桥梁检测技术及维修加固

刘晋伟

摘要：随着铁路客货运输的飞速发展，运量的不断提升，使得桥梁结构的使用荷载日益增大，同时大量的既有桥梁结构也进入了老化期，为了确保桥梁结构的安全运营，需要对现有的桥梁进行完整的检测，再根据桥梁的受损现状作出安全性评估，并进一步拟定桥梁的维修、补强方案。

关键词：桥梁检测评估维修补强

中图分类号： K928.78文献标识码： A

桥梁检测的意义与方法

1.1桥梁检测的意义

通过对桥梁结构的检测试验，能够及时掌握橋梁结构的劣化情况，判定桥梁结构的实际承载能力及使用条件，提出桥梁结构状态评估报告，有针对性的进行维修加固，确保铁路桥梁的安全运营。

1.2桥梁检测的方法

（1）静载试验。静载试验是将静止的荷载作用在桥上指定位置而测试结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量，然后根据有关规范和规程的指标，推断桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力；

（2）动载试验。动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动，通过对自然激励响应测得数据的模态辨识，得到实测模态第一阶频率和阻尼比系数。利用桥梁专用有限元分析程序对桥梁进行动力特性分析，求解其第一阶自振频率和振型测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、行车响应等参量的试验，从而判断桥梁结构的整体刚度、行车性能。

（3）混凝土无损检测。混凝土无损检测是指在不影响结构构件受力性能或其他使用功能的前提下，直接在构件上通过测定某些适当的物理量，推定混凝土的强度、均匀性、连续性、耐久性等一系列性能的检测方法。常用的有回弹法测混凝土强度、超声波检测钢筋保护层厚度、超声波法测混凝土裂缝宽度、深度等。

铁路桥梁结构技术状态的评估

在桥梁检测发现劣化现象及原因之后，应进一步了解这些劣化现象对桥梁整体的影响，并将桥梁材料特性的检测结果配合现场检测，对桥梁的现况加以评估。

桥梁的安全评估分为初步评估与详细评估两个层次。

1、初步评估

根据现场调查的情况，按照桥梁结构劣化等级分类表对桥梁及其附属设备进行病害等级的初步分类，形成对桥梁结构的初步评估报告。

2、详细评估

在桥梁结构的静载或动载试验中得到大量的观测数据及图形信号，利用专门的分析仪器和分析软件对这些数据的进行综合分析，通过将所测得的数据与结构理论计算承载能力进行比较，可以判断出受力后结构行为是否正常，对桥梁的运营使用提出详细的评估报告。

桥梁结构劣化成因及维修加固

3.1桥梁结构劣化成因

劣化是混凝土结构物在其生命中无法避免的老化现象，造成钢筋混凝土桥梁劣化的原因有以下几种：

（1）设计不当。结构形式、尺寸或钢筋配置不符合要求；水泥类型选择不当、水灰比过高、骨料级配不良等。

（2）施工不良。混凝土拌合不完全、模板接合不良导致漏浆、保护层厚度不足、振捣不实以及养护不良等。

（3）使用材料不当。使用不当骨料、混凝土的孔隙溶液中Na+、K+、Ca2+等离子含量高、骨料含氧化硅与氧化铝等活性成分、混凝土处于高湿度环境等。

（4）环境因素。结构物附近有侵蚀性化学物质、有酸性地下水、氯离子反应等。

（5）自然现象。干缩、徐变与预应力损失，温度效应，地震、洪水冲刷。

（6）人为因素。火害、撞击损坏等。

以上各种因素会造成钢筋混凝土结构出现裂缝、钢筋锈蚀、混凝土剥落、蜂窝、保护层厚度不足、撞损、冲刷及桥台结构倾斜或位移等。

铁路钢桥的病害类别，除了承载能力不足（指钢梁检定承载系数 ）外，主要是杆件裂损及开焊，其中多数为疲劳裂纹和腐蚀。

3.2桥梁结构维修加固

（1）裂缝的修补

在混凝土表面裂缝超过0.3mm时，考虑使用灌注环氧树脂法修补。当混凝土本身性质良好，内部钢筋仅轻微锈蚀或无锈蚀时直接灌注修复即可；当混凝土表面已有锈斑及剥落现象时，应先将劣化混凝土清楚，并将钢筋除锈清理后再进行灌注。

（2）喷凝土工法

喷凝土是由水泥、骨材和水混合，再用喷嘴以高速喷至结构物或模板上，形成一层高品质的薄细混凝土，以提供强力的结合，恢复对钢筋的保护，改良已剥离或变质的混凝土，并提供美观表面的功能。

(3)钢板补强法

钢板补强法是用环氧树脂粘结剂将钢板(或槽钢)粘贴锚固在混凝土结构的薄弱部位，使其与结构形成整体，对力量传递系统作一总体性的改变，以达到分担原结构力量的目的，继而增加原总体结构强度。

(4)粘贴碳纤维布（FRP）加固法

粘贴碳纤维布加固技术是采用环氧树脂作为黏结剂将复合纤维材料垂直于裂缝方向粘贴于混凝土结构受拉表面，使碳纤维与原结构形成新的受力整体，有效地提高结构的强度、刚度、抗裂性和延性，控制裂缝和挠度的继续发展从而使结构达到了加固和补强效果。

(5)体外预应力加固法

体外预应力加固法是指对布置于承载结构主体之外的钢束张拉而产生预应力的后张法。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等部件组成。体外预应力技术能大大缩短施工工期。但加固后对原结构外观有一定影响，且不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。

（6）钢桥的涂装维修

钢材腐蚀将直接削弱构件断面，导致承载力降低，因此需要通过涂装来对钢构件进行防护，更换涂装的寿命周期和涂装设计根据环境、桥梁结构及构件、涂料及其配套体系、涂装工艺和涂料价格确定。铁路钢桥涂膜最易劣化部位是桥面系机车通过的上方构件（尤其是纵梁上翼缘）、节点和支座处、板件棱角和螺栓处等；钢表面清理是否干净是影响到涂装质量及使用寿命的重要因素，因此要严格按照规定要求对钢表面采取喷砂、喷丸或手工处理等方法，将钢表面附有的有害杂物彻底清理干净。

结语

随着列车速度的提升、运量的增加，既有线铁路桥的病害开始逐渐暴露，主要表现为承载能力不足、桥梁整体或局部变形、材料强度降低和局部损伤、基础变位或不均匀沉降、混凝土的开裂、腐蚀和碳化等病害。这些病害的发生和发展直接影响结构的适用性能和耐久性，严重时直接危及桥梁的运营安全。因此，要加强对这些桥梁的检测，根据检测评估结果有针对性的进行维修、加固和改造，延长桥梁使用寿命，及时消除安全隐患，确保铁路运输安全。