第１ １卷 第６期 ２０１ １年 中 国水运 Ｖｏ１．１ １ Ｊｕｎｅ Ｎｏ．６ ２Ｏ１１ ６月 Ｏｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ 桥梁结构安全检测方法 王金辉 ，王桃芳 ，周娟玉 （１中铁十七局集团第一工程有限公司，山西太原０３００３２；２团风县公路段，湖北团风４３８８００） 摘要：随着人们对桥梁的质量和寿命的重视，桥梁结构的检测、评定、维修和加固已经成为国内外学术界、工程 界研究的重点之一。文中详细总结了桥梁结构安全检测的内容以及方法，并对这些方法进行了分析对比，为正确安 全评估和检测桥梁结构提供了有利的理论依据。 关键词：桥梁结构；材料检测；基础检测；上部结构检测 中图分类号：Ｕ４４６．２ 前言 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－７９７３（２０１ １）０６－０１９２—０２ 等级，再根据桥梁运营环境及有关单位的要求，进行必要的 荷载试验。 二、桥梁结构检测方法 １．材料缺损检测方法 随着桥梁建设的不断发展，桥梁结构的形式与功能日趋 复杂，人们对现代桥梁的质量和寿命越来越重视。经过长期 使用，桥梁结构难免会发生各种各样的损伤，据统计，我国 现有主要公路桥的１／３以上都存在结构性缺陷、不同程度的 桥梁缺损状况是指桥梁各部分结构及各构件材料、裂缝、 变形位移等缺陷的严重程度。它是衡量桥梁技术状况的重要 指标，是桥梁养护与管理部门联系桥梁养护维修需求，选择 养护维修对策，进行项目优先排序的主要依据。混凝土构件 中常见的缺损有裂缝、碎裂、剥落、蜂窝、空洞、环境侵蚀 和钢筋锈蚀等。 损伤和功能性失效的隐患。美国在１９８ １年调查可知，其公 路桥中有４０％以上均有不同程度的损坏；西德在１９７８年的 调查表明，在桥龄为２０－３０年的钢筋混凝上桥中，有８０％ 的上部结构至少有一处严重损伤，２４％的上部结构至少有一 处重要损伤，４６％的上部结构至少有一处中等程度损伤。而 预应力混凝土桥的损伤更为严重，近５０％的上部结构至少有 一（１）目视检查的辅助方法 众多构件普遍外漏的缺损，可借助于适当的工具或量具 等辅助设备进行目视检测。 （２）超声波探伤技术 用超声波脉冲速度法探查钢材、焊缝和混凝土中存在的 裂缝、空洞、夹渣和火灾损伤等。 （３）声波检测法 该法也是一般检查中常用的手段。用锤敲击构件听其声 音的差异来判断构件是否损坏，这是简便的人工检查方法。 （４）雷达检测技术 处重要损伤。因此，对桥梁结构的检测与评定，适时进行 维修与加固显得越来越重要。于是桥梁结构的检测、监测就 成为结构安全养护、正常使用的保证措施之一。如何对桥梁 结构进行质量检测和安全监测也已成为国内外学术界、工程 界研究的热点。今天的桥梁检测领域不仅包括成桥前的静载 和动载试验，还涵盖大量Ｉ１３桥的检测与维护。只有通过检测， 评价其使用可靠度、估计其使用寿命，才能为桥梁主管部门 的决策提供依据。 一、桥梁结构检测内容 桥梁结构的检测内容包括结构材料检测、地基基础检测 和上部结构检测。 结构材料检测包括：钢材的力学性能检测，砂、石、水 及水泥的检测；砂浆及混凝土的检测：断裂参数的检测；损 伤力学参数的测试。对于钢筋混凝土桥梁，其材料检测主要 包括结构构件材料（混凝土和钢筋）的强度、缺损和锈蚀情 况等，通常采用无损检测方法。 地基基础检测内容：地基承载力检测，沉井下降时的检 测；桩基检测；管柱检测。当发现墩台有沉降、倾斜、位移 时，一定要对地基进行探测。对己成桥的地基检测比较困难 和麻烦，可用触探和钻孔取样的方法，也可用荷载板试验， 常常只是接近基础原位对岩石地基，可在基岩的露头地点进 行检验。 上部结构检测涉及梁结构质量检测，支座与伸缩装置检 测；桥面及有关设施检测。一般先通过表观检测确定桥梁的 收稿１３期：２０１１－０４—０８ 使用脉冲雷达的电磁回波法能检测具有沥青覆盖层的混 凝土桥面板。 ２钢筋锈蚀检测 钢筋混凝土构件，是将钢筋置于混凝土中，利用混凝土 的高碱性，在钢筋表面形成一保护层，避免钢筋锈蚀。若保 护层因混凝土裂缝致使氧气、水汽侵入，变为氧化铁，即为 锈蚀。濒海地区的桥梁，若未加厚保护层，将因海水的侵蚀， 易使混凝土构件中的钢筋锈蚀，并造成构件的混凝土剥落， 破坏混凝土构件。钢筋混凝土构件中钢筋虽不易锈蚀，但若 发现锈蚀时，则该构件已严重破坏。所以桥梁检测时，钢筋 锈蚀为检测重点之一。 钢筋锈蚀是钢筋混凝土构件破坏的主要原因。钢筋锈蚀 时体积会膨胀，推挤混凝土，致使混凝土承受拉力而裂开剥 落，使钢筋暴露于大气中，加速生锈，并造成钢筋混凝土构 件的劣化。钢筋锈蚀后，钢筋断面面积将减少，强度降低， 作者简介：王金辉，男（１９８２一）中铁十七局集团第一工程有限公司工程师。 第６期 王金辉等：桥梁结构安全检测方法 １９３ 又促使混凝土进一步破损，并影响结构物的耐久性。 对钢筋锈蚀的评定技术可分为直接评定和间接评定两 种。 回弹法测定混凝土的质量由于操作简单，设备携带方便， 因此在国内外广泛应用于工业与民用建筑、桥梁工程和一般 构筑物混凝土强度的评定以及结构混凝土的匀质性评定。回 弹法不能反映混凝土内部的质量，在使用中有一定局限性， （１）钢筋锈蚀直接评定 １）电阻探测器技术和线性极化探测技术，这两种方法必 须在新结构施工中实施，不能用于旧结构。 ２）半电池电位测量法是通过与一己知的、并保持常量的 基准电池（半电池）的极电位相比较，能有效地测量混凝土 目前仅作为粗略测定短龄期混凝土构件强度的一种简便快速 的方法。但这种方法与超声波法综合使用时，对于提高测试 精度却有显著的效果。 超声波既可检测混凝土缺陷，又能检测混凝土强度。实 践证明，采用该法检测灌注桩混凝土的质量准确无误。但是 混凝土内超声波传播速度受许多因素影响，如混凝土内钢筋 配置方向影响、不同骨料及粒径影响、混凝土水灰比、龄期 中钢筋的极电位。但它只能说明钢筋是否可能锈蚀，而不能 提供锈蚀速率的数据。这种方法是唯一可用于现有结构直接 检测混凝土钢筋锈蚀的非破损技术。其设备简单，便于现场 原位检测，在钢筋混凝土结构耐久性评定中被广泛应用。 ３）重量损失法和截面损失法（或凹痕深度测量法）均需 在构件上截取己锈蚀钢筋的试件进行检测，都是局部破损试 验，而且仅表示局部的锈蚀率。 （２）钢筋锈蚀间接评定 １）用保护层测定仪检测钢筋的保护层厚度是否足够。目 前有关产品的探测深度达２２０￣２５０ｍｍ，精度为５％。 ２）测定混凝土电阻率。通常用四电极法测量，混凝土电 阻率与含水量有关，是控制钢筋锈蚀的因素之一，电阻率越 高，锈蚀电流就越弱。 ３）测试混凝土中氯离子的含量。 ４）测试混凝土碳化深度。是用２％酚酞酒精溶液喷洒在 混凝土的新鲜断口处，ＰＨ＞１０时显示红色，说明未碳化； ＰＨ＞１０时保持无色，说明已碳化。若碳化深度到达钢筋部 位，混凝土失去保护作用，则钢筋可能被锈蚀。 ５）气透性检测。主要用于原位评定混凝土对碳化和有害 离子侵蚀的抵抗力，从而间接评定钢筋锈蚀的可能性。 ３．桥梁结构的动力响应检测法 结构在各种激励下的动力响应是其整体状态的一种度 量。由于结构的质量、刚度和阻尼特性在结构损伤而发生病 害时会因此而改变，其动力响应也必将发生变化，这种变化 可以通过振动测试方法得到。近十几年来，人们对利用试验 模态分析技术进行结构安全评估的方法开展了广泛深入的研 究，提出了动力响应检测的振动模态法、动力响应检测的应 变模态法和动力响应检测的动力系数法。 如何准确地检测出这些参数的变化，为结构状态和病害 程度的评估提供一个量化的方法，振动模态方法就是一个行 之有效的方法。桥梁的振动模态通常可运用常规试验模态测 试分析方法得到，通过测量不同部位的振动响应，可获得桥 梁结构振动模态参数的变化，以此来确定结构的工作状态。 与其它无损检测方法相比，振动方法具有经济有效而且 使用比较安全的优点。在许多其它领域，如机械故障诊断， 振动模态方法己得到成功的应用。 ４．混凝土强度检测方法 混凝土无损检测技术是指在不破坏混凝土结构构件条件 下，在混凝土结构构件原位上对其混凝土强度和缺陷进行直 接定量检测的技术。国内外在混凝土强度的无损检测方法主 要有回弹法、超声一回弹综合法、钻心法、拔出法以及无损 与其它半破损方法相结合等方法。 及养护条件影响以及混凝土强度等级影响。 超声一回弹综合法是同时列用超声波法和回弹法对混凝 土同一测区进行检测的方法。广匕可以弥补单一方法的固有缺 陷，做到互补。该法是超声、回弹两种方法的结合，它不仅 操作简单方便、设备便于携带，而且能减少或抵消一些单一 方法测定强度的影响因素，能较全面地反映混凝土的质量， 因此在国内外广泛应用于建筑结构和构筑物混凝土强度的测 定，以及结构混凝土的匀质性评定，并作为处理混凝土质量 问题的一个主要依据。 钻芯法利用钻心机、钻头、切割机等配套机具，在结构 构件上钻取芯样，通过芯样抗压强度直接推定结构构件强度 或缺陷。这种方法简便、直观、精度高、代表性强，是国内 外近年来推行较广的一种半破损检测结构中混凝土强度和混 凝土质量的有效方法，是处理工程质量事故的重要方法之一。 该法的缺点是对结构构件有局部破损，芯样数量不可太多， 而且价格也比较昂贵。 拔出法是指将安装在混凝土中的锚固件拔出，测出极限 拔出力，利用事先建立的极限拔出力和混凝土强度间的相关 关系，推定被测混凝土结构构件的混凝土强度的方法。这种 方法是一种微破损检测混凝土强度的方法，国际上已有５０ 年的历史，方法比较成熟。拔出法分为两类：一类是预埋（或 先装）拔出法，即将预埋入混凝土中的锚固件从混凝土中拔 出，并用测力计测量拔出时的力；另一类是后装拔出法，即 在己硬化的混凝土上钻孔，再锚入锚固件进行拔出试验。拔 出法在北欧、北美国家得到广泛应用，被认为是现场应用方 便、检测费用低廉，尤其适用于现场控制。 三、结论 通过桥梁安全检测不但可以客观地了解桥梁的工作现 状、正确地评估桥梁的承载性能、为桥梁的安全运营提供指 导，同时可为桥梁的维修加固提供技术依据。因此，桥梁安 全检测是一项十分重要和具有极大社会与经济意义的工作。 参考文献 Ｉ１】沙丽新，阮欣．桥梁结构健康检测与评估方法发展现状综 述Ｕ］．青岛建筑工程学院学报，２００３（４）． 【２］李有丰，林安彦．桥梁检测评估与补强【Ｍ Ｊ．机械工业出版 社．２００３． 【３】刘效尧，蔡键，刘晖．桥梁损伤诊断ｌＭ１．人民交通出版社， ２００２．
