土木工程结构试验与检测
Testing and Inspection for Civil Engineering Structure
9.3 桥梁检查与评估（bridge inspection and evaluation）
桥梁检查与评估主要是对既有桥梁而言，就是建成并使用一定年限后的桥梁，俗称“旧桥”。所谓评估，就是评价估计某一事物的价值或优劣。进行旧桥检查与评估的目的，就是欲通过检查，了解旧桥存在的各种病害，取得关键部位的受载应力（应变）、变形及沉降等重要数据，经过分析、研究、计算，甚至有时还要辅以相关的试验，找出病害产生的原因和其实际的承载能力以及剩余寿命等。最后得出该桥还能否正常运营，需采取哪些措施（如限载、限速）和需进行哪些维修加固等结论。
由于旧桥评估涉及的范围广、因素多，在对评估内涵的理解上，不同的人往往有所偏重，如有的把评估的重点放在桥梁承载能力方面，有的则把其放在耐久性方面等。一种较为全面的定义是：桥梁评估就是利用特定信息，分析既有桥梁的可靠性并为使桥梁保持一定水平的可靠性而做出相应工程决策的过程。
9.3.1 桥梁结构检查的分类（classification of bridge structure inspection）
桥梁检查属于桥梁养护的范畴。它是为了保证正常运营而进行的。要及时发现桥梁的病害，必须对桥梁各部位进行检查。其目的在于随时掌握桥梁的技术状态和安全状态，为桥梁运营、管理与维修提供依据。
1．经常检查（routine examination）
经常检查是日常工作。以目测为主，配以简单的量测工具，与日常管理及保养小修结合进行。对特大桥而言，应每天有人员按月计划的安排进行。检查的对象主要是桥面，特别在弯道和竖曲线部分有无妨碍行车的问题；其次是检查主结构有无异常情况。
进行经常检查时，应认真作好记录和描述，必要时进行摄影和录像。 2．定期检查（regular examination）
根据桥梁的全长、跨度、结构类型、材质、运营情况及重要性等，可每半年、一年或两年进行一次定期检查。对斜拉桥、悬索桥等这样结构复杂的桥，可半年进行一次。对预应力混凝土连续梁桥，就可每一年、甚至两年检查一次。每年春、秋两季可对桥梁的结构状态各进行一次细致的全面检查。春季时，桥梁经过严寒的冬天，应注意检查易受低温影响的部位（如钢梁的主要焊缝），混凝土构件中易于积水冰冻的部位，桥头路基冻融变形等，而秋季在经过夏期洪汛后，检查桥梁的全面技术状态，除应量测基础的水下冲淤，墩台的位置，以及上部结构受到膨胀的影响外，因秋季气候较好，检查上、下部结构均较方便深入，检查的项目可更为全面。
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第9章 桥梁结构的试验与检测
Chapter 9 Bridge Structure Test and Inspection
9.3.2 桥梁检查的方法（inspection and evaluation for bridge）
桥梁检查评估时，应首先了解该桥的概况、变迁、病害征兆，搜集和熟悉该桥的设计文件、施工资料、竣工和养护维修档案。其次对全桥及其周边环境作普遍观测、进行荷载试验，最后分析、研究、计算，找出病因，确定其承载能力，得出结论等。具体叙述如下。
1．调查桥梁概况（bridge survey） 所谓桥梁概况，应包括以下内容： （1）桥位及自然条件；
（2）桥全长、孔数，桥型及跨径组成； （3）设计的标准；
（4）主要使用的工程材料；
（5）建造的年代，修复、改造和加固情况；
（6）桥上通过的车辆类型、荷载等级，日交通量及其变化；
（7）如果是病害严重或危桥，应了解主要病害情况，特别是那些可能引起桥梁塌落的征兆。
2．搜集和查阅桥梁的技术档案（collecting related archives）
技术档案包括建造、大修和加固的设计文件，施工记录，设计变更及隐蔽工程检验，施工总结，监理总结，竣工资料，预制构件的出厂合格证书，材料试验及抽检资料，日常养护维修资料，定期检查及有关资料，河床的变迁等，对检查与评估能起重要参照和指导作用。
3．对全桥做普遍观测（bridge general survey）
对全桥作普遍观测，是对桥梁结构的各个细部和构件等现状观察了解，及量测一些关键性的数据，分析旧桥各部位存在的病害。
（1）桥头引道、河床及桥址的观测
观察桥梁的引道、河床和导流物时，应先根据设计资料，了解设计时的要求，然后通过观测检查弄清以下情况：桥头引道的构造、河道变迁及河床有无冲刷淤积等。
重点应察看正桥与引桥、引道的衔接处是否正常；桥墩台处的局部冲刷与设计时采用的数据相比是否偏大；河流河道是否改变；桥下净空有无改变及两岸的桥头锥坡有无冲刷和损坏等。在必要的情况下，还应进行水流速度的测定，并确定河流水势的流向。
（2）量测全桥的线型和标高
包括上部和下部结构的标高，如墩台的支承垫石或支承板、承台和梁底标高等。如果桥梁的标高和线型良好，说明桥梁无大的病害；如果有变化、且变化较大，则表明该桥有可能基础发生了沉降、上部结构有较大的损伤和变形。
（3）圬工梁拱的观测要点
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应对圬工梁拱量测混凝土的实际强度和量测宽度大于等于0.3mm的裂缝。并绘制裂缝分布、走向、长度、宽度及深度图。对不同类型的圬工梁拱的观测要点见表9.5.1。
表9.5.1圬工梁拱的观测要点 观测项目 圬工 观测要点 有无风化、剥落、破损及裂缝，注意变截面处、加固修复处及防水层的情况；对圬工剥落、裂缝处，应注意钢筋的锈蚀情况。 混凝土梁 重点观测宽度超过0.3mm的竖向裂缝，并注意观测有无斜向裂缝及顺主筋方向的纵向裂缝。 预应力混凝土梁 拱桥 要观测梁的上拱度变化，并注意观测有无不容许出现的垂直于主筋的竖向裂缝。 应测量实际拱轴线和拱圈（或拱肋）尺寸，并检查它们有无横向（垂直路线方向）的裂缝发生。
（4）钢结构的观测要点
表9.5.2钢结构的观测要点 观测项目 油漆涂层 钢件 观测要点 观察其完好程度，有无起皮、剥落、锈斑等。 特别是容易积水积尘或不通风部位有无锈蚀。锈蚀严重的，应量测钢板或构件的实际剩余厚度，以便考虑断面削弱的影响。 观测其有无裂纹、穿孔、硬伤、硬弯、歪扭、爆皮及材料夹层等。要特别注意以下部位有无疲劳裂纹发生： 构件 1.承受拉力或反复应力的杆件与节点板连接处或杆（构）件接头处；2.由于损伤造成杆（构）件断面削弱及应力集中处；3.纵梁与横梁的连接角钢；4.无盖板的纵梁上翼缘角钢；5.主梁间的纵向连接系的连接处；6.单剪铆钉处；7.焊缝端部及其附近的基材；8.U形肋与横隔板连接处焊缝。 钢箱梁 观察其工地拼接时的大环形焊缝（即同一截面的顶板、腹板、底板、腹板的周圈焊缝）和U形肋嵌补段焊缝有无异常。 观测其平直度。在压杆的弯曲矢度大于杆件自由长度的1/1000，拉杆的弯曲矢度大于杆件自由长度的1/500时，均应注意弯曲的影响。 观察其有无锈蚀，铆钉有无松动等。应特别注意杆件连接和接头处；纵梁与横梁连接处；铆钉头 纵梁及上承式板梁上翼缘角钢的垂直肢；承受反复应力杆件的连接和交叉处；连接系杆的交叉处等。 高强度螺栓 观察其是否完好，有无松动和延迟断裂等情况。 杆件
（5）砖石砌体的观测要点
砖石砌体不同于混凝土的一个特点是，抗拉强度小，结构脆性大，开裂荷载比较接近或几乎等于破坏荷载。因此，当砖石砌体出现由于荷载引起的裂缝时，往往是砌体破坏的特征或前兆。砖石砌体产生裂缝虽然不是唯一的破坏形式，但是最常见的一种缺陷。裂缝的产生将对结构的耐久性、美观、强度和刚度等方面产生不同程度的影响。
砌体结构观测重点是观测裂缝，主要应区分沉降裂缝、温度裂缝和砌体的强度不足及荷载引起的裂缝。
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Chapter 9 Bridge Structure Test and Inspection
（6）不同类型上部结构观测的重要部件及重点部位
不同类型的桥，包括用不同建筑工程材料建成的桥，各部件和各部位的受力情况不同，它们在同一座桥中所起的作用也不同。因此，在进行观测时，应特别重视对其重要部件和重点部位的观测。因为这些重要部件和重点部位比较容易损伤，而一旦损伤积累到一定程度就会影响桥梁的正常运营，甚至危及桥梁的安全。表9.5.3示出了不同类型上部结构观测的重要部件及重点部位。
表9.5.3 上部结构观测的重要部件及重点部位 桥型 悬索桥 观测的重点部件及部位 1、主缆、主缆索股及锚头；2、主鞍座及散索鞍；3、吊索系统包括索夹等；4、主塔顶端及塔身；5、加劲梁；6、加劲梁支座；7、防雷设施 1、斜拉索及锚头；2、斜拉索在塔和梁上的锚固区；3、主梁；4、主梁支座；5、桥塔；6、防雷设施 1、跨中截面及附近；2、反弯点处（一般为跨径的1/5处）及其附近；3、桥墩处梁上部及其附近；4、梁端部及其附近；5、支座 1、跨中截面及附近；2、角隅处；3、立柱（墩） 斜拉桥 混凝土和预应力混凝土连续梁、悬臂梁 混凝土和预应力混凝土钢架桥 1、跨中截面及附近；2、1/4跨径处截面；3、拱肋之间的连接处；4、对中承式拱桥 和下承式拱的吊杆；4、对系杆拱的系杆及其连接；5、对钢管拱的钢管（包括连接）的焊缝及其支撑端的焊缝 混凝土和预应力混凝土简支梁、大孔板 1、跨中截面及附近；2、1/4跨径处截面；3、梁、大孔板端部；4、支座
（7）墩台及基础的观测要点
观察墩台及其承台圬工有无风化剥落、裂缝及破损。应对裂缝及破损具体位置、宽度、长度、深度进行量测和描述，绘制成图。
此外，还应了解墩台有无下沉、位移和侧移等情况。尽可能查清地基基础情况，特别是墩台基础埋深有无变化，有无超过设计规定的局部冲刷现象。观察梁端部、支座及墩台的相对位置关系。
将不同类型墩台的观测重点部位示于表9.5.4。 （8）支座的观测
桥梁的上部结构的类型、跨度、荷载以及建成年代不同等原因，桥梁支座种类繁多。因此，在对支座进行观测时应根据实际情况处理。
通常，应观察支座的位置是否仍处于设计位置，能否正常工作，有无锈蚀及损坏，特别是其锚固螺栓有无松动和被剪断或变形等。观测的要点为：
1）垫层支座的油毡是否老化破裂。
2）钢板滑动支座和弧形支座是否干涩、锈蚀。
3）摆柱支座各部件相对位置是否正确，受力是否均匀，混凝土立柱是否损坏。 4）橡胶支座是否老化、变形，位置是否正确。 5）活动支座是否灵活，实际位置是否正确。
表9.5.4 墩台观测的重点部件及部位
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墩台类型 轻型桥台 扶壁式桥台 重力式桥台 重型桥墩 柱式墩 1.支座底板；2支撑梁；3.耳墙 1.支座底板；2.台身；3.底板 1.支座底板；2.台身；3.前墙 1.支座底板；2.墩身；3.水位变化部位 1.支座底板；2.帽梁；3.横系梁及其与桩的连接处 观测的重点部件及部位
（9）桥面的观测
一座完好的桥，除了其基础、墩台及上部结构等必须完好外，桥面铺装、伸缩缝、栏杆、防撞装置、照明及排水设施等必须也是完好的。只有这样，才能保证行车安全、顺畅、舒适，才能正常运营。桥面的观测要点见表9.5.5。
（10）材料强度的检测
在对旧桥作观测时，也应该对旧桥的材料强度作检测。
1）对混凝土和预应力混凝土结构的各主要受力部件或部位，如主桁、主梁、主拱圈、墩台身、帽梁等，应进行材料强度检验。混凝土强度可用回弹仪、超声波探伤仪等设备进行探测。必要时可在结构上钻取试件进行试验。
2）钢材强度一般以设计、施工的有关资料为依据，不再检验。无资料可查时，应通过调查桥梁修建年代，钢材外观，材料来源等进行分析判定。确有必要时可在结构上截取试件进行材料试验。
表9.5.5 桥面的观测要点 观测项目 桥面铺装 观测要点 桥面铺装观测的重点是桥面的纵坡横坡，桥面平整度、磨耗及损坏等情况。现有的桥面铺装材料主要有水泥混凝土和沥青类材料两大类。 1.水泥混凝土铺装层常见的缺陷有：磨光、裂缝、脱皮露骨以及高低不平。 磨光：铺装层被车轮磨耗，形成平滑的状态，因铺装层骨料抗磨性能差或交通量过大所致。 裂缝：因施工不良、温度变化以及上部结构产生过大的挠曲所致。有纵裂、横裂、网裂。 脱皮露骨：由于施工时没有一次成型，或者由于产生裂缝后在车辆冲击力的作用下，表层产生脱皮或局部破损露骨。 高低不平：产生跳车，主要是在桥跨结构物的连接部位，由于结构物与填土部位之间的不均匀沉陷或结构物接头不平，这不仅降低行车的舒适性、降低行车速度，甚至导致车辆减震装置的损坏。 2.沥青类铺装层常见的缺陷有：泛油、松散露骨以及高低不平。 泛油：这是由于沥青用量过多，骨料级配不良，及沥青材料软化点太低所致。桥面出现泛油后，车辆粘轮，下雨时则易打滑，降低了行车安全。 松散露骨：由于车辆的作用，铺装层表面的细骨料慢慢松散、脱离，表面出现锯齿状的粗糙状态，为沥青混合料压实不足或用油量太少所致。 高低不平：此项与前述的水泥混凝土铺装层相同。 伸缩缝 伸缩缝的宽度是否合适，有无拉开或挤抵现象，是否平整，是否完整，有无磨耗、损坏，有关设备、构件是否完善，能否活动自如，工作状况是否正常。 观察的要点是：对于锌铁皮U形槽伸缩缝要注意是否有杂物嵌入；梳形钢板伸缩缝内是否有异物填塞；钢板伸缩缝有否被震裂震断；橡胶伸缩缝是否被破坏或老化等。所有的伸缩缝应在平
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