桥梁结构检测与评定技术（讲稿）
东大交通学院 钱培舒
§1公路桥梁管理与技术改造
一、公路旧桥（Existing bridge NOT Old bridge）
一般指经过一段或相当的营运时间后的公路桥梁。（或既有桥梁。） 二、公路桥梁管理 1、定义
根据公路桥涵养护规范（JTG H11—2004）：公路桥梁管理是对既有桥梁及引道进行检测、评价、维修、加固或改建等技术工作的管理。是桥梁养护工作的重要环节。 2、管理的目的
a、经常保持桥梁的完好状态，保证线路畅通。
b、及时修复桥梁损坏的部分，发挥桥梁的正常使用功能。 c、延长桥梁的使用寿命。
图1
3、管理的内容
a、建立既有桥梁的技术档案； b、正常养护维修；
c、组织既有桥梁的检测评估、加固及技术改造工作。
归纳为：检查评估桥梁技术；决定技术改造措施；决定资金投向。 三、桥梁的技术改造 1、定义
指对那些经过一段时间使用后，出现桥梁上严重缺损、病害；或不满足已有交通要求的桥梁进行加固改造，使其恢复或提高使用性能的工作。 使用性能指安全使用性（承载力）、耐久性、通行能力等。 2、特点
是公路管理部门经常性的工作。但有时会成为相对集中的工程活动。根据欧洲、日本等国家的统计表明，工程检查要求（评价程度）可由曲线表明： Δ修建20年左右为小周期， 要求进行检查评估，决定是否需 要加固改造，采取措施，使桥梁 保持完好状态。
Δ修建50至60年左右为大周 期，要求对桥梁评价后，决定桥
梁是否能继续安全使用。否则，应 图2 拆除。
3、混凝土桥梁在使用阶段产生劣变的主要原因，归纳为： 1）、自然界有害气体侵蚀、雨水冲刷等，比如：二氧化碳（碳化）、硫化氢（氢脆）、废水引起混凝土的病害。
1
2）、交通量及重型车辆的增加，比如：超重车辆的危害，其受害程度为4至16次方的倍数。 3）、设计、施工中存在的问题暴露，比如：设计中选择的结构形式，断面型形式与尺寸，钢筋布置不当等。施工中，混凝土强度不足，振捣不足产生蜂窝，养护不良产生裂纹等。 4）、材料本身的性质、质量问题，比如：混凝土的碱骨料反应、氯离子含量过高等。
§1—2、国内外公路旧桥概况
一、国外 1、 美国
九十年代统计：
总数（万座） 低于现行标准的 全国： 60 >40% 其中：州管 30 >30% 镇管 30 >20%
修复总共需500亿美元。
? 美国的桥梁设计寿命基准期为75年；而实际使用桥梁平均寿命为44年；州际桥梁
的平均寿命仅为39年。
? 在美国平均每年约有150～200座桥梁部分或完全倒塌，这些桥梁的平均寿命不足
20年。单其修复费用每年高达900亿美元。
美国公路桥梁缺陷率（1950-1994）定级为有结构缺陷的桥梁（座）91 88688 304118 42427 8171 309327 8296 0273 21222 92813 19921145 587（%）6.63.319.447.416.313.9桥梁类别钢筋混凝土桥预应力混凝土桥钢木其总桥桥它计单位（座）2002年8月预应力混凝土桥梁施工与质量检查15
2、前苏联 调查了2000多座 有缺陷的占50%。
3、英国 有修理需要的桥有13.5万座, 维修费需 1亿美元/年。 4、日本 仅高速公路旧桥加固费用消耗 1.5亿美元/年。 5、印度 调查了6500座桥梁 56%要加固改造。 二、中国
1、 九十年代调查了16.8万座桥梁，全长15万多公里。 其中： 危桥 5000多座，计11.97万米； 低于汽—10级 4000多座，10万米； 半永久性、临时性 6000多座，10万米。
2
分布于：江苏、江西、北京、天津、辽宁、湖南、湖北、广东等需要改造的省份。 2、 桥梁调查存在的问题主要归纳为：
1)、相当部分的桥梁承载力低（原设计标准低）
在90年代末期全国的国道、省道和县级公路的永久性大中型桥梁中，承载能力达到汽—20、挂—100级荷载标准的仅占大中型桥梁总数的6.53%，84.3%的为汽—13 至汽—15级标准，汽—10级以下桥梁占9.17%。
可见大多数桥梁承载力低，达不到现行标准所要求的承载能力。 2）、桥面宽度不适应经济发展
90年代初期 大多数桥面行车宽度达不到9M； 90年代末期 约一半行车宽度达不到9M。 3）、已建桥梁的缺陷多
很多桥梁由于经常发生超载车辆行驶，造成桥面开裂；有的由于施工质量差；维修工作不及时；年久失修，损坏严重。尤其是建在软土地基上的双曲拱桥，由于软土地基处治不力， 致使墩台水平位移，跨中下沉严重，引起桥梁变形开裂，加剧了损坏。有资料表明，对某平原地区双曲拱桥损坏的调查，18.7%的桥处于危桥；70%的桥有严重缺损，可见问题的严重性。 4）、抵抗自然灾害能力弱
例如：92年水灾全国水毁桥梁3600座，损失16亿3千6百多万人民币。
地震对桥梁的损坏，最严重的是落梁，其次是河岸滑坡。唐山大地震滦河大桥35孔L=20M 钢筋混凝土梁桥，摆柱式钢板支座，大部已倾倒，35孔中落梁倒塌占23孔。天津宁河大桥岸坡滑移，裂缝宽度达0.4至0.7M，墩台倾斜角度达130 。
图3、
图4
世界经济合作与发展组织曾在上世纪先后组织了两次国际会议，讨论旧桥技术改造问题，并组织了24个国家共80万座桥梁进行合作性调查，提出六了方面的问题要求解决：
1、如何正确评价现有桥梁的实际承载力与安全度的问题；
2、如何及早地检查发现桥梁产生损坏和异常现象，正确检定结构物的损坏与维修加固方法问题；
3、桥梁损坏与维修加固的实际应用问题；
4、桥梁维修与加固技术，即采用维修加固新的技术与方法问题；
5、桥梁设计与维修管理的关系，如何把维修加固中发现的问题放到今后桥梁设计上进行考虑的问题；
6、桥梁维修加固的未来展望，即维修加固方法将来会怎样发展，如何提出更合理的维修管理方法与策略的问题。 由此可见，对旧桥危桥的加固维修以及如何提高其承载力的问题研究室由于推广已经引起世界性的关注。
资料表明：当前有些交通发达的国家，桥梁建设的重点放在旧桥加固改造方面，而新建桥梁则降为次要地位。 三、旧桥技术改造的意义
1、旧桥是人类的财富，应与修复加固充分利用。
2、旧桥改造可以节省大量资金。根据我国的经验，与新建一座桥梁相比，梁桥可节省投资75%—90%；拱桥为70%—80%。
3、可以大大减少混凝土桥梁拆除造成的环境污染。
3
§1—3、桥梁技术改造的原则、特点与一般方法
一、桥梁技术改造方案确定的原则（基本条件） 1、具有明显的经济效益
在分析经济效益时应考虑以下二点： （1）、计入比重新建桥节约的大量投资和材料。 （2）、应计入包括重建新桥期间中断交通所造成的经济损失。
通常情况下，认为加固改造比重新建桥节约费用在60%—70%以上时才有意义。 2、加固改造完成的桥梁，其结构性能、承载能力、耐久性方面能达到新的使用要求。 3、桥梁下部构造具有足够的潜力，能满足加固后所增加的桥梁自重和活载对基础的要求。如不满足，则应先加固下部结构。
4、为了进行桥梁加固改造经济效率比较，对方案进行评价，常用下列二个指标来比较。 a)、结构改善系数k：定义为桥梁加固改造后承载力提高的百分率。 k=
Q2?Q1
×100% Q1
式中：Q2、Q1、—分别为加固前、加固后桥梁承受活载的能力。 通常情况下，k越大，则加固的效果越显著。
b)、成本效益系数F：定义为桥梁加固工程单位成本所取得的结构改善系数。 F=
k Q
式中：F—成本效益系数；
Q—每平方米桥面所需的加固费用。
通常F越大，其成本效益越大。
合理的选择加固改造方案，除了上述二个基本指标外，还要进行综合评价，综合因素考虑：（1）、加固设施的养护费用；（2）、加固时交通阻碍造成的运输效益损失；（3）、加固技术的耐久性；（4）、施工安全和环境的干扰程度等。 二、旧桥改造的特点
1、工程要求尽量减少对桥上或桥下正常交通的干扰； 2、工程施工要求可靠，方便易行。 3、注意对相邻结构的影响。
4、施工工艺设计应充分注意施工过程中的安全性，可行性。 三、旧桥改造工作方法程序 1、桥梁现场外观检查与检测 2、原有桥梁的技术状况评定 3、提出技术改造措施与对策 4、桥梁技术改造（措施）设计 5、桥梁技术改造施工
6、桥梁竣工的荷载试验评定 四、对工程科学研究的意义
1、促进了工程结构寿命、耐久性的研究； 2、促进了对结构设计效果的反馈； 3、促进了新技术新材料的应用。
4
比如：对检测技术、新老结构的技术拼接技术、纤维复合材料的应用等。
§2桥梁现场检查与检测
一、桥梁现场检查与检测的几个术语 1、桥梁调查 Bridge mvestigation
指对桥梁设计、施工、监理、监测、试验、养护及维修加固、桥址水文地质状况及其它历史资料进行全面了解。
2、桥梁检查 Bridge inspection
指对结构及其附属设施的所有构件或部位进行全面系统的检查，记录所有缺损的部位、范围和程度。
3、桥梁技术状况 Technical conclition(situation) of Bridge
是指桥梁结构或构件各个方面的技术特征的总称。如：混凝土表观质量缺损状况、钢筋的锈蚀状况以及强度状况等。
二、桥梁检测工作的一般流程见图2—1。
桥梁历史与现状调查检测规划收集基本数据和资料动态调查结构实地考察（快速扫视检查）确定检测目的制定检测计划建立检测组织检查技术和设备的准备现场检测实验室分析检测结果评定报告编制一般检查照相详细检查取样检测无损或半破损检测样品分析（化学、物理）室内材料试验损坏原因评估耐久性分析损坏发展趋势研究材料实际强度结构评定缺陷损坏评估检测评定结果维修处治措施建议加固措施建议 图2—1 桥梁检测工作的一般流程
5