橋梁檢測及加固技術(shù)研究分析

黎 純

(湖南省交通科學(xué)研究院有限公司，湖南 長沙 410015)

1 橋梁檢測目的與內(nèi)容

1.1 橋梁檢測目的

(1)全面檢查橋梁使用狀況、破損情況，分析產(chǎn)生原因及其對(duì)橋梁性能、承載力影響，為橋梁維護(hù)加固提供依據(jù)；

(2)全面檢測橋梁狀況，并系統(tǒng)收集相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)資料，完善橋梁數(shù)據(jù)庫，為橋梁科學(xué)管理提供數(shù)據(jù)支撐。

1.2 橋梁檢測內(nèi)容

橋梁檢測內(nèi)容主要可以分為三個(gè)部分：橋面系與上、下部結(jié)構(gòu)，具體如表1所示。

綜上所述，橋梁檢測內(nèi)容眾多，每個(gè)項(xiàng)目均關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)安全問題，必須合理選擇檢測方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的科學(xué)評(píng)定與養(yǎng)護(hù)、維修。

2 橋梁檢測及加固技術(shù)研究

2.1 橋梁檢測技術(shù)

(1)檢測要求

根據(jù)規(guī)范可知，橋梁檢查主要可以分為三級(jí)，具體要求如下：①經(jīng)常檢查：主要采取目測方式，檢查評(píng)定各部位缺損情況；②定期檢查：需開展全方位的檢查工作，包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件材質(zhì)檢測、荷載試驗(yàn)等等，根據(jù)檢測結(jié)果合理制定養(yǎng)護(hù)管理計(jì)劃；③特殊檢查：檢查目的為查明橋梁破損程度、原因，并進(jìn)一步評(píng)定橋梁技術(shù)狀況。

(2)檢測技術(shù)

截止目前為止，橋梁檢測技術(shù)呈現(xiàn)為多元化發(fā)展態(tài)勢，可分為無損/半損檢測法、綜合檢查法和荷載試驗(yàn)。

對(duì)于混凝土橋梁而言，在進(jìn)行混凝土強(qiáng)度、內(nèi)部缺陷檢測時(shí)，主要以前三種方法為主，尤其是無損檢測技術(shù)憑借著結(jié)構(gòu)損傷很小或沒有損傷的優(yōu)勢，得到了廣泛應(yīng)用；在所有檢測方法中，荷載試驗(yàn)較為客觀，且可以反映真實(shí)情況，其包括靜力荷載試驗(yàn)和動(dòng)力荷載試驗(yàn)。

表1 橋梁檢測內(nèi)容

①混凝土橋梁外觀缺陷檢測技術(shù)：常規(guī)檢測中，主要采用鋼尺、相機(jī)等設(shè)備，人工觀測、記錄，此方法較為簡單，但是需耗費(fèi)大量人力、物力；近些年無損檢測技術(shù)在此領(lǐng)域也得到了一定發(fā)展，主要是利用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)橋梁外觀數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，分析是否存在裂縫及其他缺陷，如：無人機(jī)承載熱成像系統(tǒng)檢測，效率高、結(jié)果精確。

②混凝土橋梁內(nèi)部缺陷檢測技術(shù)：常用方法包括超聲法、沖擊回波法，其各有優(yōu)缺點(diǎn)，超聲法技術(shù)較為成熟、設(shè)備輕巧，可用于橋梁樁基、承臺(tái)、橋墩、蓋梁相關(guān)檢測工作，但是不適用于大體積混凝土、高配筋率結(jié)構(gòu)；沖擊回波法在預(yù)應(yīng)力混凝土壓漿密實(shí)度檢測中應(yīng)用效果顯著。

③普通鋼筋銹蝕檢測技術(shù)：包括物理、化學(xué)法兩種，前者主要有射線法、聲發(fā)射法、紅外熱線法；后者有電位法、交流阻抗法、混凝土電阻率法等。

④體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束缺陷檢測技術(shù)：這是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁必須檢測的項(xiàng)目，主要檢測內(nèi)容與技術(shù)如表2所示。

⑤力學(xué)及幾何特性檢測：a.強(qiáng)度：鉆孔取芯法、回彈法、超聲-回彈綜合法、拔出法等；b.結(jié)構(gòu)應(yīng)力：應(yīng)力釋放法；c.變形：荷載試驗(yàn)下安裝接觸式撓度計(jì)進(jìn)行測量，基于數(shù)字圖像技術(shù)的橋梁撓度測量。

表2 體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束缺陷檢測技術(shù)

2.2 加固方法

(1)被動(dòng)加固技術(shù)

此方法主要是通過使用補(bǔ)強(qiáng)材料被動(dòng)受力，具體方法包括：①增大截面法：通過增大構(gòu)件截面尺寸、增加受力鋼筋，有效提高結(jié)構(gòu)承載力，可用于小跨徑T梁、π形梁或板梁；②粘貼鋼板法：主要用于受拉區(qū)、抗剪薄弱位置，增加結(jié)構(gòu)剛度，適用于原結(jié)構(gòu)配筋過少、構(gòu)件抗彎/抗剪/抗壓能力較差的情況；③粘貼纖維復(fù)合材料法：主要用于混凝土結(jié)構(gòu)薄弱部分，其強(qiáng)度高、重量輕，適用情況與粘貼鋼板法基本一致。

(2)主動(dòng)加固法

此種方法主要是通過改善原結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)實(shí)現(xiàn)加固補(bǔ)強(qiáng)，具體包括以下兩類方法：①預(yù)應(yīng)力主動(dòng)加固法，包括體外預(yù)應(yīng)力加固、高強(qiáng)復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固以及有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力加固；②改變結(jié)構(gòu)體系加固法，包括增加斜撐、簡支轉(zhuǎn)連續(xù)、增設(shè)(更換)大邊梁、斜拉索結(jié)構(gòu)以及增強(qiáng)橋梁整體性加固法。

(3)混凝土裂縫處理方法

本文將混凝土裂縫處理方法單獨(dú)列出進(jìn)行分析，其是混凝土橋梁常用處理方法，是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性的重要措施，主要修補(bǔ)措施包括三種，具體如表3所示。

表3 混凝土裂縫修補(bǔ)措施

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

本文以某預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁橋?yàn)槔归_分析，此橋梁全長298.65 m，跨徑布置為11×25.4 m，橋梁鋪裝為水泥混凝土，下部采用柱式墩，樁基礎(chǔ)。此橋梁運(yùn)營多年，目前已經(jīng)出現(xiàn)了諸多缺陷、病害，對(duì)其進(jìn)行全方位的檢測評(píng)價(jià)，并制定科學(xué)的加固處理方法，具有必要性和緊迫性。

3.2 橋梁檢測情況

(1)橋面系及附屬結(jié)構(gòu)

①人行道欄桿破損嚴(yán)重、混凝土碳化，鋼筋外露銹燭；②橋面鋪裝存在坑槽、網(wǎng)裂、混凝土剝落、露筋等病害；③橋面縱、橫向裂縫；④橋面板防水層斷裂滲水。

(2)上部結(jié)構(gòu)

①梁及橫隔板：全橋橫隔板混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕題；T梁梁體混凝土掉塊、露筋，存在孔洞；

②支座：部分支座老化、受力變形、破損；

③混凝土強(qiáng)度、碳化狀況檢測：采用回彈法，結(jié)果顯示9片T梁的混凝土強(qiáng)度推定值最小值44.8 MPa。

(3)下部結(jié)構(gòu)

①橋臺(tái)：11#橋臺(tái)錐坡多處裂縫；

②蓋梁：4#墩上蓋梁水漬，2#、5#鋼筋外露銹蝕；

③柱：墩柱與系梁結(jié)合部位存在多處裂縫，混凝土鈣化、脫落、掏空、鋼筋外露銹蝕，利用鋼筋探測儀檢測顯示，柱豎向鋼筋布置間距存在較大差異，混凝土保護(hù)層厚度由18～61 mm，變化幅度大；回彈法檢測顯示，18根柱混凝土強(qiáng)度推定值最小值16.2 MPa；

④系梁：墩柱與系梁結(jié)合部混凝土脫落、掏空、強(qiáng)度薄弱，系梁露筋銹蝕，回彈法檢測顯示，9根系梁混凝土強(qiáng)度推定值的最小值10 MPa；

⑤樁及基礎(chǔ)：樁與系梁結(jié)合部位存在掏空、剝落以及強(qiáng)度低的情況，樁基礎(chǔ)沖刷嚴(yán)重，底部混凝土剝落；回彈法檢測顯示，18根樁混凝土強(qiáng)度推定值的最小值10.6 MPa。

3.3 橋梁檢測技術(shù)評(píng)定

根據(jù)規(guī)范評(píng)定，本橋?qū)儆谒念悩蛄海鞑考u(píng)類表見表4。

表4 各部件評(píng)類表

3.4 橋梁加固技術(shù)

根據(jù)本橋梁檢測評(píng)定情況，必須對(duì)舊橋進(jìn)行加固改造：(1)橋梁上部主要承重構(gòu)件缺陷較多，建議上部結(jié)構(gòu)拆除重建，完全消除舊橋安全隱患；(2)橋梁下部結(jié)構(gòu)問題，本次決定采用鋼筋混凝土墩臺(tái)套箍加固法，部分墩臺(tái)損壞不嚴(yán)重部位可在墩身設(shè)置幾道圍帶的方法，獲得一定的加固效果。

4 結(jié) 語

綜上所述，為保證橋梁正常運(yùn)營，做好各項(xiàng)檢測評(píng)價(jià)工作十分重要，具體需根據(jù)橋梁實(shí)際情況選擇合適的檢測方法，包括目測法、鉆芯法、超聲法、沖擊回波法、雷達(dá)法以及更為先進(jìn)的紅外熱線法、圖像識(shí)別方法等等。通過獲得精確的橋梁檢測結(jié)果，可為橋梁評(píng)定提供可靠依據(jù)，并由此合理選擇加固方法，為橋梁安全運(yùn)營奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。