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特大型橋梁結(jié)構(gòu)常規(guī)養(yǎng)護(hù)檢測(cè)方法

對(duì)于公路橋梁結(jié)構(gòu)安全的常規(guī)檢驗(yàn)，常用方法是以全橋?yàn)閷?duì)象，針對(duì)其上部結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)和橋面系等各個(gè)主要部位存在的病害缺陷做記錄評(píng)定，并結(jié)合《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，為全橋的做技術(shù)狀況評(píng)定；同時(shí)，依據(jù)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》對(duì)全橋進(jìn)行承載能力評(píng)級(jí)。 對(duì)于特大型橋梁的結(jié)構(gòu)安全常規(guī)檢測(cè)，目前沒(méi)有規(guī)范對(duì)其進(jìn)行規(guī)定，本節(jié)通過(guò)參考相關(guān)文獻(xiàn)，配合施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的結(jié)果，總結(jié)斜拉橋和懸索橋的常規(guī)檢定內(nèi)容及檢驗(yàn)方法如下。

斜拉橋常規(guī)檢測(cè)內(nèi)容及檢測(cè)方法

1、全橋的線形和高程測(cè)量 由于斜拉橋全橋跨度很大，全橋的線形會(huì)受基礎(chǔ)沉降，各部分混凝土結(jié)構(gòu)的收縮以及拉索系統(tǒng)索力變化等的作用而變化，如果變化較大，會(huì)直接影響主梁的受力情況，對(duì)大橋的結(jié)構(gòu)安全造成威脅。 因此，主要檢測(cè)內(nèi)容包括上部橋面、橋塔和下部承臺(tái)、墩柱等的高程，斜拉橋主梁及索塔軸線的線形。若橋梁沒(méi)有較大的高程和線形變化，表明此刻橋梁病害不大；若發(fā)生較大變化，則說(shuō)明此橋可能出現(xiàn)下部結(jié)構(gòu)沉降、上部結(jié)構(gòu)變形等情況。 對(duì)于全橋線形和高程的常規(guī)檢測(cè)儀器主要有全站儀、水準(zhǔn)儀等。

2、基礎(chǔ)墩柱、承臺(tái)、索塔與錨固區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè) 混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)的主要內(nèi)容是檢查混凝土的裂縫及強(qiáng)度，其中，檢測(cè)重點(diǎn)是主塔錨固區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)。主要檢測(cè)內(nèi)容包括： （1） 混凝土構(gòu)件外觀和裂縫的檢測(cè)，觀察其表面風(fēng)化剝落及破損情況； （2） 主塔錨固區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，特別需要檢查錨固區(qū)裂紋的分布、寬度、深度以及混凝土的強(qiáng)度； （3） 索塔與主主梁相連處的外觀及裂紋檢查。 根據(jù)大橋的運(yùn)營(yíng)情況和外觀檢測(cè)情況，必要時(shí)需進(jìn)行索塔動(dòng)力特性測(cè)試。主要采用無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)檢測(cè)，采用儀器有回彈儀、超聲波探測(cè)器等。

3、支座的檢測(cè) 對(duì)支座的檢查內(nèi)容一般包括：檢查支座的位置及工作情況，連接螺栓是否松動(dòng)或被剪斷以及表面是否銹蝕等。 常規(guī)檢測(cè)方法中對(duì)支座的檢測(cè)主要是用放大鏡對(duì)其外觀的檢測(cè)，判斷支座位移可采用全站儀、水準(zhǔn)儀等設(shè)備。

4、斜拉索系統(tǒng)檢測(cè)

對(duì)于跨度較大的斜拉橋來(lái)說(shuō)，拉索系統(tǒng)是關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，必須有很強(qiáng)的抗疲勞和抗腐蝕能力。斜拉索力分布情況是判斷當(dāng)前斜拉橋運(yùn)營(yíng)情況的關(guān)鍵。索力測(cè)量通常使用頻譜分析儀測(cè)量索的基礎(chǔ)頻率，通過(guò)索力與基頻的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到索力。 除了對(duì)索力的測(cè)量，對(duì)斜拉索的檢測(cè)還包括：斜拉索的錨固系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)的完整性，鋼索有無(wú)銹蝕、損壞，斜拉索防護(hù)層有無(wú)損壞及錨頭是否銹蝕等。 因此，除了對(duì)斜拉索及其附屬構(gòu)件的外觀檢查外，測(cè)量索力的儀器有頻譜分析儀。

5、主梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)

（1）鋼筋混凝土構(gòu)件檢測(cè) 鋼筋混凝土構(gòu)件檢測(cè)包括：裂縫檢測(cè)、破損帶檢測(cè)、保護(hù)層脫落、露筋檢查、混凝土碳化深度測(cè)量等。 常規(guī)檢測(cè)的具體方法有：強(qiáng)度檢驗(yàn)采用取芯法或回彈儀按照有關(guān)規(guī)程進(jìn)行；測(cè)量碳化層深度的儀器有游標(biāo)卡尺和 1%酚酞酒精溶液；裂縫寬度用放大鏡測(cè)讀；裂縫深度用便攜式超聲波測(cè)試儀檢測(cè)。

（2）鋼構(gòu)件檢測(cè) 鋼構(gòu)件檢測(cè)內(nèi)容包括：鋼構(gòu)件表面涂層檢查、銹蝕情況檢查、是否出現(xiàn)裂紋或其他疲勞紋、焊縫檢查、桿件平直度檢查、螺栓檢查等。 除了使用放大鏡對(duì)鋼構(gòu)件的外觀進(jìn)行檢查外，其他檢查可選用的儀器有回彈儀、游標(biāo)卡尺、放大鏡、便攜式超聲波測(cè)試儀等。

表 2-1 斜拉橋的檢測(cè)項(xiàng)目及常用儀器

懸索橋常規(guī)檢測(cè)內(nèi)容及檢測(cè)方法

大跨橋梁一般的結(jié)構(gòu)形式有斜拉式和懸索式，他們都是纜索支承型橋梁，但是受力特點(diǎn)有所不同。懸索橋檢測(cè)時(shí)，除了全橋線形檢測(cè)、主梁混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)、墩臺(tái)和支座檢測(cè)外，由于懸索結(jié)構(gòu)與斜拉索結(jié)構(gòu)的不同，還應(yīng)包括對(duì)懸索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)檢測(cè)。具體檢測(cè)內(nèi)容如下：

1、主纜、主纜索股及其錨頭檢測(cè)

（1）主纜線形同設(shè)計(jì)是否相符；

（2）防護(hù)系統(tǒng)內(nèi)纏絲情況；

（3）主纜振動(dòng)特性的檢測(cè)；

（4）索股內(nèi)力以及分布狀態(tài)檢測(cè)；

（5）索股的腐蝕情況檢測(cè)； 由上述具體內(nèi)容可知，對(duì)于主纜、主纜索股及其錨頭檢測(cè)主要集中在線形、外觀檢查、斷絲檢驗(yàn)以及動(dòng)力特性檢查。線形可用全站儀、水準(zhǔn)儀；外觀一般選用放大鏡觀察；內(nèi)部斷絲檢查一般選用斷絲傳感器做無(wú)損檢驗(yàn)；對(duì)于主纜動(dòng)力特性變化的檢查一般使用加速度傳感器，以環(huán)境振動(dòng)為振源，用頻譜分析儀分析加速度信號(hào)確定其動(dòng)力特性變化。

2、吊索、索夾的檢測(cè)

（1）吊索內(nèi)力與分布狀態(tài)的檢測(cè)；

（2）吊索纏絲的腐蝕檢測(cè)；

（3）索夾在主纜上是否滑移；

（4）吊索傾斜情況，螺栓或桿件松動(dòng)情況。

測(cè)量吊索或主纜內(nèi)拉力的方法主要是通過(guò)頻譜分析儀測(cè)得自振頻率，然后利用頻率與索力的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算得到。測(cè)量索夾滑移距離的方法一般是用游標(biāo)卡尺，定期檢查事先在主纜和索夾上做的 2 個(gè)標(biāo)記間的相對(duì)距離獲得。

3、錨碇、主鞍座的檢測(cè)

（1）檢測(cè)錨碇滑移情況、混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂情況；

（2）檢測(cè)錨室內(nèi)是否有積水；

（3）檢測(cè)主鞍座和位置是否正確、有無(wú)銹蝕。

由上述檢測(cè)內(nèi)容可知，對(duì)于錨碇、主鞍座的檢測(cè)主要使用目測(cè)的方法。

表 2-2 懸索橋的檢測(cè)項(xiàng)目及常用儀器

3. 技術(shù)狀況評(píng)定

橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)是基于橋梁各部分構(gòu)件、橋面及上、下部分結(jié)構(gòu)及整體評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)的。具體的評(píng)定流程圖見(jiàn)圖 2-8。

圖 2-8 技術(shù)狀況評(píng)價(jià)流程圖

根據(jù)大跨橋梁整體技術(shù)狀態(tài)評(píng)定的結(jié)果，參考規(guī)范，可對(duì)大跨橋梁整體技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)級(jí)。具體評(píng)級(jí)依據(jù)參見(jiàn)相關(guān)規(guī)范。

3.4承載能力評(píng)定

若現(xiàn)役橋梁出現(xiàn)下述情形，須對(duì)其做承載能力評(píng)定： ① 該橋的技術(shù)狀況評(píng)級(jí)為四類(lèi)或五類(lèi)； ② 需提高荷載等級(jí)的橋梁； ③ 允許重型車(chē)輛通行的橋梁； ④ 曾遇地震、洪山等重大自然災(zāi)害或遭受過(guò)船只、車(chē)輛撞擊等意外事故的橋梁； 一般，橋梁的承載能力鑒定內(nèi)容如下：

（1） 橋梁缺損狀況檢查評(píng)定； 橋梁缺損狀況鑒定，重點(diǎn)鑒定審查橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)或構(gòu)件損壞缺失的分類(lèi)、位置和損傷狀況，判斷該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件可能會(huì)出現(xiàn)的狀況及產(chǎn)生的不良影響，根據(jù)具體情況評(píng)級(jí)并確定缺損標(biāo)度。 具體檢查鑒定及取值方法參考《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》及《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》。

（2） 橋梁材料質(zhì)量與狀態(tài)鑒定； 鑒定內(nèi)容主要包括以下方面：幾何形態(tài)參數(shù)評(píng)定；恒載變化評(píng)估；材料強(qiáng)度評(píng)估；鋼筋銹蝕點(diǎn)位評(píng)估；保護(hù)層厚度檢查；自振頻率檢測(cè)評(píng)定；索力檢測(cè)評(píng)定等。具體檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及判定依據(jù)參見(jiàn)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》。

（3） 橋梁承載力檢算評(píng)定； 橋梁承載力檢算評(píng)定包括強(qiáng)度、剛度、抗裂性和穩(wěn)定性等。 檢算內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)檢測(cè)算數(shù)確定；配筋橋梁持久狀況承載能力極限狀態(tài)評(píng)定；橋梁正常使用極限狀態(tài)評(píng)定；鋼結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)定；拉吊索承載能力評(píng)定；地基評(píng)定等。 對(duì)于配筋混凝土橋梁承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)橋梁檢測(cè)結(jié)果按式（2-2）進(jìn)行計(jì)算評(píng)定。其他檢算內(nèi)容參考《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》進(jìn)行。

（4） 必要時(shí)進(jìn)行荷載試驗(yàn)評(píng)定。

荷載試驗(yàn)是為了獲得橋梁在荷載作用下的現(xiàn)時(shí)工作情況，以此來(lái)判斷結(jié)構(gòu)的承載能力和使用狀況的試驗(yàn)方法。包括靜力試驗(yàn)荷載效率計(jì)算與結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)及相對(duì)殘余變形計(jì)算。 靜力荷載試驗(yàn)效率的計(jì)算如式（2-3）：

判斷橋梁承載能力滿足要求，應(yīng)符合下述任意條件：

① 關(guān)鍵截面測(cè)量點(diǎn)的靜力荷載試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)小于 1。 ② 關(guān)鍵截面測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)殘余變位或應(yīng)變計(jì)算值低于 20%。 ③ 加載下結(jié)構(gòu)裂縫寬度不高于限值，且卸下荷載條件下裂縫閉合的深度應(yīng)超過(guò)擴(kuò)展深度的 2/3。 ④ 加載條件下，基礎(chǔ)無(wú)沉降變位情況出現(xiàn)。