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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题    目：  浅议桥梁健康检测与安全评价 

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完成日期：   2021 年9月13日

内容摘要

桥梁工程的质量直接关系到人民群众的切身利益，确保桥梁的质量是为民造福的大事，必须严格进行控制。但是随着桥梁技术的不断进步和发展，桥梁工程的要求也逐步提高，桥梁健康监检测等技术应运而生，桥梁在建造和使用过程中，由于受到环境、有害物质的侵蚀，车辆、风、地震、疲劳、人为因素等外来作用，以及材料自身性能的不断退化，导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化桥，严重影响桥梁的质量，于是本文从世界各国桥梁安全检测技术的现状入手，指出了桥梁健康检测的内容，并对桥梁健康检测的重要性检测方法，安全评价等内容进行分析，最终通过具体的工程实例阐述了桥梁健康监测的意义即：健康检测对于桥梁工程的健康状况的测定具有不可替代的优势。

关键词：桥梁工程；健康监测；安全评价

目     录

内容摘要... I

引   言... 4

1  概述... 5

1.1  桥梁健康检测与安全评价简介... 5

1.2  桥梁健康检测与安全评价的重要性... 5

1.3  桥梁健康检测的内容和依据... 5

1.4  常用检测仪器... 6

2  桥梁健康检测的常用方法... 7

2.1  混凝土结构无损检测... 7

2.2  混凝土结构半破损检测... 7

2.3  钢结构无损检测... 8

2.3.1  磁粉检测（MT）... 8

2.3.2  超声波探伤... 8

2.3.3  射线检测... 9

2.4  预应力混凝土结构检测... 9

3  桥梁安全评价... 10

3.1  桥梁安全的耐震评价... 10

3.2  桥梁安全的荷载评价... 10

3.3  桥梁安全的河川耐洪能力评价... 11

3.4  土石流桥梁安全评价... 12

4  工程实例分析... 13

4.1  桥梁概述... 13

4.2  检测目的、内容和依据... 13

4.3  桥梁检查结果分析... 14

4.3.1主桥纵、横梁检查结果... 14

4.3.2 桥墩及墩顶支墩、拱脚检查结果... 15

4.3.3  上部结构检查结果... 16

4.4桥梁检测结论... 17

5  结论与建议... 1

参考文献... 1

引   言

桥梁在长期的使用过程中难免会发生各种结构损伤，损伤的原因可能是使用维护不当、车祸事故等认为因素，也可能是地震、台风和环境侵蚀等自然因素。随着桥梁服役时间的增长、环境等自然因素的长期作用和交通量及重车数量的不断增加，桥梁结构安全性和使用功能也必然发生退化^[1]。

我国桥梁安全检测系统的研究与应用始于20世纪90年代，依托我国大规模基础建设的背景，桥梁安全检测系统在我国得到了一定的应用。新建的大型桥梁结构总结以往的经验和成果，也在工程建设的同时增设长期的安全检测系统。这对保证大跨度桥梁的结构安全、及时掌握结构运营状况、发现桥梁早期的病害及查明不可接受的响应原因、实施经济合理的维修计划、实现安全经济的运营具有重要意义与实用价值。

新建的大型桥梁结构总结以往的经验和成果，也在工程建设的同时增设长期的安全检测系统。这对保证大跨度桥梁的结构安全、及时掌握结构运营状况、发现桥梁早期的病害及查明不可接受的响应原因、实施经济合理的维修计划、实现安全经济的运营具有重要意义与实用价值。桥梁在长期的使用过程中难免会发生各种结构损伤，损伤的原因可能是使用维护不当、车祸事故等认为因素，也可能是地震、台风和环境侵蚀等自然因素。随着桥梁服役时间的增长、环境等自然因素的长期作用和交通量及重车数量的不断增加，桥梁结构安全性和使用功能也必然发生退化^[2]。本文从世界各国桥梁安全检测技术的现状入手，指出了桥梁健康检测的内容，并对桥梁安全评价等内容进行分析，最终通过具体的工程实例阐述了桥梁健康监测的价值。

1  概述

1.1  桥梁健康检测与安全评价简介

桥梁健康监测根据桥梁结构安全性、适用性和耐久性评估的需要和桥梁管理、决策部门的信息需求，并结合目前国内的实际经济条件及桥梁现场监测条件，确定桥梁结构监测系统中实施的监测项目，以实用性、可靠性为基础，在一定程度上兼顾其先进性，并考虑到费用一效益的关系，确定各监测项目^[3]。桥梁的安全、耐久性问题已经引起了运营管理部门的高度重视，为了确保桥梁安全运营、延长桥梁使用寿命，桥梁上安装监控监测系统具有非常重要的意义。桥梁结构的安全评价是指评价桥梁结构各主要构件的承载能力、构件的应力和刚度、结构性损伤是否在安全范围内，是一个利用特定的信息资料来分析桥梁状态的好坏，并为了保持桥梁的可靠性而做出相应措施的一个过程。这个过程可以分为三部分，即资料的收集和研究，建立评估模型，分析模型和决策。

1.2  桥梁健康检测与安全评价的重要性

在各种重大工程结构中，桥梁结构具有数量众多、投资巨大和意义重大等特点，因此桥梁结构的安全检测得到了国内外的广泛关注。对于桥梁结构而言，随着桥龄的增长、气候和环境等自然的作用以及日益增加的交通量及重车过桥数量的不断增加，导致桥梁结构或构件发生不同的自然积累损伤和意外损伤，从而使得桥梁结构的安全性和耐久性发生退化。在美国，至少每两年要对约57.5万座桥梁进行检测，根据FHA（Federal Highway Administration）的统计结果，约40%的桥梁功能陈旧或存在结构缺陷，修复这些结构缺陷需要投资约700亿美元；在哥伦比亚，由于疏于养护加之恶劣的气候条件，2000多座跨度超过20m的公路桥梁，其中约有60%的桥梁存在中等程度及以上的损伤；英国运输部曾在1990年抽样调查过2000座混凝土公路桥，调查结果表明约30%的桥梁运营条件不良；在印度，大约20%的公路桥梁需要更换，另有10%的桥梁有损伤的迹象；同样我国的桥梁安全状况也不容乐观。

1.3  桥梁健康检测的内容和依据

结构安全维护应包括评估和维修两个方面。在进行任何维修工作之前，必须对结构的安全状况进行评估。评估的目的是获取有关结构质量退化的信息。如质量恶化的部位、程度、原因及后果等。要获取这些信息，必须结合结构原设计资料和施工、运营记录，进行详细的现场调查，包括观察、测试和判断等。现场调查和检测的结果是结构维修时选择适当的维修材料和方法的依据。一般评估（检测）方法可以是混凝土试样试验和无损检测。混凝土试样即从结构选择的部位取出的混凝土，它可提供有关混凝土质量和可能发生的变化的有用信息。混凝土试件的试验一般需要在实验室里进行。

无损检测可在结构现场直接获取结构质量状态的信息，如估计混凝土构件的强度，确定裂缝和断裂的程度、不密实混凝土孔洞、蜂窝的出现与区域、混凝土湿度以及可能发生的质量恶化的程度。无损检测除了目测外，一般都需要一定的测试设备和技术。现有的无损检测技术包括声发射、染色法、涡流法、光纤传感法、硬度测试法、同位素法、泄漏测定法、磁粒子法、磁场摄动、波动光栅等高线映射、压力－真空试验、模式识别、射线照相法、超声波法、X光法以及目检法等，

桥梁检测的依据主要有：《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）；《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）；其他相关的监测资料；《桥梁养护技术规范》；《公路桥涵设计规范》。

1.4  常用检测仪器

桥梁检测常用的主要仪器设备如下表1.1所示。

表1.1 检测常用主要仪器设备工具

2  桥梁健康检测的常用方法

2.1  混凝土结构无损检测

无损检测是利用声、光、热、电、磁和射线等与物质的相互作用，在不损伤被检物使用性能的情况下，探测材料、构件或设备的各种宏观的内部或表面缺陷，并判断其位置、大小、形状和种类的方法。

（1）混凝土强度无损检测方面

混凝土强度无损检测方面一般包括混凝土强度的回弹法检测以及采用两种以上方法进行多参数的综合强度测定，即所谓综合法^[4]。

（2）混凝土内部缺陷的无损检测方面

超声脉冲法是目前最常用的缺陷检测方法，近年的研究中有两个方向值得注意:进行接收波形的信号分析和超声脉冲辐射高速自动检测。混凝土内部缺陷由于很难用肉眼或者其他工程工具进行测定，为此必须采用超声波进行测定。

（3）混凝土其他性能无损检测方面

随着结构功能的多样化对混凝土性能的要求也超出了抗压强度、缺陷等传统质量指标，为适应这种需要，无损检测技术的使康领域也已扩展到其他性能方面。近年来发展起来的渗透法就是这类方浏勺一种，它以混凝土阻止液体或气体渗透的育幼来间接反映混凝土结构的耐久性。用中子散射法及微波吸收法测试混凝土的含水率，用中子活化法测定混凝土的水泥含量等二也属于这一类型的新的测试方法。

2.2  混凝土结构半破损检测

所谓混凝土结构半破损检测是以不影响构件的承载能力为前提，在构件上直接进行局部破坏性试验，或直接钻取芯样进行破坏性试验。其优点是以局部破坏性试验获得混凝土强度，因而较为直观可靠。缺点主要表现在：造成结构物的局部破坏，需进行修补，因而不宜用于大面积的全面检测。混凝土结构半破损检测的 主要方法：钻芯法、拔出法、射击法。目前工程中最常用的方法是钻心法，按照《钻芯法检测强度技术规程》^[4]（CECS03：88）来检测砼强度的要点如下：从混凝土结构中钻取芯样，以测定混凝土抗压强度的方法。适用于对试件抗压强度的试验结果有怀疑时；因材料、施工、养护不良等施工失控而发生的质量问题；对混凝土受冻、水灾、化学侵蚀等损害；使用多年建筑结构的混凝土强度的检测等。钻取芯样的位置，应征得设计单位的同意，一般应在结构和构件的下列部位钻取：结构或构件受力较小部位、砼强度质量具有代表性的部位、便于钻芯机安放于操作部位、要避开主筋，预埋件和管线的位置，并尽量避开其它钢筋。、用钻芯样和非破损法测定砼强度时，应与非破损法取同一测区。芯样钻取的数量，按单个构件检测时，每个构件的钻芯数量不应少于3个；对于较小构件，钻芯数量可取2个。对构件的局部区域进行检测时，应由要求检测的单位提出钻芯总位置及芯样数量。

2.3  钢结构无损检测

2.3.1  磁粉检测（MT） 

磁粉检测是建立在漏磁原理基础上的一种磁力检测方法。铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。当磁力线穿过铁磁材料及其制品时，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可见的磁痕。因此，可借助于该磁痕来显示铁磁材料及其制品的缺陷情况。磁粉检测法可探测露出表面，用肉眼或借助于放大镜也不能直接观察到的微小缺陷，也可探测未露出表面，而是埋藏在表面下几毫米的近表面缺陷。用这种方法虽然也能探查气孔、夹杂、未焊透等体积型缺陷，但对面积型缺陷更灵敏，更适于检查因淬火、轧制、锻造、铸造、焊接、电镀、磨削、疲劳等引起的裂纹。磁力检测中对缺陷的显示方法有多种，有用磁粉显示的，也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉检测，因它显示直观、操作简单、人们乐于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉显示的，习惯上称为漏磁探伤，它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷，它比磁粉探伤更卫生，但不如前者直观。由于目前磁力检测主要用磁粉来显示缺陷，因此，人们有时把磁粉检测直接称为磁力检测，其设备称为磁力检测设备。适用范围：可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。局限性：仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。优点：经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。

2.3.2  超声波探伤

焊缝按其接头形式可以分为对接、角接、T形接头、搭接四种。在钢结构焊缝探伤中，主要是对接。对接焊缝超声波探伤有三个探伤等级。A级。采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行探伤，不要求检验焊缝的横向缺陷。当母材厚度