城市桥梁定期检测技术研究

张亚楠

（河北光太路桥工程集团有限公司，河北 邯郸 056002）

0 引言

城市桥梁是城市路网的一个重要组成部分，对连接需跨越的两地有重要作用，能有效缓解日益加重的城市交通拥堵。但由于城市桥梁结构庞大且复杂，加之直接受到环境与行车荷载等因素的影响，难免产生一些病害或破损，应重视桥梁的定期检测，并使定期检测结果为后续的针对性养护维修提供可靠的参考依据。

1 工程概况

某城市桥梁采用全钢结构，总长约3.86km，该桥的设计和施工引入了拱桥、斜拉桥及悬索桥三种桥型的理论，主跨跨径达550m。目前该桥已经连续通车了10 年的时间，日均流量在9 万辆左右，对城市交通拥堵有很大改善作用，社会效益显著。为保证该桥梁结构安全性与可靠性，必须掌握桥梁运行过程中结构出现的变化，如位移和受力等，然后据此判断是否存在异常，再制定针对性措施进行必要的改进及处理。因此，根据该桥梁实际情况，初步从下列四个方面开展定期检测工作：①进行自动检测，内容为温度自动检测、挠度自动检测和应力自动检测；②对桥梁的整体空间形态进行定期测量；③对桥梁拉索实施检测；④对关键部位产生的相对位移进行检测。

2 桥梁定期检测

2.1 自动检测

在该桥梁的主梁及拱座、拱肋处进行传感器的安装，然后以1 次/min 的频率对桥梁结构各项状态信息进行动态采集，将采集到的信息输入监测系统当中实施存储、整理与分析。在此过程当中，测点布置十分重要，应严格按照相关规范进行，并充分考虑桥梁具体状况，使所有测点都能正确反映出桥梁结构所处状态，为后续发展趋势的预测提供准确的依据[1]。

2.2 空间形态检测

对空间形态进行检测的主要目的为确定拱肋各个节点产生的位移情况、拱座之间的距离与沉降等实际情况。由于桥梁建成初期多出现相对较大的变化，因此将具体的检测频率确定如下：建成后第一年检测四次以上；建成后第二年和第三年检测两次以上。在保证检测频率的基础上，还应注意检测必须涵盖如下各项内容：①对拱肋三维变化进行检测，选择足够数量的特征关键点，通过对不同点位对应的数据的综合分析，确定拱肋三维变化；②对桥墩进行沉降检测，在引桥的立柱和拱座等部位设置足够的测点，对测点发生的沉降进行实时观测，因检测量相对较大，需借助计算机系统对数据进行整理及分析，同时采用曲线图像进行表达，为后续的沉降分析提供方便；③对跨距进行检测，确定拱座之间的距离产生的具体变化情况[2]。

2.3 索力检测

对索力实施检测的主要目的为确定各条拉索受到的索力，进而判断拉索的使用是否与设计要求相符。吊索索力一般借助随机振动法来检测确定，对竖向实际自振周期予以测量和分析，然后通过计算确定拉力。该检测方法及计算方式都比较成熟，可以准确确定待测索体的真实受力情况[3]。

2.4 关键部位位移

对桥梁结构安全进行的自动监测虽然在我国得到了较广泛的应用，但这项技术的应用成熟度还不高，表现为缺乏可靠的自动分析方式，且检测断面比较单一，得到的结果以结构内在力学为主，若将其作为依据来综合判断，可能无法达到要求，还需要一些其他方面的依据来提供支持。在实际工作中，应严格进行空间形态和索力等的检测，对设备和技术也提出了严格要求，需要由具备相应资质的专业机构来负责和执行，周期长、成本高昂，且难以保证实时性，需要得到有效的改善。对此，有必要在以上检测内容基础上额外增加一个检测的项目，即对关键部位产生的所有相对位移进行检测，目前已经取得了良好的成效。关键部位是指能直接反映结构实际情况与具体状态的位置，需要由专门的机构或部位开展随机检测，也可按照预先制定的计划开展定期检测，尤其是在发生极端恶劣天气之后，必须马上对所有关键部位开展检测，并与之前积累的相关检测数据进行对比，以确定关键部位是否处在正常的状态，及时发现和消除安全隐患，进而从根本上保证桥梁安全性与稳定性[4]。

根据该桥梁的具体状况并结合结构形式与特点，本次共选定了12 个关键部位，这些关键部位共涉及54个监控点，由此可以形成内在联系十分紧密的完整控制网。在所有控制点处均进行检测装置的布设，采用目前精度最高的检测装置，随时掌握测点结构实际状态，并取得相应的定量数据，为后续的分析判断奠定良好基础。

近年来，对桥梁各关键部位产生的位移情况进行的定期检测工作取得了显著成效，在桥梁检测领域成为一个重要的发展趋势，主要表现在下列几个方面：

（1）实时观测阻尼器活塞杆自身伸缩位移，确定桥梁关键部位近期是否由于受到强风等因素产生位移，进而判断桥梁是否依然处在安全状态；

（2）实时观测横梁球铰支座，以确定该关键部位是否产生了纵向位移，进而判断整个桥梁是否由于温度因素的影响而产生变化及具体的变化量，最终确定桥梁发生的变化是否处在允许范围之内；

（3）实时监测边跨系梁与桥头堡间距大小，能据此确定桥头堡是否沿横桥向产生了倾斜、边跨系梁是否产生了侧向位移，进而判断两者是否依然处在理想的状态。

根据检测数据可知，边跨处的衡量与相邻过渡段都处在相对稳定的实际状态，大体上没有发生明显的相对位移；该桥梁所用Z 字形伸缩缝虽然沿顺桥向产生了一定程度的伸缩，但与相关要求相符，且沿横向发生的变化基本可以忽略，这与结构自身热胀冷缩效应完全相符；水平拉索的标志点和保护筒都没有发生明显的相对位移，表明拉索末端与墩头锚依然处在良好的固结状态，没有发生松动的现象。

由此可见，对各关键部位发生的相对位移进行检测具有重要的作用与意义，可以帮助相关检测人员确定不同部位所处实际状态，进而制定有针对性的解决方案，使桥梁整体结构始终处在稳定可靠的状态[5]。

2.5 定期检查

桥梁定期检查的工作基本步骤为：

（1）沿线路走向直至桥位，工作人员面向桥梁的正面先拍摄一张桥面的照片，再到桥梁的右侧对桥梁立面进行拍照，若桥梁改建，则应重新进行拍照。另外，如果上下游桥梁使用不同的结构或长度存在差异或起点及终点的桩号不同，则还应对下游侧桥梁的立面进行拍照，同时做好相应的标注。

（2）工作人员上到0#台处，将右侧翼墙作为起点，以逆时针的方向进行检查。

（3）对桥梁的下部结构进行检查，包括墩台及其检查与帽梁等部位，当桥下净空相对较大时，可借助桥检车、望远镜或人字梯等设备、工具辅助检测，而对跨河桥而言，可借助桥检车与望远镜对其墩台各部分实施检测。

（4）对桥梁的上部结构进行检查，包括承重与一般构件及支座，当桥梁的病害情况比较严重，已经对承载力构造很大影响时，应在做好全面检查的基础上，采用一些无损检测方式进行加密检测；当病害产生原因确定比较困难时，应采用其他方式重点检测。

（5）对桥梁的防护工程设置进行检查，确定是否合理，各项构造功能是否保持正常、桥梁的构件是否被破坏等。

（6）对河床冲刷情况进行检查，确认其严重程度，是否导致河床变迁，确定是否对桥梁结构有影响，当桥梁下部存在河床铺砌时，还应对铺砌进行检查，确定是否损坏。

（7）对桥梁的桥面系进行检查，包括铺装层、桥面板、伸缩缝与防护栏杆等，注意区分混凝土及水泥桥面，其病害特征有所不同，并重点确定伸缩缝是否存在缺陷。

（8）对桥梁的各个交通工程设施进行检查，确定是否完整与有效。

（9）在所有存在缺陷的部位都应使用涂料做好标注，简单描述损坏的具体部位与严重程度，对于三类及以下桥梁以及难以确定损坏原因和严重程度的桥梁，还要进行摄影记录，同时附上病害调查报告。

3 结语

综上所述，对既有城市桥梁进行定期检测是桥梁养护的重要工作，对确定桥梁结构运行状态和发现潜在的安全隐患有重要作用。该城市桥梁的定期检测工作开展顺利，所得检测结果经验证，与桥梁结构真实状态基本相符，表明所用检测方法和技术合理可行，可供其他城市桥梁定期检测项目参考借鉴。