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桥梁结构检测与鉴定

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20 年 月 日

桥梁结构检测与鉴定
一、桥梁结果检测与鉴定概述
1.1我国公路桥梁现状
截至2008年底，我国共有公路桥梁59万座，其中混凝土结构桥梁占90%以上，已成为世界在用桥梁的大国。但随时间的增长，桥梁耐久性、安全性降低，我国公路路网有3万余座危桥急需加固改造，桥梁维修加固与养护管理面临诸多的世界性难题，是国内外桥梁界研究的热点。而在我国公路桥梁中大部分主要分布在技术标准低、通行能力差的县乡公路上，设计荷载标准大多为汽—13、拖—60或汽—15、挂—80，其中还有相当一部分桥梁的荷载标准仅为汽—10,履带—50，甚至低于汽车—10级。桥梁长期在自然环境（大气腐蚀、温度、湿度变化）和使用环境（荷载作用与频率的增加、材料与结构的疲劳）的作用下，总会逐渐产生损坏现象，这是一个不可逆转的过程。我国早期建造的桥梁大量使用钢筋混凝土结构，这些桥梁现已运营20~40年，大多混凝土桥梁将步入老化期，这些桥梁处于一种带病、超负荷工作状态。桥梁承载能力低、通行能力差是我国公路路网通行能力低的一个重要影响因素。如何对桥梁实际状态做出评估，确切评定其承载能力，以便采用科学合理的经济适用方法进行加固、加宽等的技术改造，改善其适应度，提高公路路网通行能力，这是我国公路管养部门今后相当长的一段时期内所面临的一大紧迫任务。
1.2保证桥梁运营安全的对策
开展桥梁检测、评定与维修加固，是保证桥梁安全服役，保证路网畅通的重要举措。多年来国内很多专家学者在这一技术领域开展了比较系统的研究，主要技术内容围绕：1、桥梁状况与使用功能评价；2、耐久性状况与承载能力评定；3、维修加固；4、试验检测技术及其关键设备
二、 桥梁检测工作程序及项目
目前桥梁养护管理制度下，我国桥梁检查的分类按照检查的范围、深度、方式和检查结果的用途等的不同，大致可归纳为下列三类：1、经常检查（巡视检查、日常检查）；2、定期检查；3、特殊检查。

图1 公路桥梁承载能力评定新思路
2.1桥梁检测工作程序主要分三个阶段：  
  第一阶段：准备阶段。其包括接受委托、收集资料、现场勘察以及编制桥梁检测方案四项内容 。  
  第二阶段：外业检测阶段。主要是设备安装和数据采集。  
  第三阶段：分析报告阶段。即根据外业采集的数据，进行统计分析和计算，并编写桥检报告。  
对桥梁的检测要由表及里、由浅入深地进行，才能全面了解和判断桥梁的实际工作状况，为桥梁的日常养护和加固维修提供科学的依据。

2.2桥梁外业检测项目  
桥梁外业检测包括桥梁外观病害检查、桥梁结构材料检测和桥梁荷载验。
1.桥梁外观病害检查
依据交通部《公路养护技术规范》（JTJ 073-96）及《公路桥梁定期检查技术》（交通部公路所），对桥梁进行外观病害检查打分，其目的是对桥梁结构的外观损坏状况，有一个初步和基本的了解，并根据桥梁损坏状况打分、评定类别，为下一步桥梁结构材料检测提供依据。
桥梁外观检查共有17项，检查方法主要是现场人工检测，根据损坏状况打分。检查重点是桥梁主要承重构件的裂缝和破损情况。
2.桥梁结构材料检测  
在桥梁外观病害检查的基础上，对外观损坏较严重的桥梁做进一步的桥梁结构材料检测，其目的是深入了解桥梁结构材料的工作状态及潜在的不利影响，并预测发展趋势，为判断桥梁耐久性和可靠性提供技术依据。桥梁结构材料检测的重点是桥梁结构钢筋锈蚀情况和混凝土强度检测。
（1）混凝土强度检测  
主要采用回弹法或超声-回弹法进行。  
混凝土强度检测是通过用回弹仪检测混凝土表面回弹值，用超声仪检测混凝土内声速，再根据混凝土强度（R）与回弹值和超声波在混凝土中的传播速度（V）之间的相关关系，推算混凝土强度。采用回弹法时，要考虑碳化深度的影响。混凝土强度是进行桥梁结构评定的重要指标。
混凝土不密实区和空洞的检测方法有：对测法、斜测法。换能器布置利用相互平行的对侧面、钻孔布置换能器。混凝土结合面的检测方法：对测法、斜测法。混凝土表面损伤层的检测：方法：单面平测法，打孔逐层穿透法，裂缝深度的检测，混凝土均质性检验。

图2 混凝土强度测定方法
(2)钢筋锈蚀检测  
其检测内容包括钢筋锈蚀电位、混凝土氯离子含量、混凝土电阻率以及混凝土碳化深度。钢筋锈蚀检测是通过对钢筋所处环境情况（如混凝土中氯离子含量、混凝土电阻率和碳化深度等）和钢筋本身自然电位的检测结果，综合评定桥梁结构中钢筋锈蚀状况。其同样是评定桥梁结构的重要参数。

图3 钢筋锈蚀电位的评判标准

图4 氯离子含量对钢筋锈蚀影响程度的评定标准

图5 混凝土电阻率对钢筋锈蚀影响程度的评判标准

图6 混凝土碳化深度对钢筋锈蚀影响的评判标准

2.3桥梁荷载试验（动静载试验）
在对桥梁进行了外观病害检查和结构材料检测之后，根据检测结果，对破损严重、结构材料状况差的桥梁进行桥梁荷载试验。其目的是通过对桥梁按设计荷载直接加载，测试桥梁在最不利荷载作用下的实际响应，以进一步分析和了解桥梁的工作状态，从而判断桥梁结构的实际承载能力。 
通过动载试验可测定桥梁结构动力特性参数和在动力荷载作用下的强迫振动响应，确定桥梁在车辆荷载作用下的动力效应及使用条件。  
静载试验则根据不同桥型、不同设计荷载，按等效原则设计不同的加载工况，通过对桥梁实际加载，检测桥梁最不利截面的变形和受力状态，从而推断桥梁结构在荷载作用下的实际工作状态和使用承载能力。
桥梁荷载试验的方法，是在桥梁结构主要控制截面安装各种传感器，在规定荷载作用下，通过仪器记录桥梁受力和变形数据。
桥梁荷载试验的实施分四个阶段：方案设计阶段、试验准备阶段、加载试验阶段和分析报告阶段。其内容为：
(1)方案设计阶段：通过资料分析和现场勘察，编写出详细的桥梁试验检测方案，明确试验目的和具体试验内容，以指导桥检。
(2)试验准备阶段：现场安装各种传感器和仪器设备。  
(3)加载试验阶段：加载试验，采集数据。  
(4)分析报告阶段：数据统计、计算和分析，编写桥检报告。
三、桥检数据分析的结论及依据  
桥检数据分析的结论包括三方面：  
1.对桥梁结构材料状况的评价结论  
  根据桥梁结构材料的检测结果，对桥梁结构材料的现行状况进行分析，并给出明确的评定。其重点是混凝土强度、钢筋锈蚀和桥梁外观破损情况。  
  2.对桥梁承载力的评价结论  
  通过对桥梁的检测和检算，对桥梁的现行承载力进行评定，给出明确的结论并分类。  
  3.对桥梁工作状态的预测和建议  
  通过对桥梁现状检测结果的分析，对桥梁今后工作状态进行预测，指出可能的发展趋势，为今后桥梁养护提供建议。
四、桥梁一般评定
桥梁评定分为一般评定和适应性评定。
1）一般评定是依据桥梁定期检查资料，通过对桥梁各部件技术状况的综合评定，确定桥梁的技术状况等级，提出各类桥梁的养护措施。
2）桥梁适应性评定包括以下内容：依据桥梁定期及特殊检测资料，结合试验与结构受力分析，评定桥梁的实际承载能力、通行能力、抗洪能力，提出桥梁养护、改造方案。
3）一般评定由定期检查者进行，适应性评定应委托有相应资质及能力的单位进行。
2、全桥总体技术状况等级评定，宜采用考虑桥梁各部件权重的综合评定方法。亦可按重要部件最差的缺损状况评定，或对照桥梁技术状况评定标准进行评定。
1）桥梁各部件技术状况的评定方法如下：
A)根据缺损程度（大小、多少或轻重）、缺损对结构使用功能的影响程度（无、小、大）和缺损发展变化状况（趋向稳定、发展缓慢、发展较快）等三个方面，以累加评分方法对各部件缺损状况做出等级评定。见表
B）重要部件（如墩台与基础、上部承重构件、支座）以其中缺损最严重的构件评分，其他部件，根据多数构件缺损状况评分。
C）推荐的各部件权重见表，各地区也可根据本地区的环境条件和养护要求，采用专家评估法修订各部件的权重。

表格 1桥梁部件缺损状况评定方法
缺损状况及标准

组合评定标准
缺损状况及标准
程度
小→大
少→多
轻度→严重
标准

0
1
2

缺损对结构使用功能的影响程度
无、不重要
0

0
1
2
小、次要
+1

1
2
3
大、重要
+2

2
3
4
以上两项评定组合标度

0
1
2
3
4
缺损发展变化状况的修正
趋向稳定
-1

0
1
2
3
发展缓慢
0

1
2
3
4
发展较快
+1

1
2
3
4
5
最终评定结果

0
1
2
3
4
5
桥梁技术状况及分类
完好
良好
较好
较差
差的
危险
一
类
二类
三类
四类
五类
注：“0”表示完好状态，或表示没有设置的构造部件，当缺损程度标度为“0”时，不再进行叠加；“5”表示危险状态或表示原未设置，而调查表明需要补设的构件

3） 桥梁适应性评定
对桥梁的承载能力、通行能力、抗洪能力应周期性地进行评定。评定周期一般为3~6年。评定工作可与桥梁的定期检查、特殊检查结合进行。
承载能力、通行能力的评定一般采用现行荷载标准及交通量，也可考虑使用期预测交通量。承载力、通行能力评定方法见《公路旧桥承载力评定规程》。
4）养护对策
A）对一般评定划定的各类桥梁，分别采取不同的养护措施；
一类桥梁进行正常保养；二类桥梁需进行小修；三类桥梁需进行中修，酌情进行交谈管制；四类桥需进行大修或改造，及时进行交通管制，如限载、限速通过，当缺损较严重时应关闭交通；五类桥梁需要进行改建或重建，及时关闭交通。
B）对适应性不能满足的桥梁，应采取提高承载力、加宽、加长、基础防护等改造措施。若整个路段有多座桥梁的适应性不能满足，应结合路线改造进行方案比较和决策。
五、桥梁检测及评定的依据 
   交通部颁布的《公路桥涵设计规范》、《公路养护技术规范》（JTJ 073-96）、《公路旧桥承载能力鉴定方法》和交通部公路所编写的《公路桥梁结构材料检测技术》、《公路桥梁的定期检查技术》、《桥梁结构荷载试验技术》、公路桥涵养护规范（JTG H11-2004）、《公路桥梁承载能力检测评定规程》2011。