适用于高墩桥梁的桥墩检测装置

殷 迅，刘 敏

（重庆市中检建筑工程质量检测有限公司，重庆400023）

桥墩作为桥梁结构中重要的下部构件，不仅承担着上部结构及汽车等产生的竖向轴力、水平力和弯矩，有时还受到风力、土压力、流水压力以及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物的撞击力等荷载的作用，因此桥墩也是桥梁中比较容易出现病害的结构。桥墩病害直接影响或损害其自身乃至桥梁整体的安全性、实用性、耐久性和美观。根据现行《城市桥梁养护技术规范》（CJJ77－2003）的相关结构缺损状况评定标准，墩台部件权重占全桥结构部件权重的45%，桥梁墩台一旦出现严重病害将严重影响到桥梁整体的结构安全。目前，我国建造的各类桥梁有数万座，许多桥梁桥墩的技术状态较差，对于隐蔽病害，若不及早发现，将危及运营安全，不及时整治，导致全桥报废造成重大事故和损失。

1 病害桥梁概述

因桥梁墩柱出现病害致使桥梁事故频繁出现。例如，2014－3－10，上海市松蒸公路斜塘大桥遭船只撞击，致使墩柱开裂（见图1），桥梁存在坍塌隐患，目前大桥双向道路已封闭。2012－11－14，四川省泸州长江大桥引桥2号墩因桥梁多年一直处于超负荷状态，墩顶部位出现竖向开裂（见图2），致使泸州长江大桥全桥交通封闭。2011年6月，云南省昆明市昆安公路高峣立交桥受高架桥梁西侧渣土堆积而遭受不平衡水平推力，造成K14＋926～K15＋095段右幅桥10～18号墩地基横移，临近的5个桥墩（11～15号墩）被挤压变位，矩形墩身表面出现大量U形裂缝，最大宽度1.5mm（见图3）；上部箱梁整体向外偏移最大约13cm，个别挡块被挤压破损，支座剪切变形，致使昆安高速部分路段封闭。2009－5－17，湖南省株洲市市区红旗路高架桥发生坍塌事故，据报道，该高架桥部分桥墩、桥体事前已出现裂缝，有关部门未及时对此桥进行限行、封锁，造成重大人员伤亡。

图1 斜塘大桥墩柱开裂

图2 泸州长江大桥引桥墩柱开裂

图3 斜塘大桥墩柱开裂

目前桥梁检测中，普遍对上部结构以及桥梁基础比较重视，作为桥梁重要承重构件的桥墩则经常被忽视。随着我国国民经济的高速发展，我国高等级公路和铁路建设呈突飞猛进的势态，而山区地形复杂、地质情况多变，线路线形设计制约因素较多，高等级公路和铁路对线型等方面的要求使得山区公路或铁路中出现了许多高墩桥梁，墩高60m甚至百米以上桥梁层出不穷。

2 常规桥墩外观检测方法

我国对于高墩桥梁的墩柱检测方法有远距离目测、利用高倍望远镜观测、利用桥检车进行检测、利用路灯检修车进行检测、围绕墩柱搭设支架进行检测。

前2种方法对墩柱进行近距离、详细检查，无法确定墩柱的实际病害情况和使用条件，仅适用于桥梁的经常性检查中，如需要对墩柱进行详细的外观检测或结构检查，该类方法显然不适用。

第3种方法利用桥检车对墩柱进行检测，见图4。该方法对墩柱上部局部区域（如盖梁附近）进行检测，例如墩柱较高，墩柱中部病害难发现、无法近距离观测；若待检桥梁人行道宽度过大，超出桥检车悬臂长度，无法采用桥检车进行检测。

图4 桥检车在桥梁检测中的应用

第4种方法，采用路灯检修车进行检测，见图5。该种方法对墩柱进行近距离的详细检查，对桥梁跨越的障碍物要求较高，仅适用于桥下可通行车辆的跨线桥，如果是跨河跨沟桥则不适用；此外，该种方法受路灯检修车的最大提升高度限制，无法检查墩高10m以上的高墩桥梁。

第5种方法搭设支架的方法进行检测，如图6所示，对墩柱进行近距离详细检查，但搭设支架需要耗费大量人力物力，支架的重复利用性差，检查时需要爬上支架，存在一定的安全隐患。本方法一般适用有较严重病害的墩柱，配合加固施工改造的，保证经济性。

图5 路灯检修车在桥梁检测中的应用

图6 搭设支架进行检测

3 一种新的桥墩外观检测装置

目前我国常用5种桥梁外观检测辅助措施，各种方法均受限。为解决这一问题，提出一种新型桥墩外观检测装置。简要来说，该装置通过搭建简易的支撑架，并在支撑架上设置探测头，利用牵引绳牵动支撑架延桥墩墩柱上下滑行，通过检测头获取桥墩外观病害信息，实现桥墩外观病害检测，降低检测成本，减少安全隐患。

该装置详细的立面和平面构造示意见图7、图8。

该装置主要部件为围绕墩柱搭建的简易水平支撑架，该水平支撑架为矩形，通过4根角铁（根据墩柱大小也可选择槽钢或其他型钢）搭建而成，纵向与横向角铁间通过φ16螺栓固定。为适应不同截面（矩形或圆形）、不同大小的桥墩，在每根角铁上按照预设的间隔（10cm）均匀开设多组螺栓孔，选择适当距离的螺栓孔、调节矩形支撑架的大小达到适应不同桥墩尺寸的目的。

该装置获取桥墩病害的装置是4个检测头。水平支撑架的每条边上纵向设置一根扁铁，在每根扁铁上固定有一组行走轮和一个摄像头。为便于安装行走轮和检测头，扁铁弯折成上、中、下三段，上端保持水平方向，用于固定检测头，下段保持竖直方向，用于连接水平支撑架并固定行走轮。行走轮在卷扬机等的牵引下在桥墩柱面上上下滑行，通过检测头获取桥墩外观的病害信息。

图7 新型桥墩外观检测装置立面示意

图8 新型桥墩外观检测装置平面示意

整套平台的牵引装置采用固定在地面上的轻型卷扬机，牵引绳通过固定在桥梁上部结构的转向滑轮连接在检测平台上。使用时平台在卷扬机等的牵引下在桥墩柱面上上下滑行以达到检测桥墩外观病害的目的。

走行轮采用硬橡胶轮，走行轮直径约30cm，每边2个，全套平台共设置8个。

检测头可采用摄像头，通过无线或有线方式将获取的图像信息发送到服务器端，利用图像处理技术即可自动识别出桥墩外观的病害信息。当然也可以采用便携式摄像机，通过摄像机录制每个桥墩墩柱外观的图像信息，然后再分析录制得到的视频图像，获取墩柱外观的病害信息。

4 新型桥墩外观检测装置的优点

该新型桥墩外观检测装置的显著优点:结构简单、操作方便，可以重复利用，适用于不同截面、不同大小的桥墩。在桥梁（尤其是高墩桥梁）检测中使用此种新型桥墩外观检测装置，相对于其他检测方法操作上更加方便，而且在使用过程中无需破坏混凝土结构，既可以对墩柱外观进行详细的近距离检查，又避免搭设支架存在的诸多不便，同时检测结果比较准确、直观。

5 结束语

随着我国基础设施建设的开展，越来越多的跨河跨沟桥正在或已经建成，受线路地形、坡度等的限制，此类桥梁桥墩非常高，传统的桥梁检测方法越来越难以适应此类高墩桥梁的检测作业。而作为桥梁重要承重结构的桥墩一旦出现问题，不仅危及线路的运营安全，而且可能导致全桥报废从而造成重大事故和损失。本文提出的这种桥梁墩柱外观检测装置能够较好地解决高墩桥梁墩柱尚无有效近距离检测方法的问题，且较为经济、便利。新型桥墩外观检测装置，实际应用中难免有各种因素的影响，还有大量问题有待解决，如牵引检测平台提升装置的挂设、系梁的影响、装置尚无法应用于变截面墩柱等问题，这些都有待于进一步的研究。

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