié)構(gòu)的地震風(fēng)險(xiǎn)和易損性。以前的地震破壞預(yù)測(cè)方法可估算地震影響下建筑物的破壞和損失,但無(wú)法評(píng)估該屬性以及物體的抗震能力;通常只考慮某些地震活動(dòng)的影響,而沒(méi)有充分考慮其他潛在的地震風(fēng)險(xiǎn);無(wú)法比較不同結(jié)構(gòu)的建筑物之間的地震差異。[5]

對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的評(píng)估是對(duì)橋梁易受地震引起的破壞的評(píng)估。例如,雷俊清提出了地震破壞脆弱性的概率評(píng)估方法,并討論了影響變形和強(qiáng)度兩類的25個(gè)關(guān)鍵因素。任寶雙提出了一種評(píng)估簡(jiǎn)單鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的綜合方法,開發(fā)了其分類等級(jí)指標(biāo)體系,測(cè)量了混凝土的裂縫寬度(彈性開裂和電纜開裂)以及混凝土的腐蝕速率面積和鋼的腐蝕、級(jí)別(如果保護(hù)層脫落)、強(qiáng)度、安全性(即承載能力)和可用性。[8]

3.2 橋梁安全的荷載評(píng)價(jià)

對(duì)于橋梁的靜載荷測(cè)試,常規(guī)貨車通常使用裝載設(shè)備,例如大型卡車、拖車、自卸車、油輪和建筑機(jī)械;也有單軸或多軸貨物拖車和自行式車輛。測(cè)量橋梁自然振動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)方法有三種類型[9]:第一類是通常用來(lái)激發(fā)橋梁的突然加載和卸載方法,例如跳躍、掉落、撞擊和小型火箭。第二類的工作使用特殊的軸向電液慣性振動(dòng),以可調(diào)節(jié)的頻率點(diǎn)火或進(jìn)行共振測(cè)試。第三類使用脈沖信號(hào)測(cè)試和分析,使用記錄器在空載電橋上記錄隨機(jī)脈沖信息,然后使用信號(hào),最終由處理器執(zhí)行頻譜分析,獲得多種模式的唯一值。

3.3 橋梁安全的河川耐洪能力評(píng)價(jià)

洪水期間對(duì)梁結(jié)構(gòu)的主要破壞體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:橋柱的磨損、滑溜、沉陷和嚴(yán)重的基礎(chǔ)坍塌。由于河流的突然流動(dòng),圓錐形的斜坡、墻壁、堤防和其他輔助結(jié)構(gòu)坍塌并失去了功能。當(dāng)橋梁開口不提供洪水流量時(shí),山頂?shù)目焖倭鲃?dòng)會(huì)導(dǎo)致橋梁甲板的洪水泛濫,強(qiáng)大的水力作用會(huì)破壞上部結(jié)構(gòu)如欄桿、甲板、蓋板、支柱甚至主梁等結(jié)構(gòu)。由于漂浮物體和安裝在河中的船只的碰撞,導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性喪失。如果結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大于或等于有害作用,則該結(jié)構(gòu)是安全可靠的。否則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)故障。為了減少對(duì)洪水橋的影響,有必要使洪水破壞的強(qiáng)度、橋梁的抵抗機(jī)制的特性、洪水的最小強(qiáng)度和集中度最小化,并提高抗洪能力。雙方之間的密切協(xié)調(diào)是應(yīng)對(duì)洪災(zāi)的可行方法。

3.4 土石流橋梁安全評(píng)價(jià)

由于強(qiáng)烈的水流脈沖,與河床接觸的表面上的土壤以及巖石的不規(guī)則性,可能在河床中發(fā)生侵蝕。沖積巖通過(guò)后,河流的表面將被嚴(yán)重侵蝕,這可能在山谷的兩側(cè)形成斜坡。當(dāng)空心地面塌陷到淹沒(méi)的巖石中時(shí),地下的空心地面和巖石隨著石頭的通過(guò)而加深并加寬。但是,流入山谷的沖積巖會(huì)流動(dòng),當(dāng)脫水后,它會(huì)在山谷中凍結(jié)并停滯。這些暫時(shí)積聚的沖積巖石會(huì)隨著雨水的回收而再次下沉。[10]

在一個(gè)平坦的流域中,河流的上游經(jīng)常發(fā)生大規(guī)模的滑坡,形成了巖石土壤和沙質(zhì)物質(zhì)的來(lái)源,并且沒(méi)有防止巖石出現(xiàn)的保護(hù)措施。 因此,泥石流從山谷口流出多次,積聚在扇形區(qū)域,并覆蓋了地球山谷中的巖石,河流的流動(dòng)可通過(guò)其范圍來(lái)評(píng)估和規(guī)劃。通常,適合土壤流和巖石堆積的土地的坡度應(yīng)約為3°或更小。但是,在土壤形成和巖石堆積之后,蓄能器葉輪的坡度可能會(huì)超過(guò)5°。因此,當(dāng)發(fā)生土壤和巖石流動(dòng)時(shí),隨后的斜坡會(huì)繼續(xù)流過(guò)初始積聚風(fēng)扇。葉輪邊緣的斜度可以為15°或更大。根據(jù)上述土石流產(chǎn)生的原因和相關(guān)特性,可以計(jì)算橋梁的土石流阻力。

4 工程實(shí)例分析

4.1 橋梁概況

AB涌A橋位于橋中北路38號(hào)。它的總長(zhǎng)度為1 760m,寬度為23m,兩車道設(shè)計(jì)。橋的兩側(cè)均為非機(jī)動(dòng)車道。橋梁線長(zhǎng)920m。橋梁主干具有3 650m的全新美觀創(chuàng)新型覆蓋范圍。橋上有88個(gè)交通信號(hào)燈和702個(gè)交通信號(hào)燈。橋的兩端由清澈的濱河大道兩側(cè)相連,北部和南部由鐵路橋和九庫(kù)河上的橋相連,形成了美麗的景觀。橋梁的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施將由石柱和在現(xiàn)場(chǎng)澆筑的鋼筋混凝土制成。橋的所有六根支柱都組合在一起。有錨柱橋梁的一根柱子被摧毀,只有六根受到影響的橋柱被破壞,而另一根柱子沒(méi)有受到破壞。[11]上層建筑必須具有雙曲拱的形狀。鋼筋混凝土拱的肋骨是橋面板的骨架。純混凝土的拱形波浪將安裝在拱形的肋骨上,以形成橋梁。擋板和支架的上端有中空孔。橋的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 橋梁結(jié)構(gòu)圖

為了根據(jù)橋梁的實(shí)際情況和業(yè)主的要求確保橋梁的安全,應(yīng)定期檢查橋梁,全面評(píng)估橋梁的一般技術(shù)條件,并確定造成橋梁的原因。對(duì)相關(guān)的維護(hù)、修理、加固和擴(kuò)展工作進(jìn)行分析并提供建議。測(cè)試內(nèi)容如下:

(1) 檢查橋面結(jié)構(gòu):地板層的縱向和橫向坡度是否光滑,是否有裸露的薄膜、骨頭、疏松的骨料、油浸、裂縫(網(wǎng)狀裂縫、縱橫裂縫)、孔洞、洞穴、波浪和不滲透層的滲透。它是平坦的、筆直的、柔性的,還是異常變形的、破裂的、塌陷的、漏水的,防撞壁和防撞柱是否完整、可靠、完好無(wú)損、無(wú)裂紋,還是折斷、松動(dòng),零件損失、腐蝕、剝落等。人行道完好無(wú)損還是存在嚴(yán)重的裂縫(整齊的裂縫、垂直和水平裂縫)、破裂、不完整、塌陷。

(2) 檢查鋼筋混凝土梁主體:梁的末端和底面是否損壞。如果混凝土有裂縫,則是水滲入、蜂窩、空心、剝落、鐵銹,還是由于堿性骨料的反應(yīng)而導(dǎo)致全部裂縫。混凝土是否破裂、損壞或腐蝕。[12]

(3) 檢查沉積物和地基:墻壁和地基是否滑、尖或浸沒(méi)。如果混凝土風(fēng)化、破裂、剝落或暴露。噴頭表面清潔,水已滲入延伸部分。圓錐體的坡度完好無(wú)損,接頭掉落,切割的零件松動(dòng)或缺失,形成裂紋。

(4) 支撐測(cè)試:支撐是否受到腐蝕、老化、位移等的影響。

(5) 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集、分類和核對(duì);

(6) 必須根據(jù)測(cè)試結(jié)果評(píng)估橋梁的技術(shù)狀況。評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)分為五個(gè)級(jí)別:A(好),B(好),C(好),D(不合格)和E(危險(xiǎn))。

4.2 橋梁常規(guī)定期檢測(cè)

4.2.1 橋面系檢測(cè)

檢查橋面系統(tǒng)的各個(gè)組成部分并發(fā)現(xiàn)以下主要病害:欄桿斷裂、泄漏和腐蝕;橋面板后部的擴(kuò)展連接已關(guān)閉。地板損壞;垃圾堆在橋的甲板上。具體病害見表1和圖2、圖3。

表1 橋面系病害表

圖2 橋面破損

圖3 北側(cè)伸縮縫堵塞

4.2.2 上部結(jié)構(gòu)檢測(cè)

通過(guò)對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件檢測(cè),發(fā)現(xiàn)主要病害,如圖4所示。

圖4 底板蜂窩麻面

4.2.3 下部結(jié)構(gòu)檢測(cè)

通過(guò)對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)各構(gòu)件檢測(cè),發(fā)現(xiàn)如下主要病害:橋臺(tái)存在開裂下沉;橋臺(tái)基礎(chǔ)存在掏空。具體病害見表2和圖5、圖6。

表2 下部結(jié)構(gòu)病害表

圖5 橋臺(tái)開裂下沉

圖6 橋臺(tái)基礎(chǔ)掏空

4.3 BCI評(píng)定

從結(jié)構(gòu)病害嚴(yán)重程度分析,如按BCI進(jìn)行評(píng)定,本橋得分為85.50,為B類橋。

4.3.1 全橋評(píng)分

見表3。

表3 AB涌5#支涌分涌橋BCI評(píng)定表

4.3.2 線路評(píng)分

見表4。

表4 線路BCI評(píng)定表

4.3.3 構(gòu)件扣分

見表5～表7。

表5 橋面系BCI扣分

表6 上部結(jié)構(gòu)BCI扣分

表7 下部結(jié)構(gòu)BCI扣分

4.4 分析及建議

進(jìn)行外部檢查后,橋梁的主要病害有:兩側(cè)防護(hù)欄桿出現(xiàn)裂縫,柱子損壞,橋面甲板上的橫向裂縫,橋墩右側(cè)的穿透性裂縫,橋面甲板的損壞,損壞主甲板下板。

4.4.1 分析病害的原因

防撞墻的滲透和腐蝕是由于施工不當(dāng)引起的。施工期間防撞墻層的厚度不足5 cm,不符合設(shè)計(jì)和規(guī)格要求,并且在日常使用中防撞墻碰撞很容易破裂。外部環(huán)境的腐蝕和損壞會(huì)導(dǎo)致鋼筋損失,裸露的鋼筋會(huì)腐蝕外部空氣并腐蝕鋼。

屋頂?shù)某兄啬芰Σ蛔愫蜆?gòu)造不足會(huì)導(dǎo)致支柱斷裂和下沉。在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中,由于橋梁荷載計(jì)算不完全,導(dǎo)致施工過(guò)程中地板支座調(diào)整不均勻,進(jìn)而導(dǎo)致橋梁的部分承載力失穩(wěn),同時(shí),由于后續(xù)操作中的不及時(shí)維護(hù),橋柱坍塌沉沒(méi)。[13]

放置在梁下部的蜂窩所形成的表面是由于結(jié)構(gòu)不當(dāng)引起的。蜂窩混凝土表面是橋梁施工中的常見現(xiàn)象。蜂窩孔表面的外觀取決于混凝土在施工過(guò)程中的不適當(dāng)振動(dòng)以及混凝土顆粒的水平,因此,不良的對(duì)齊方式可能會(huì)導(dǎo)致澆筑過(guò)程中發(fā)生絕緣,并在梁的底部塌陷時(shí)形成孔。

橋面由于人為因素和混凝土老化而損壞;橋面甲板的損壞是由于在操作過(guò)程中負(fù)載過(guò)大所致。由于橋梁的浮雕,該橋是該地區(qū)最重要的運(yùn)輸橋之一。會(huì)有超載的車輛,這會(huì)損壞橋梁。

4.4.2 建議

提供以下建議,以總結(jié)測(cè)試結(jié)果、病害分析、結(jié)論和可用信息。

(1) 建議對(duì)橋梁進(jìn)行專項(xiàng)檢查,以確保加固設(shè)計(jì)科學(xué)合理。

(2) 及時(shí)清潔甲板表面并保持清潔和通行。

(3) 及時(shí)填充橋面的損壞部位和護(hù)欄的生銹部位。

(4) 及時(shí)填充柱底穿孔部位。

(5) 加強(qiáng)橋梁維修前的日常檢查,在緊急情況下,必須立即關(guān)閉交通。

5 結(jié) 論

本文從世界各國(guó)橋梁安全檢查技術(shù)的現(xiàn)狀入手,分析了橋梁健康檢查的內(nèi)容、常用方法和橋梁安全評(píng)估,揭示了橋梁安全檢查的內(nèi)容和方法,并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行了應(yīng)用分析。從上述分析中可以得出以下結(jié)論:

(1) 橋梁檢查可以準(zhǔn)確地測(cè)量橋面結(jié)構(gòu)、上層建筑和橋梁的破壞程度。

(2) 通過(guò)檢查橋梁,我們可以確定橋梁的性能和安全系數(shù),并對(duì)二者進(jìn)行分析以確定橋梁是否需要加固。

(3) 維修期間應(yīng)定期檢查橋面以及橋底。

橋梁是我們?nèi)粘＿\(yùn)輸系統(tǒng)中的重要設(shè)施,但是,許多預(yù)期壽命更長(zhǎng)的橋梁在正常運(yùn)行期間會(huì)遇到幾次危機(jī)。定期檢測(cè)使用中橋梁的健康狀況是防止事故發(fā)生并確保人員生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全的重要保證。為了能夠較早地識(shí)別以及定位橋梁存在的潛在損傷,需要對(duì)橋梁進(jìn)行長(zhǎng)期的健康檢測(cè)以及定期評(píng)估。