城市橋梁定期檢測(cè)技術(shù)研究

張亞楠

（河北光太路橋工程集團(tuán)有限公司，河北 邯鄲 056002）

0 引言

城市橋梁是城市路網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分，對(duì)連接需跨越的兩地有重要作用，能有效緩解日益加重的城市交通擁堵。但由于城市橋梁結(jié)構(gòu)龐大且復(fù)雜，加之直接受到環(huán)境與行車荷載等因素的影響，難免產(chǎn)生一些病害或破損，應(yīng)重視橋梁的定期檢測(cè)，并使定期檢測(cè)結(jié)果為后續(xù)的針對(duì)性養(yǎng)護(hù)維修提供可靠的參考依據(jù)。

1 工程概況

某城市橋梁采用全鋼結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)約3.86km，該橋的設(shè)計(jì)和施工引入了拱橋、斜拉橋及懸索橋三種橋型的理論，主跨跨徑達(dá)550m。目前該橋已經(jīng)連續(xù)通車了10 年的時(shí)間，日均流量在9 萬輛左右，對(duì)城市交通擁堵有很大改善作用，社會(huì)效益顯著。為保證該橋梁結(jié)構(gòu)安全性與可靠性，必須掌握橋梁運(yùn)行過程中結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的變化，如位移和受力等，然后據(jù)此判斷是否存在異常，再制定針對(duì)性措施進(jìn)行必要的改進(jìn)及處理。因此，根據(jù)該橋梁實(shí)際情況，初步從下列四個(gè)方面開展定期檢測(cè)工作：①進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，內(nèi)容為溫度自動(dòng)檢測(cè)、撓度自動(dòng)檢測(cè)和應(yīng)力自動(dòng)檢測(cè)；②對(duì)橋梁的整體空間形態(tài)進(jìn)行定期測(cè)量；③對(duì)橋梁拉索實(shí)施檢測(cè)；④對(duì)關(guān)鍵部位產(chǎn)生的相對(duì)位移進(jìn)行檢測(cè)。

2 橋梁定期檢測(cè)

2.1 自動(dòng)檢測(cè)

在該橋梁的主梁及拱座、拱肋處進(jìn)行傳感器的安裝，然后以1 次/min 的頻率對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)各項(xiàng)狀態(tài)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，將采集到的信息輸入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)施存儲(chǔ)、整理與分析。在此過程當(dāng)中，測(cè)點(diǎn)布置十分重要，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，并充分考慮橋梁具體狀況，使所有測(cè)點(diǎn)都能正確反映出橋梁結(jié)構(gòu)所處狀態(tài)，為后續(xù)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)提供準(zhǔn)確的依據(jù)[1]。

2.2 空間形態(tài)檢測(cè)

對(duì)空間形態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的主要目的為確定拱肋各個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的位移情況、拱座之間的距離與沉降等實(shí)際情況。由于橋梁建成初期多出現(xiàn)相對(duì)較大的變化，因此將具體的檢測(cè)頻率確定如下：建成后第一年檢測(cè)四次以上；建成后第二年和第三年檢測(cè)兩次以上。在保證檢測(cè)頻率的基礎(chǔ)上，還應(yīng)注意檢測(cè)必須涵蓋如下各項(xiàng)內(nèi)容：①對(duì)拱肋三維變化進(jìn)行檢測(cè)，選擇足夠數(shù)量的特征關(guān)鍵點(diǎn)，通過對(duì)不同點(diǎn)位對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的綜合分析，確定拱肋三維變化；②對(duì)橋墩進(jìn)行沉降檢測(cè)，在引橋的立柱和拱座等部位設(shè)置足夠的測(cè)點(diǎn)，對(duì)測(cè)點(diǎn)發(fā)生的沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，因檢測(cè)量相對(duì)較大，需借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及分析，同時(shí)采用曲線圖像進(jìn)行表達(dá)，為后續(xù)的沉降分析提供方便；③對(duì)跨距進(jìn)行檢測(cè)，確定拱座之間的距離產(chǎn)生的具體變化情況[2]。

2.3 索力檢測(cè)

對(duì)索力實(shí)施檢測(cè)的主要目的為確定各條拉索受到的索力，進(jìn)而判斷拉索的使用是否與設(shè)計(jì)要求相符。吊索索力一般借助隨機(jī)振動(dòng)法來檢測(cè)確定，對(duì)豎向?qū)嶋H自振周期予以測(cè)量和分析，然后通過計(jì)算確定拉力。該檢測(cè)方法及計(jì)算方式都比較成熟，可以準(zhǔn)確確定待測(cè)索體的真實(shí)受力情況[3]。

2.4 關(guān)鍵部位位移

對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行的自動(dòng)監(jiān)測(cè)雖然在我國(guó)得到了較廣泛的應(yīng)用，但這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用成熟度還不高，表現(xiàn)為缺乏可靠的自動(dòng)分析方式，且檢測(cè)斷面比較單一，得到的結(jié)果以結(jié)構(gòu)內(nèi)在力學(xué)為主，若將其作為依據(jù)來綜合判斷，可能無法達(dá)到要求，還需要一些其他方面的依據(jù)來提供支持。在實(shí)際工作中，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行空間形態(tài)和索力等的檢測(cè)，對(duì)設(shè)備和技術(shù)也提出了嚴(yán)格要求，需要由具備相應(yīng)資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)來負(fù)責(zé)和執(zhí)行，周期長(zhǎng)、成本高昂，且難以保證實(shí)時(shí)性，需要得到有效的改善。對(duì)此，有必要在以上檢測(cè)內(nèi)容基礎(chǔ)上額外增加一個(gè)檢測(cè)的項(xiàng)目，即對(duì)關(guān)鍵部位產(chǎn)生的所有相對(duì)位移進(jìn)行檢測(cè)，目前已經(jīng)取得了良好的成效。關(guān)鍵部位是指能直接反映結(jié)構(gòu)實(shí)際情況與具體狀態(tài)的位置，需要由專門的機(jī)構(gòu)或部位開展隨機(jī)檢測(cè)，也可按照預(yù)先制定的計(jì)劃開展定期檢測(cè)，尤其是在發(fā)生極端惡劣天氣之后，必須馬上對(duì)所有關(guān)鍵部位開展檢測(cè)，并與之前積累的相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以確定關(guān)鍵部位是否處在正常的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，進(jìn)而從根本上保證橋梁安全性與穩(wěn)定性[4]。

根據(jù)該橋梁的具體狀況并結(jié)合結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)，本次共選定了12 個(gè)關(guān)鍵部位，這些關(guān)鍵部位共涉及54個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，由此可以形成內(nèi)在聯(lián)系十分緊密的完整控制網(wǎng)。在所有控制點(diǎn)處均進(jìn)行檢測(cè)裝置的布設(shè)，采用目前精度最高的檢測(cè)裝置，隨時(shí)掌握測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)，并取得相應(yīng)的定量數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析判斷奠定良好基礎(chǔ)。

近年來，對(duì)橋梁各關(guān)鍵部位產(chǎn)生的位移情況進(jìn)行的定期檢測(cè)工作取得了顯著成效，在橋梁檢測(cè)領(lǐng)域成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：

（1）實(shí)時(shí)觀測(cè)阻尼器活塞桿自身伸縮位移，確定橋梁關(guān)鍵部位近期是否由于受到強(qiáng)風(fēng)等因素產(chǎn)生位移，進(jìn)而判斷橋梁是否依然處在安全狀態(tài)；

（2）實(shí)時(shí)觀測(cè)橫梁球鉸支座，以確定該關(guān)鍵部位是否產(chǎn)生了縱向位移，進(jìn)而判斷整個(gè)橋梁是否由于溫度因素的影響而產(chǎn)生變化及具體的變化量，最終確定橋梁發(fā)生的變化是否處在允許范圍之內(nèi)；

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊跨系梁與橋頭堡間距大小，能據(jù)此確定橋頭堡是否沿橫橋向產(chǎn)生了傾斜、邊跨系梁是否產(chǎn)生了側(cè)向位移，進(jìn)而判斷兩者是否依然處在理想的狀態(tài)。

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，邊跨處的衡量與相鄰過渡段都處在相對(duì)穩(wěn)定的實(shí)際狀態(tài)，大體上沒有發(fā)生明顯的相對(duì)位移；該橋梁所用Z 字形伸縮縫雖然沿順橋向產(chǎn)生了一定程度的伸縮，但與相關(guān)要求相符，且沿橫向發(fā)生的變化基本可以忽略，這與結(jié)構(gòu)自身熱脹冷縮效應(yīng)完全相符；水平拉索的標(biāo)志點(diǎn)和保護(hù)筒都沒有發(fā)生明顯的相對(duì)位移，表明拉索末端與墩頭錨依然處在良好的固結(jié)狀態(tài)，沒有發(fā)生松動(dòng)的現(xiàn)象。

由此可見，對(duì)各關(guān)鍵部位發(fā)生的相對(duì)位移進(jìn)行檢測(cè)具有重要的作用與意義，可以幫助相關(guān)檢測(cè)人員確定不同部位所處實(shí)際狀態(tài)，進(jìn)而制定有針對(duì)性的解決方案，使橋梁整體結(jié)構(gòu)始終處在穩(wěn)定可靠的狀態(tài)[5]。

2.5 定期檢查

橋梁定期檢查的工作基本步驟為：

（1）沿線路走向直至橋位，工作人員面向橋梁的正面先拍攝一張橋面的照片，再到橋梁的右側(cè)對(duì)橋梁立面進(jìn)行拍照，若橋梁改建，則應(yīng)重新進(jìn)行拍照。另外，如果上下游橋梁使用不同的結(jié)構(gòu)或長(zhǎng)度存在差異或起點(diǎn)及終點(diǎn)的樁號(hào)不同，則還應(yīng)對(duì)下游側(cè)橋梁的立面進(jìn)行拍照，同時(shí)做好相應(yīng)的標(biāo)注。

（2）工作人員上到0#臺(tái)處，將右側(cè)翼墻作為起點(diǎn)，以逆時(shí)針的方向進(jìn)行檢查。

（3）對(duì)橋梁的下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，包括墩臺(tái)及其檢查與帽梁等部位，當(dāng)橋下凈空相對(duì)較大時(shí)，可借助橋檢車、望遠(yuǎn)鏡或人字梯等設(shè)備、工具輔助檢測(cè)，而對(duì)跨河橋而言，可借助橋檢車與望遠(yuǎn)鏡對(duì)其墩臺(tái)各部分實(shí)施檢測(cè)。

（4）對(duì)橋梁的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，包括承重與一般構(gòu)件及支座，當(dāng)橋梁的病害情況比較嚴(yán)重，已經(jīng)對(duì)承載力構(gòu)造很大影響時(shí)，應(yīng)在做好全面檢查的基礎(chǔ)上，采用一些無損檢測(cè)方式進(jìn)行加密檢測(cè)；當(dāng)病害產(chǎn)生原因確定比較困難時(shí)，應(yīng)采用其他方式重點(diǎn)檢測(cè)。

（5）對(duì)橋梁的防護(hù)工程設(shè)置進(jìn)行檢查，確定是否合理，各項(xiàng)構(gòu)造功能是否保持正常、橋梁的構(gòu)件是否被破壞等。

（6）對(duì)河床沖刷情況進(jìn)行檢查，確認(rèn)其嚴(yán)重程度，是否導(dǎo)致河床變遷，確定是否對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)有影響，當(dāng)橋梁下部存在河床鋪砌時(shí)，還應(yīng)對(duì)鋪砌進(jìn)行檢查，確定是否損壞。

（7）對(duì)橋梁的橋面系進(jìn)行檢查，包括鋪裝層、橋面板、伸縮縫與防護(hù)欄桿等，注意區(qū)分混凝土及水泥橋面，其病害特征有所不同，并重點(diǎn)確定伸縮縫是否存在缺陷。

（8）對(duì)橋梁的各個(gè)交通工程設(shè)施進(jìn)行檢查，確定是否完整與有效。

（9）在所有存在缺陷的部位都應(yīng)使用涂料做好標(biāo)注，簡(jiǎn)單描述損壞的具體部位與嚴(yán)重程度，對(duì)于三類及以下橋梁以及難以確定損壞原因和嚴(yán)重程度的橋梁，還要進(jìn)行攝影記錄，同時(shí)附上病害調(diào)查報(bào)告。

3 結(jié)語

綜上所述，對(duì)既有城市橋梁進(jìn)行定期檢測(cè)是橋梁養(yǎng)護(hù)的重要工作，對(duì)確定橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患有重要作用。該城市橋梁的定期檢測(cè)工作開展順利，所得檢測(cè)結(jié)果經(jīng)驗(yàn)證，與橋梁結(jié)構(gòu)真實(shí)狀態(tài)基本相符，表明所用檢測(cè)方法和技術(shù)合理可行，可供其他城市橋梁定期檢測(cè)項(xiàng)目參考借鑒。