桥梁结构状况检测

桥梁结构状况检测

桥梁结构状况检测

一、前言

桥梁结构状况诊断，是对已建成的结构或部件的材料质量和工作性能方面所存在的缺损状况进行检查、试验、判断和评价的过程。这是实行非常规的特别调查或检验的过程。常规的简单过程仅是检查和评定。

桥梁施工阶段，当出现质量问题或失败后要求的诊断，一般是实行临时的或紧急的特别调查。

桥梁运营期间，为了养护、修理或改建的需要，实行不同等级的检查或调查。通常规定的日常检查仅要求对结构进行经常性巡视检查，一般检查(或称主要检查或定期检查)的方法，主要是依靠富有实践经验的桥梁检查工程师，以目视观察为主，辅以必要的工具，如测量仪器、相机和其它现场器材等，实地判断结构缺损的原因，作出评定，并估计需要维修的范围及方法，或提出限制交通的建议。对于需要进一步查明陷蔽缺损的范围或原因的部件，提出特别调查的要求。对于需要继续监视缺损发展的部件，确定下次检查的时间。实施特别调查的理由大致有以下各条：

1. 需要用专门的技术及设备才能满足一般检查中提出补充调查的要求；

2. 结构缺损普遍严重，需要详细查明缺损情况，为制定修理或改建方案提供依据；

3. 结构承载能力评价的需要；

4. 在地震、洪水、流水、风灾、车辆或船舶撞击等特别事件发生之后；

5. 复杂结构特大桥梁的详细检查或长期监测的特殊需要。

桥梁结构状态的诊断技术主要涉及特别调查所采用的试验检测技术和评价指标和等级标准。本文着重阐述在结构材料状况和结构性能状况诊断中，目前应用的试验检测技术。

二、结构材料状况检测

1. 混凝土强度测定

现场测定构件的混凝土强度是工程中经常要求测试的项目，目前测试方法主要有回弹法(即Schmidt锤法或表面硬度法)、超声波法、超声波――回弹综合法、贯入法、断裂法、拔拉法、拉脱法和取芯样试验法等。

(1) 回弹法、超声波法以及综合法是属于非破损测试法。其发展较早，应用较广泛，不少国家已有自己指南或标准。中国城乡建设部于1985年颁布了部标准《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》(JGJ23-85)。一般认为，由专门的检测人员测试，三种方法的测试结果平均误差约9±7%，但综合法要好一些。对于龄期在90天以上的混凝土，采用回弹法要考虑混凝土表面碳化深度的修正。混凝土的湿度对回弹值和超声波脉冲速度都有一定影响。

(2) Windsor探针贯入法是1964年美国首创的。射入的探针直径为6.3mm，长79.5mm。对于抗压强度为5～70N/mm2的混凝土，贯入深度为15～50mm。贯入深度随强度增加而减小，但不成比例。此法测定新混凝土的28天强度为55～70N/mm2，龄期一年以上的老混凝土的强度较好。对于强度为30～50N/mm2的老混凝土则用取芯试验法为好。

(3) BRE内部断裂法是先在混凝土上钻一个直径为6mm的孔，插入楔形锚栓，将锚栓与专门的反力架联接，再用旋紧螺帽拉出锚栓，通过测定混凝土破损时的扭矩来推定混凝土抗压强度。

(4) 拔拉试验法是一种直接拔拉内部断裂法。它在BRE断裂试验的基础上，改善了拔拉装置，将锚栓直接与液压千斤顶联接，通过测定混凝土破损时的拔拉力来推定混凝土抗压强度。拔拉试验分为以下两种方法：

① CAPO试验法是在混凝土上钻孔后，插入带有扩张套管的锚杆，安装拔拉装置进行拔拉试验。此法中混凝土的破损是孔壁受压力造成的，所以拔拉力与抗压强度有直接关系。

② LOK试验法是将直径25mm的钢盘预先埋入混凝土25mm深处，待混凝土硬化达到龄期后进行拔拉试验。此方法只能用于新浇筑的构件。

(5) STT法是日本学者发明的测定混凝土构件抗压强度的方法。其原理是把一个钢圆柱体埋入混凝土，深度可按需而定，除直接与混凝土粘接的柱底及柱周两个表面外，外露的柱顶表面需要用胶带粘封好，待混凝土硬化后，用螺杆对圆柱体施加转矩，直至混凝土砂浆破坏。由破坏转矩推定抗压强度。此法仅用于新浇筑的构件。

(6) 拉脱试验法是在清除混凝土表面的灰浆后，用树脂粘贴一个直径为50mm的钢盘，待树脂胶充分固化后，用拔拉装置将钢盘连带表层混凝土一起被拉脱，以测定混凝土的抗拉强度。

上述各种现场测定混凝土强度的试验方法，必须有标准的试验装置和操作方法，并要事先建立测试的物理量与混凝土强度之间的经验关系曲线或公

式，才能使现场评定获得满意结果。

2. 构件材料缺损的检验

混凝土构件中常见的缺损有裂缝、碎裂、剥落、层离、蜂窝、空洞、环境侵蚀和钢筋锈蚀等。钢构件的缺损主要是锈蚀、裂缝、机械损伤、局部变形、焊缝缺陷和防护层损坏等，其中包括由于应力集中和疲劳等引起的裂缝。本文着重介绍钢筋混凝土构件可能应用的检测方法。

(1) 目视检查的辅助方法

众多构件普遍外露的缺损，通常可借助于适当的工具或量具等辅助设备进行目视检测。

①表面细小裂缝的观测

a. 用刻有各种宽度线条的标尺估测裂缝宽度，精确度可达到±0.05mm。

b. 用刻度显微镜观测裂缝宽度，精确度±0.01mm。

c. 监测裂缝的扩展可用百分表、引伸计、手持应变计和光纤维测裂计等。

d. 用渗透探伤法观察用放大镜不易看到的细微裂纹。

e. 用灌注染色液和取芯样的方法观测混凝土裂缝的深度。

②钻孔检查结构封闭部位

检查未留有出入孔的空心板梁或箱型结构内腔的缺损，需要钻孔，并用光学设备进行目视检查。

a. 钻一个直径25mm的小孔，用管状(硬管或软管的)内视镜检查。光线通过一束光导纤维传入，成象由透镜系统传到观察者眼中，装上照相机就拍照记录缺损状况。这种方法也用于检查后张法预应力管道中灌浆饱满程度及钢束锈蚀状况，缺点是视域很小。

b. 用岩心钻钻成较大的孔，可用电光源和潜望镜检查，并用摄像机或照相机记录缺损。这种方法已用于检查梁端与桥台胸墙之间看不到的部位。

(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。根据构件可接近表面的情况：有两个为相对的表面，用直接法(直射法或直接传递法)；有两个为相垂直表面，用半直接法；只有一个表面，用表面法(反射法或间接传递法)。由于混凝土是非匀质材料，必须用方向性弱的低频脉冲(20～150KHZ)，传递距离不大于80cm。平行于脉冲方向的钢筋将极大地影响探测结果。配筋多的混凝土构件只宜用直接法探测。窄