鋼結構橋梁的檢測與維護

陶 平

（中國港灣工程有限責任公司，北京 100027）

鋼結構橋梁的檢測與維護

陶 平

（中國港灣工程有限責任公司，北京 100027）

文章主要介紹了鋼結構橋梁在我國目前的一個發展狀況，并簡單闡述了一下鋼結構橋梁的檢測內容與檢測技術方法以及一些維護措施和加固手段。

鋼結構；橋梁；檢測；維護

橋梁作為城市交通的樞紐，在城市經濟飛速發展中，高質量大橋不但承擔著繁重的交通運輸承載作用，還可以作為一個城市發展的標志。隨著城市建設的不斷深化，科學技術的不斷進步，車流量的不斷增加，大型貨車的負載能力的持續增強。近些年橋梁需要承受的負荷也越來越重，橋梁鋼結構的腐蝕損壞，導致一些安全事故時有發生。所以及時準確的檢測出橋梁的質量安全問題并進行相應的維護加固是十分必要的。對保障橋梁質量，提高橋梁壽命具有重要意義。

1　我國鋼結構橋梁的現狀

我國改革開放以來，科技進步經濟發展，鋼材質量產量不斷提高。近些年，我國的粗鋼產量以及不銹鋼產量一直穩居世界第一，國內鋼材需求也是不斷提高。我國橋梁建設之前主要以鋼筋混凝土結構為主，隨著我國鋼結構材料技術不斷發展，加上鋼結構橋梁有著質量輕比強度高等優點。鋼結構橋梁已經被廣泛應用于人行天橋、公路橋、鐵路橋的設計中。如廣東的丫髻沙橋、虎門大橋，武漢的公路鐵路兩用武漢長江大橋，上海的南浦大橋、閡行區新梅人行鋼網架天橋等。鋼結構橋梁質量較輕，現場吊裝、焊接方便快捷。

雖然鋼結構橋梁優點很多，但是橋梁鋼結構在加工焊接過程中也避免不了出現一些缺陷，這些缺陷可能剛開始很小，但隨著橋梁受到的循環載荷和周圍環境溫度變化，雨水侵蝕等影響，鋼結構的內部組織隨著時間延長就會慢慢變化，產生裂紋、腐蝕、疲勞斷裂等系列鋼結構損傷。當損傷嚴重時，鋼結構發生變形不穩定，不足以承載其基本的交通運行任務，造成橋梁垮塌，引發重大安全事故。目前鋼結構橋梁的損害原因主要包括以下幾點：橋梁長期超負荷工作，洪水臺風等自然災害，自然環境下鋼鐵的腐蝕等。保護橋梁嚴禁超速超重車輛行駛，對于老舊危橋能要及時評估修繕或者拆除重建。雖然鋼鐵腐蝕是無法避免的，但是我們可以采取防腐措施，減緩鋼鐵結構腐蝕，延長橋梁生命。

2　鋼結構橋梁的檢測內容

鋼結構橋梁的檢測主要指鋼結構件的表面油漆是否完整脫落、是否有銹蝕。并仔細檢查有積水，濕度大、有灰塵的地方。對于嚴重生銹部位測量估計其銹蝕尺寸。鋼結構件上有無裂紋孔洞變形等缺陷。檢查焊縫鉚釘等連接處是否有裂紋、腐蝕等現象發生。

3　鋼結構橋梁的檢測技術

3.1無損探傷檢測技術

無損探傷檢測技術主要是指在不損害被檢測構件的性能前提下，利用聲、光、電、磁等物理特性來測量被檢物是否存在孔洞、裂紋、偏析等并進一步確定這些缺陷的大小、數量、位置等。并以此來判斷橋梁的質量是否合格，并為后續的維修加固提供依據。該技術集合了物理、材料、計算機電子技術等多個學科。

鐵磁粉檢測技術，在被檢測對象表面撒磁粉，如果有裂紋孔洞存在，那么缺陷周圍磁力線的分布肯定會出現局部異常。在一定照明條件下很容易就被發現。但是這只局限于表面的缺陷的檢查。

超聲檢測技術，又分為常規超聲波檢測技術，主要利用激勵探頭產生超聲波，然后接收遇到缺陷后反射回來的波形，經過示波器放大處理后反射回來。從而定位缺陷位置，并根據波形判斷缺陷大小。超聲波衍射時差檢測技術，采用2個探頭對稱放置接收到的波形多于預想的波形時，說明檢測到了缺陷。

渦流檢測技術，利用金屬對交變磁場感應時產生的渦流對線圈中電流的改變，分析金屬試件的缺陷，主要用于板材和管材等的檢測。

滲透檢測技術，利用構件表面的孔隙產生的毛細作用，吸收熒光染料，擦去表面的染料，干燥后涂顯像劑使孔隙內部的熒光染料回滲，從而檢測出有缺陷的位置。不過該技術對于被檢測的鋼結構表面要求較高。

X射線或γ射線檢測技術，根據射線穿透材料后在射線膠片上成像，來檢測出工件上的缺陷大小、位置。進行定性、定量檢測。

應力波發射技術，原理是材料在接收應力時會產生應力波，通過檢測分析波形對比總結出對應的缺陷類型，不過該技術受干擾較大，作為一種新技術，應用的還不是很成熟。

3.2鋼結構件腐蝕檢測技術

超聲導波檢測技術，主要是利用超聲測量管板等規則形狀鋼結構件的厚度來測量其腐蝕，因為被腐蝕的管板件會變薄，儀器使用方便可以直接顯示缺陷部位和厚度大小，是一種比較常用的儀器。渦流檢測技術也可以通過厚度測量，確定鋼結構件的腐蝕程度。

表面檢查，直接用肉眼或者放大鏡觀察鋼結構件腐蝕前和去除銹蝕物之后的形貌，該方法簡單直接，只是做一個定性的檢查。也有用小型顯微鏡進行進一步仔細觀察腐蝕表面的。線性極化法腐蝕速度測定利用腐蝕電位附近極化電位F與極化電流I呈線性關系來測定金屬腐蝕速度的方法。根據Stern等研究的fiearv方程式，在腐蝕電位k附近（±10mV左右），曲線的斜率Rp（極化電阻）的倒數與腐蝕電流呈反比的變化規律，即可算出腐蝕電流，從而算出腐蝕速度。該法特點為反應靈敏，不損壞電極，可用來連續在線監測腐蝕速度的變化。電阻探針檢測技術，定金屬腐蝕速度的現場在線測試方法。將被測金屬做成絲 狀或簿片狀探針。插入被監測的設備中，當遭到腐蝕后，截面積減小，電阻增大。將電阻測定儀器（通常用溫度自動記錄儀改裝，已有定型產品生產）連接，即能連續測定記錄電 阻的變化，并在指示刻度上顯示出腐蝕深度。其優點是在不導電的腐蝕介質中也能進行測定，對于一些管材的測量也比較方便。

4　鋼結構橋梁的維修加固技術

通過對鋼結構橋梁進行檢測評估后，如果發現其不能滿足現有的車流量、運輸量，則需要進行維修加固或者進行橋梁拓寬。橋梁的加固維修，是為了滿足當前的經濟發展需求，因此應該盡可能的節約時間，并且控制成本，保證橋梁在維修之后能夠更加持久耐用，既然是維修加固，設計時要盡量保持橋梁原有的主體結構。對于橋梁周圍的環境也要盡量減少破壞。雖然加固過程需要高效，但是施工過程還是安全第一，特別是加固過程中要注意安全，出現緊急情況應該，暫停施工，及時報告討論，合理有效的處理完出現問題才可以繼續施工。

對于維修加固方案的選擇，應該選取工藝成熟、容易把控、施工容易的方案，方案產生的粉塵、噪音、廢棄物越少越好。加固后堅固耐用后期的維護保養費用較少。除去質量要求外，大橋的建設維修也要兼顧美觀的要求。

橋梁維修加固的主要方法。增加預應力法，在鋼結構橋梁體系中常采用將鋼結構布置在受拉區域截面的外側，增加受力的應力場儲備增加橋梁的承載能力，抗彎強度大幅提高。協調原來產生的變形，減小裂縫，或者使裂縫閉合。增加縱橫梁加固法，減少原有梁所受載荷，增加橋梁承載能力和結構穩定性。粘貼鋼板加固法，讓增加的鋼板分擔原有結構的負載，增大原有鋼結構截面提高結構強度，改善結構受力防止開裂。該方法施工需要時間按短，簡單方便。改變受力結構體系加固法，主要是通過增加簡支梁支架，減小支架間跨度，降低彎矩。但是該技術目前處理技術有難點，改造費用較大，施工效果不穩定，國內很少單獨采用這種方法進行加固。增加橫向聯系的加固方法，主要通過增加橋梁的橫向連接，使橋梁的載荷分布更加均勻，提高鋼結構橋梁的整體承載能力。面對我國的眾多老橋，和目前對于橋梁承載能力要求的大幅提高。合理有效的維修加固是非常有必要的，我國需要加強維修加固這方面的研究，為經濟發展提供支持。

5　結束語

我國的鋼產量逐年增加，鋼產能過剩，鋼結構橋梁強度高質量輕，發展鋼橋梁是一種趨勢。但是鋼結構橋梁容易被腐蝕，如果不及時進行檢測維修加固很容易造成事故，危害人們的生命財產安全。科學的檢測合理的加固維修，對于橋梁的使用質量和時間都是有重要幫助的。這是一項復雜而重要的工作，需要我們不斷的努力學習研究，積累經驗，不斷深入研究實現橋梁檢測智能化，維修加固機械化自動化。本文只是對鋼結構橋梁的檢測與維修進行了簡單的分析總結，希望為后來的研究者們的研究學習提供一些方便。

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TU391

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1671-3818（2016）09-0111-02

陶平（1983-），男，湖北武漢人，工程師，研究方向：橋梁鋼結構。