混凝土桥梁检测

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　　一、桥梁检测与监测技术

　　1.桥梁结构检查的重要性

　　桥梁结构的使用性能及耐久年限，主要由设计、施工和所用材料的质量等诸多因素共同确定。此外，桥梁在营运使用中又会受到不可避免的人为损伤及各种大

　　自然侵蚀，带来后天病害。先天缺陷和后天病害的不利影响往往会结合在一起，如果再遇上荷载和外力的临界组合，则很容易使桥梁发生不可预见的损坏。所以，确

　　保建成的桥梁保持良好的运营状态和正常的使用功能，在尚未出现更大的损伤之前采取维修养护措施，以控制病害发展或把病害清除，而要达到此目的,就必须对桥

　　梁进行检查。

　　2.桥面结构的检测

　　用于预测桥面病害的一般方法是:测量氯化物含量和电势，并进行肉眼观测。但此种方法既费时间，又妨碍交通，而且更遗憾的是，这种方法不能就沥青桥面

　　铺装的整个病害情况提供准确数据。因为该方法只把注意力集中在由于腐蚀而导致的顶面钢筋保护层的层裂上，而忽视了由于冻融循环造成的沥青铺装层下的混凝土

　　裂崩的检测。

　　3.桥梁结构体系的监测

　　一般用于结构监测的传统传感器，其测量能力只局限于逐点检测，当临界断面检测得不准确时，其效果就会很不理想。任何监测系统都必须具备在较长时期内提供可靠、精确和长期的检测结果，这样才能保证结构处于高度的安全状态。

　　混凝土桥梁结构的监测用于混凝土桥梁结构监测的一种新技术是光纤传感器技术。它运用了光纤的两个特性来实现动态测量：1、光损矢量的测量,即利用纤

　　维某些局部产生微小弯曲后所产生光矢量变化的效应原理。2、光传输时间原理,即:光沿传感器到达反射镜，再反射回到光源处的传输时间。

　　4.桥梁基础的监测

　　桥梁结构水面或地面以上部分的材料状况和整体性能状况的检测及评价方法与上部结构类似。水面或地面以下基础状况的诊断,对于明显的病害，一般只能通

　　过观测墩台的沉降、倾斜、位移和裂缝等变形状况来分析判断。对已建桥梁结构基础沉降观测，有的采用激光系统和连通管水平测量装置。在基础不均匀沉降引起的

　　倾斜测量中，采用水准式、摆式倾斜仪，以及各种电测的测斜仪。

　　二、桥梁病害诊断

　　混凝土结构的病害表现形式多种多样，引起病害的原因错综复杂，从引起病害的原因来分析，可以将其划分为两大类：

　　第一类为由环境作用引起的混凝土结构损伤与破坏。

　　第二类为由荷载作用或设计、施工不当造成的混凝土结构损伤。

　　1.环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏

　　1.1混凝土的碳化

　　混凝土的碳化是指混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧化碳或其它酸性气体发生化学反应的过程。一般情况下混凝土呈碱性，在钢筋表面形成碱性薄膜，保护钢筋免遭酸性介质的侵蚀，起到了“钝化”保护作用。

　　1.2氯离子的侵蚀

　　氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯离子的主要来源，北方寒冷地区冬季道路 、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中。

　　1.3碱—骨料反应

　　碱—骨料反应一般指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应，生成碱—硅酸盐凝胶，并吸水产生膨胀压力，造成混凝土开裂。

　　碱—骨料反应引起的混凝土结构破坏程度，比其他耐久性破坏发展更快，后果更为严重。碱—骨料反应一旦发生，很难加以控制，一般不到两年就会使结构出现明显开裂，所以有时也称碱骨料反应是混凝土结构的“癌症”。

　　碱—骨料反应破坏的最重要特征之一是混凝土表面开裂，裂缝的形态与结构中钢筋形成的限制和约束状态有关：钢筋限制、约束力强的混凝土形成顺筋裂缝；钢筋限制约束作用弱的混凝土形成网状或地图状裂缝，在裂缝处有白色凝胶物渗出。

　　1.4钢筋锈蚀

　　混凝土中钢筋腐蚀的首要条件是钝化膜坏，混凝土的碳化及氯离子侵蚀都会造成覆盖钢筋表面的碱性钝化膜的破坏，加之有水分和氧的侵入，就可能引起钢筋

　　的腐蚀。钢筋腐蚀伴有体积膨胀，使混凝土出现沿钢筋的纵向裂缝，造成钢筋与混凝土之间的粘结力破坏，钢筋截面面积减少，使结构构件的承载力降低，变形和裂

　　缝增大等一系列不良后果。

　　2.混凝土结构的裂缝分析

　　实践表明，混凝土结构的任何损伤与破坏，一般都是首先在混凝土中出现裂缝，裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表。所以，对混凝土结构的损伤检测，首先应从对结构的裂缝调查、检测与分析入手。

　　混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展而引起的。引起裂缝的原因很多，但可归纳为两大类：

　　第一类：由外荷载引起的裂缝，称为结构性裂缝（又称为受力裂缝），其裂缝的分布及宽度与外荷载有关。

　　第二类：由变形引起的裂缝，称为非结构性裂缝，如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到限制时，在结构内部就会产生拉应力，当此应力达到混凝土抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝。

　　两类裂缝有明显的区别，危害效果也不相同，有时两类裂缝融在一起。调查资料表明，在两类裂缝中以变形引起的裂缝占主导的约占80%；以荷载引起的裂缝占主导的约占20%。对裂缝原因的分析是裂缝危害性评定，裂缝修补和加固的依据。

　　2.1结构性裂缝（受力裂缝）

　　众所周知，混凝土的抗拉强度很低，抗拉极限应变大约为。换句话说，混凝土即将开裂的瞬间，钢筋的应力只有事实上，在正常使用阶段钢筋的应力远大于此值，所以说在正常使用阶段，钢筋混凝土结构出现裂缝是不可避免的。在桥梁检查中常会遇见的几种结构性裂缝：

　　（1）钢筋混凝土简支梁的跨中截面附近下缘受拉区的竖向裂缝，是最常见的结构性裂缝。在正常设计和使用情况下，裂缝宽度不大，间距较密，分布均匀。若竖直裂缝宽度过大，预示结构正截面承载力不足。

　　钢筋混凝土简支梁的支点（或腹板宽度变化处）附近截面由主拉应力引起的斜裂缝，在正常设计和使用情况下很少出现斜裂缝，即使出现裂缝宽度也很小。

　　（3）另外，钢筋混凝土墩柱受压构件由于纵向压力过大引起的纵向裂缝、预应力筋锚固区由于局部应力过大引起的劈裂裂缝等都属于结构性裂缝。

　　2.2非结构性裂缝

　　非结构性裂缝的产生，受混凝土材料组成、浇筑方法，养护条件和使用环境等等多种因素影响。非结构性裂缝可以分为三种：收缩裂缝、温度裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝。

　　（1）收缩裂缝：在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩；

　　（2）温度裂缝：钢筋混凝土结构随着温度变化将产生热胀冷缩变形，这种温度变形受到约束时，在混凝土内部就会产生拉应力，当此应力达到混凝土的抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝，这种裂缝称为温度裂缝；

　　（3）钢筋锈蚀引起的裂缝：混凝土中钢筋产生锈蚀后，由于锈皮会吸湿产生化学反应而膨胀，其体积将增大2～4倍，从而胀裂砼保护层。

　　三、混凝土结构承载能力及耐久性评估

　　混凝土结构受到损伤后，需要对结构损伤的原因和程度进行分析，对损伤对结构承载能力及耐久性的影响进行评估，其主要内容是：

　　1.结构损伤影响的承载能力评估

　　2.结构剩余使用寿命评估

　　在评估分析的基础上，根据经济技术条件，制定科学的维修加固方案，提出结构处理措施。

　　评估现有结构的安全可靠性的核心问题是确定考虑结构病害损伤后的结构承载能力。桥梁结构的承载能力评定通常采用以下三个途径：

　　相关规范要求对照桥梁的存在的缺陷及病害进行综合评定例如《公路桥涵养护技术规范》中对桥梁技术状态标准和裂缝宽度，都做了规定。

　　现场荷载试验评估方法

　　通过现场荷载试验（静载试验和动载试验）可直接检测结构的实际承载力。荷载试验与理论计算分析相结合是比较符合实际的承载力评定方法。

　　理论计算分析评估方法

　　在现场调查和病害检测分析的基础上，考虑结构病害、损伤的影响，按现行规范计算结构承载力是承载力评估的主要方法。

　　已有结构的耐久性检测与评估：

　　钢筋混凝土结构的现场踏勘和检测是了解结构现状和耐久性损伤程度的重要手段，是进行耐久性评估的重要依据。检测的内容和方法如下，应尽可能地采用非破损性的检测手段：

　　调查结构和构件的全貌

　　检查外观损伤

　　测试混凝土性能

④检测钢筋

⑤调研和测试环境条件

　　将全部的结构现场观察调研和试验室检测的详细结果汇总后进行统计分析，按照结构的损伤和性能化的严重程度，评定各部分的耐久性的损伤等级。