钢结构桥梁的检测与维护

钢结构桥梁的检测与维护

陶 平

（中国港湾工程有限责任公司，北京 100027）

摘 要：文章主要介绍了钢结构桥梁在我国目前的一个发展状况，并简单阐述了一下钢结构桥梁的检测内容与检测技术方法以及一些维护措施和加固手段。

关键词：钢结构；桥梁；检测；维护

桥梁作为城市交通的枢纽，在城市经济飞速发展中，高质量大桥不但承担着繁重的交通运输承载作用，还可以作为一个城市发展的标志。随着城市建设的不断深化，科学技术的不断进步，车流量的不断增加，大型货车的负载能力的持续增强。近些年桥梁需要承受的负荷也越来越重，桥梁钢结构的腐蚀损坏，导致一些安全事故时有发生。所以及时准确的检测出桥梁的质量安全问题并进行相应的维护加固是十分必要的。对保障桥梁质量，提高桥梁寿命具有重要意义。

1　我国钢结构桥梁的现状

我国改革开放以来，科技进步经济发展，钢材质量产量不断提高。近些年，我国的粗钢产量以及不锈钢产量一直稳居世界第一，国内钢材需求也是不断提高。我国桥梁建设之前主要以钢筋混凝土结构为主，随着我国钢结构材料技术不断发展，加上钢结构桥梁有着质量轻比强度高等优点。钢结构桥梁已经被广泛应用于人行天桥、公路桥、铁路桥的设计中。如广东的丫髻沙桥、虎门大桥，武汉的公路铁路两用武汉长江大桥，上海的南浦大桥、阂行区新梅人行钢网架天桥等。钢结构桥梁质量较轻，现场吊装、焊接方便快捷。

虽然钢结构桥梁优点很多，但是桥梁钢结构在加工焊接过程中也避免不了出现一些缺陷，这些缺陷可能刚开始很小，但随着桥梁受到的循环载荷和周围环境温度变化，雨水侵蚀等影响，钢结构的内部组织随着时间延长就会慢慢变化，产生裂纹、腐蚀、疲劳断裂等系列钢结构损伤。当损伤严重时，钢结构发生变形不稳定，不足以承载其基本的交通运行任务，造成桥梁垮塌，引发重大安全事故。目前钢结构桥梁的损害原因主要包括以下几点：桥梁长期超负荷工作，洪水台风等自然灾害，自然环境下钢铁的腐蚀等。保护桥梁严禁超速超重车辆行驶，对于老旧危桥能要及时评估修缮或者拆除重建。虽然钢铁腐蚀是无法避免的，但是我们可以采取防腐措施，减缓钢铁结构腐蚀，延长桥梁生命。

2　钢结构桥梁的检测内容

钢结构桥梁的检测主要指钢结构件的表面油漆是否完整脱落、是否有锈蚀。并仔细检查有积水，湿度大、有灰尘的地方。对于严重生锈部位测量估计其锈蚀尺寸。钢结构件上有无裂纹孔洞变形等缺陷。检查焊缝铆钉等连接处是否有裂纹、腐蚀等现象发生。

3　钢结构桥梁的检测技术

3.1　无损探伤检测技术

无损探伤检测技术主要是指在不损害被检测构件的性能前提下，利用声、光、电、磁等物理特性来测量被检物是否存在孔洞、裂纹、偏析等并进一步确定这些缺陷的大小、数量、位置等。并以此来判断桥梁的质量是否合格，并为后续的维修加固提供依据。该技术集合了物理、材料、计算机电子技术等多个学科。

铁磁粉检测技术，在被检测对象表面撒磁粉，如果有裂纹孔洞存在，那么缺陷周围磁力线的分布肯定会出现局部异常。在一定照明条件下很容易就被发现。但是这只局限于表面的缺陷的检查。

超声检测技术，又分为常规超声波检测技术，主要利用激励探头产生超声波，然后接收遇到缺陷后反射回来的波形，经过示波器放大处理后反射回来。从而定位缺陷位置，并根据波形判断缺陷大小。超声波衍射时差检测技术，采用2个探头对称放置接收到的波形多于预想的波形时，说明检测到了缺陷。

涡流检测技术，利用金属对交变磁场感应时产生的涡流对线圈中电流的改变，分析金属试件的缺陷，主要用于板材和管材等的检测。

渗透检测技术，利用构件表面的孔隙产生的毛细作用，吸收荧光染料，擦去表面的染料，干燥后涂显像剂使孔隙内部的荧光染料回渗，从而检测出有缺陷的位置。不过该技术对于被检测的钢结构表面要求较高。

X射线或γ射线检测技术，根据射线穿透材料后在射线胶片上成像，来检测出工件上的缺陷大小、位置。进行定性、定量检测。

应力波发射技术，原理是材料在接收应力时会产生应力波，通过检测分析波形对比总结出对应的缺陷类型，不过该技术受干扰较大，作为一种新技术，应用的还不是很成熟。

3.2　钢结构件腐蚀检测技术

超声导波检测技术，主要是利用超声测量管板等规则形状钢结构件的厚度来测量其腐蚀，因为被腐蚀的管板件会变薄，仪器使用方便可以直接显示缺陷部位和厚度大小，是一种比较常用的仪器。涡流检测技术也可以通过厚度测量，确定钢结构件的腐蚀程度。

表面检查，直接用肉眼或者放大镜观察钢结构件腐蚀前和去除锈蚀物之后的形貌，该方法简单直接，只是做一个定性的检查。也有用小型显微镜进行进一步仔细观察腐蚀表面的。线性极化法腐蚀速度测定利用腐蚀电位附近极化电位F与极化电流I呈线性关系来测定金属腐蚀速度的方法。根据Stern等研究的fiearv方程式，在腐蚀电位k附近（±10mV左右），曲线的斜率Rp（极化电阻）的倒数与腐蚀电流呈反比的变化规律，即可算出腐蚀电流，从而算出腐蚀速度。该法特点为反应灵敏，不损坏电极，可用来连续在线监测腐蚀速度的变化。电阻探针检测技术，定金属腐蚀速度的现场在线测试方法。将被测金属做成丝 状或簿片状探针。插入被监测的设备中，当遭到腐蚀后，截面积减小，电阻增大。将电阻测定仪器（通常用温度自动记录仪改装，已有定型产品生产）连接，即能连续测定记录电 阻的变化，并在指示刻度上显示出腐蚀深度。其优点是在不导电的腐蚀介质中也能进行测定，对于一些管材的测量也比较方便。

4　钢结构桥梁的维修加固技术

通过对钢结构桥梁进行检测评估后，如果发现其不能满足现有的车流量、运输量，则需要进行维修加固或者进行桥梁拓宽。桥梁的加固维修，是为了满足当前的经济发展需求，因此应该尽可能的节约时间，并且控制成本，保证桥梁在维修之后能够更加持久耐用，既然是维修加固，设计时要尽量保持桥梁原有的主体结构。对于桥梁周围的环境也要尽量减少破坏。虽然加固过程需要高效，但是施工过程还是安全第一，特别是加固过程中要注意安全，出现紧急情况应该，暂停施工，及时报告讨论，合理有效的处理完出现问题才可以继续施工。

对于维修加固方案的选择，应该选取工艺成熟、容易把控、施工容易的方案，方案产生的粉尘、噪音、废弃物越少越好。加固后坚固耐用后期的维护保养费用较少。除去质量要求外，大桥的建设维修也要兼顾美观的要求。

桥梁维修加固的主要方法。增加预应力法，在钢结构桥梁体系中常采用将钢结构布置在受拉区域截面的外侧，增加受力的应力场储备增加桥梁的承载能力，抗弯强度大幅提高。协调原来产生的变形，减小裂缝，或者使裂缝闭合。增加纵横梁加固法，减少原有梁所受载荷，增加桥梁承载能力和结构稳定性。粘贴钢板加固法，让增加的钢板分担原有结构的负载，增大原有钢结构截面提高结构强度，改善结构受力防止开裂。该方法施工需要时间按短，简单方便。改变受力结构体系加固法，主要是通过增加简支梁支架，减小支架间跨度，降低弯矩。但是该技术目前处理技术有难点，改造费用较大，施工效果不稳定，国内很少单独采用这种方法进行加固。增加横向联系的加固方法，主要通过增加桥梁的横向连接，使桥梁的载荷分布更加均匀，提高钢结构桥梁的整体承载能力。面对我国的众多老桥，和目前对于桥梁承载能力要求的大幅提高。合理有效的维修加固是非常有必要的，我国需要加强维修加固这方面的研究，为经济发展提供支持。

5　结束语

我国的钢产量逐年增加，钢产能过剩，钢结构桥梁强度高质量轻，发展钢桥梁是一种趋势。但是钢结构桥梁容易被腐蚀，如果不及时进行检测维修加固很容易造成事故，危害人们的生命财产安全。科学的检测合理的加固维修，对于桥梁的使用质量和时间都是有重要帮助的。这是一项复杂而重要的工作，需要我们不断的努力学习研究，积累经验，不断深入研究实现桥梁检测智能化，维修加固机械化自动化。本文只是对钢结构桥梁的检测与维修进行了简单的分析总结，希望为后来的研究者们的研究学习提供一些方便。

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中图分类号：TU391

文献标志码：A

文章编号：1671-3818（2016）09-0111-02

作者简介：陶平（1983-），男，湖北武汉人，工程师，研究方向：桥梁钢结构。