桥梁检测技术研究及未来发展方向

【摘要】对桥梁结构进行检测是确保桥梁安全运营的必要手段，在现阶段，通常采用综合分析法、基于病害调查经验评定方法、荷载试验法及分析计算法四类方法对桥梁的耐久性及承载能力进行评定，而桥梁检测技术主要分为外观检测，混凝土强度、缺陷及损伤检测，钢筋锈蚀及保护层厚度检测与承载能力检测。本文主要对桥梁检测技术进行了分析，并提出了对桥梁检测技术未来发展的建议。

【关键词】桥梁；检测技术；工程应用

1、桥梁工程检测概况

1.1桥梁工程检测的必要性

当今，我国进入公路交通事业高速发展期，已建公路桥梁达71.34万座，每年还有大量新建桥梁投入使用。为了确保新桥的施工质量及旧桥的运营安全，对桥梁工程进行检测是非常重要的工作环节。通过试验检测，我们可以有效规避在建桥梁施工过程中的质量问题，确保成桥的几何线型及受力情况达到设计要求。另外，对于运营期的桥梁，可以对桥梁当前的安全状况进行评估，有利于我们采取有效的预防性养护措施及必要的维修加固来确保桥梁的运营安全。

1.2影响桥梁安全的主要因素

桥梁工程在施工完成投入运营以后，经过多年的使用会遭受很多种损害，最主要的损伤来自于常年过往的车辆，过重的承载负担往往会加速桥梁的老化，影响桥梁的承载能力及使用年限，甚至会影响桥梁的结构安全性。另外，一些不可抗拒的自然因素如地震、风暴、洪涝等都会对桥梁造成严重损坏。

2、评定桥梁的方法

在现阶段，评定桥梁承载能力的方法主要有综合分析法、基于病害调查经验评定方法、荷载试验法及分析计算法四种方法。

2.1综合分析法

综合分析法是在对桥梁进行检测的基础上，通过无损检测，来测定桥梁混凝土的碳化深度、电阻率、氯离子含量、混凝土强度以及结构混凝土中的钢筋腐蚀程度等指标，然后来验算桥梁结构折减后的承载力，通过对结构裂缝及计算结果进行分析，来综合评定结构材料的耐久性。

2.2基于病害调查经验评定方法

具有丰富检测经验的桥梁试验检测人员，通过对桥梁进行检测，明确桥梁的基本状况及损伤情况，并依据《公路养护技术规范》来分析桥梁产生损伤及缺陷的原因，对桥梁的损伤情况进行综合评定，这种评价方法就是基于病害调查经验的评定方法。这种评价方法的评价结果是进行桥梁养护、维修及加固的重要依据。

2.3荷载试验法

采用综合分析法及基于病害调查经验评定方法通常只能对桥梁进行初步评定，如果要进一步对桥梁状况进行深入评定，尤其是针对大跨径的桥梁就需要采用荷载试验法，利用荷载试验法能够明确桥梁的实际承载能力和工作状态。由于荷载试验法的评价结果直接可靠，在桥梁质量评定中也有较多应用。荷载试验可分为静载试验与动载试验两种，静载试验主要用来评定桥梁的结构工作性能，而动载试验则主要用来评价桥梁的结构动力性能。荷载试验法通常要用到较多的人力物力，一般是采用车辆加载方式来测定桥梁的主梁挠度及应变，通过将理论计算值与实测值进行对比分析，来判断桥梁的实际承载能力。

2.4分析计算法

分析计算法是一种比较前沿的分析方法，主要是结合桥梁的结构尺寸、外观缺陷、承受的荷载及材料性能，来计算桥梁的承载能力。随着计算机技术在桥梁工程中应用的发展，目前可以利用计算机进行模型模拟，采用有限元分析软件来计算桥梁的实际承载力。采取该种方法首先要编制有限元程序，然后调查桥梁状况，根据桥梁的实际情况确定桥梁的边界条件，加载工况，采用分级加载计算，最后根据计算结果对桥梁的承载力进行评定。

3、桥梁工程检测技术分析

3.1外观检测技术

外观检测技术主要是检测人员利用测量工具通过目测来检测结构物表面的一些常见病害。对于桥梁下部结构，外观检测主要内容包括支座的剪切变形，破损，位移，脱空等；墩身结构异常变形，混凝土蜂窝麻面，破损露筋等；基础，承台的冲刷侵蚀破损，脱空，沉降等。对于上部结构，外观检测主要内容包括主梁混凝土表面的蜂窝麻面，破损剥落，露筋锈蚀，渗水等；桥面铺装的平整度，裂缝，坑槽等，其他还包括人行道护栏破损锈蚀，残缺，排水设施堵塞等方面。

3.2混凝土强度、缺陷及损伤检测

1.混凝土强度的检测主要采用回弹法和取芯法。回弹法具有方便快捷，测区选取灵活，对结构没有损伤的优点，但其测试精度相对取芯法较低。回弹法主要利用回弹仪对选取的满足规范要求的测区进行弹击来测定结构的混凝土强度。取芯法具有直观精确的优点，但其会对混凝土结构造成损害，使用取芯法后应及时对结构造成的损伤进行修复加固。取芯法主要对混凝土钻孔取样，然后通过强度试验来确定混凝土的强度值。

2.混凝土缺陷、损伤检测主要利用超声法检测。超声法主要是通过对超声波在混凝土传播过程中的速率、波幅及主频率等参数变化情况进行统计分析，来得到混凝土内部的缺陷及损伤的位置、范围、深度、厚度等参数。超声波检测技术具有很高的灵敏度和准确度，即便是材料内部很小的缺陷都可以检测出来，而且方便快捷，效率高成本低，使用非常方便安全。

3.3钢筋锈蚀及保护层厚度检测

1.钢筋锈蚀主要采用电位法，其原理是利用钢筋在锈蚀过程中化学反应产生的电位差来判定钢筋的锈蚀程度。电位法测钢筋锈蚀度与混凝土的保护层厚度没有关系，在结构使用阶段任何时期都能有效检测钢筋锈蚀度，但其对于盐碱环境下的混凝土结构不具备适用性。

2.保护层厚度检测

保护层厚度主要采用电磁法无损检测。其原理是利用钢筋对仪器探头产生的电磁场磁力线的改变来测量钢筋在混凝土中的位置及尺寸，其对钢筋直径的测量值能精确到毫米。保护层厚度的检测应根据结构设计选取承重构件的主要受力部位并且应根据现场情况对测量值进行修正。

3.4承载能力检测

1.桥梁静载试验是根据桥梁结构的最不利位置（一般包括主梁最大正弯矩及墩顶最大负弯矩截面位置）来放置加载车辆，通过加载后对埋设的静载应变仪器和主梁挠度测量可以直接得到真实的桥梁结构承载力数值，将实测数值与计算得到的理论数值进行对比分析，来明确桥梁结构是否存在安全问题，从而对桥梁的性能进行评价和定位。

2.桥梁动载试验是为了测量桥梁结构在车辆移动荷载和冲击荷载作用下的承载能力。通过自然环境随机状况或者在桥面进行跑车，制动，跳车等加载方法，对桥梁结构施加外部激励，结合埋设的动载测试仪器来测量桥梁结构的频率、模态等动力特性参数，最后对比理论计算得到的桥梁动力学特性来评定桥梁承受动荷载的能力。

4、桥梁工程检测技术的未来发展方向

随着科学技术的快速发展，桥梁检测技术必然会不断取得进步，一些创新性的检测技术将会应用到桥梁检测中来。比如，我们可以利用互联网技术来实现对桥梁检测数据的共享，对相近的桥梁结构安全问题进行类比分析；对于新建桥梁可以预先埋设的检测仪器结合分析软件通过网络传输远程对桥梁运营期的结构受力状态进行监测及预警；对于高墩大跨径不利于检测人员安全的外观检测项目，可以利用无人机进行外观拍摄结合分析软件对结构外观缺陷进行分析。

参考文献

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[2]王建华，孙胜江.桥涵工程试验检测技术.北京：人民交通出版社，2004.

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