1、引言
隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，我國(guó)公路總里程持續(xù)增長(zhǎng)。截至2006年底，全國(guó)公路總里程達(dá)345.70萬(wàn)公里，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善。全國(guó)公路總里程中，國(guó)道13.34萬(wàn)公里，省道23.96萬(wàn)公里，縣道50.65萬(wàn)公里，鄉(xiāng)道98.76萬(wàn)公里，專用公路5.80萬(wàn)公里，村道153.20萬(wàn)公里，分別占公路總里程的3.9%、6.9%、14.7%、28.6%、1.7%和44.3%。全國(guó)共有公路橋梁53.36萬(wàn)座，2039.91萬(wàn)延米（含縣鄉(xiāng)公路橋梁，不含港、澳、臺(tái)數(shù)據(jù)），其中特大橋1036座，171.85萬(wàn)米；大橋30982座，638.58萬(wàn)米；中橋12.11萬(wàn)座，607.30萬(wàn)米；小橋38.05萬(wàn)座，622.57萬(wàn)米[1]。我國(guó)已切實(shí)成為世界橋梁大國(guó)。
但是，我國(guó)公路橋梁的總體現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，危橋數(shù)量多年居高不下，在公路橋梁總數(shù)中約有11.8%（橋梁座數(shù)比）的橋梁技術(shù)狀況等級(jí)為五類（見(jiàn)表1.1），三、四類橋梁的數(shù)量則更多；近年來(lái)，橋梁垮塌事故頻發(fā)（見(jiàn)表1.2）。
表1.1 1999～2003年/2006年內(nèi)全國(guó)橋梁基本情況
表1.2 2005年以來(lái)全國(guó)公路橋梁垮塌事故統(tǒng)計(jì)
我國(guó)公路橋梁近十幾年的現(xiàn)狀是：一方面，交通量急速增長(zhǎng)，超限車輛的荷載效應(yīng)超過(guò)公路橋梁的設(shè)計(jì)等級(jí)；另一方面，原有橋梁原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，不斷加劇的結(jié)構(gòu)老化、破損狀況難以適應(yīng)公路運(yùn)輸需要。如何評(píng)價(jià)在役橋梁的承載能力，準(zhǔn)確的評(píng)估構(gòu)造物的損傷程度，進(jìn)而指導(dǎo)科學(xué)合理的橋梁加固維修，提高橋梁的可靠度，已經(jīng)引起了全行業(yè)的高度重視。
2、我國(guó)公路橋梁檢測(cè)評(píng)估技術(shù)體系的現(xiàn)狀
橋梁檢測(cè)評(píng)估，是指通過(guò)技術(shù)檢測(cè)，對(duì)橋梁承載能力進(jìn)行評(píng)定，并對(duì)運(yùn)營(yíng)使用情況做出評(píng)價(jià)的技術(shù)方法與體系。
廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐的橋梁檢測(cè)評(píng)估方法，主要有規(guī)范評(píng)價(jià)法、結(jié)構(gòu)計(jì)算法、荷載試驗(yàn)法。在科研探索階段的還有層次分析法、模糊分析法、基于結(jié)構(gòu)可靠度的分析法、灰色理論評(píng)價(jià)法等。這些方法雖然基礎(chǔ)各異，但都是將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)論和數(shù)據(jù)，量化的帶入評(píng)估體系，得到評(píng)定結(jié)論。在多年的工程實(shí)踐中，規(guī)范評(píng)價(jià)法、結(jié)構(gòu)計(jì)算法、荷載試驗(yàn)法以其相對(duì)理論簡(jiǎn)單實(shí)際，操作方便易行，結(jié)果直觀可靠在橋梁檢測(cè)評(píng)估領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。以上三種方法，因其適應(yīng)的需求不同，有其各自的使用范圍，見(jiàn)圖2。
圖2 常用的橋梁檢測(cè)評(píng)估體系及其應(yīng)用
規(guī)范評(píng)價(jià)法，適用服務(wù)于大規(guī)模整條路或整個(gè)區(qū)域的橋梁管養(yǎng)工作，在國(guó)內(nèi)被廣泛應(yīng)用，其依據(jù)是《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG H11-2004）。首先對(duì)橋梁外觀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，主要指定期檢測(cè)和特殊檢測(cè)，對(duì)橋梁各構(gòu)件分級(jí)評(píng)判，通過(guò)權(quán)重指標(biāo)體系，進(jìn)行橋梁整體評(píng)級(jí)。
結(jié)構(gòu)計(jì)算分析法應(yīng)用于按規(guī)范進(jìn)行檢測(cè)評(píng)級(jí)后，針對(duì)存在一定安全隱患，有承載力評(píng)價(jià)需要的橋梁。計(jì)算時(shí)，參照《公路舊橋承載能力鑒定方法》（1988）和《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（報(bào)批稿），通過(guò)將實(shí)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)尺寸、線型（如實(shí)測(cè)拱軸線）、材料參數(shù)等帶入計(jì)算，得到橋梁的承載力計(jì)算結(jié)論。同時(shí)，引入的活載影響系數(shù)
，考慮橋梁承受實(shí)際荷載與標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載之間的差異：
；引入承載能力驗(yàn)算系數(shù)Z1和承載能力惡化系數(shù)
，用以評(píng)估結(jié)構(gòu)實(shí)際承載力相對(duì)設(shè)計(jì)承載力的削弱：
，以使計(jì)算結(jié)論能評(píng)價(jià)橋梁的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況[3]。
當(dāng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算不足以確定橋梁的承載能力時(shí)，還可以采用靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)來(lái)鑒定橋梁的承載能力。
目前，這些橋梁檢測(cè)、試驗(yàn)技術(shù)手段和評(píng)價(jià)體系，主要應(yīng)用目標(biāo)為在役舊橋、設(shè)計(jì)施工存在缺陷的舊橋和承載能力不足的橋梁，廣泛服務(wù)于全國(guó)橋梁檢測(cè)、評(píng)估、維修、加固工程實(shí)踐，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
但是，針對(duì)突發(fā)性事故和災(zāi)害對(duì)橋梁造成的損傷，如何進(jìn)行快速診斷評(píng)估；針對(duì)特殊用途特殊結(jié)構(gòu)的橋梁，如何進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估；針對(duì)惡劣自然環(huán)境下橋梁，其耐久性損傷特點(diǎn)如何在檢測(cè)評(píng)估體系中體現(xiàn)等實(shí)際問(wèn)題的研究還很不完善。因其主要為個(gè)別案例，發(fā)生機(jī)率較小，故針對(duì)研究很少，在現(xiàn)有規(guī)范體系中，也未有涉及，將是未來(lái)對(duì)橋梁檢測(cè)評(píng)估體系研究的一個(gè)前沿和重點(diǎn)領(lǐng)域。
本文結(jié)合我公司多年來(lái)從事橋梁檢測(cè)評(píng)估和加固設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐，提出一些實(shí)際問(wèn)題和解決方案，供橋梁管理養(yǎng)護(hù)部門參考和從事橋梁檢測(cè)評(píng)估工作的同行探討。
3、對(duì)突發(fā)災(zāi)害造成的橋梁損傷的檢測(cè)評(píng)估
突發(fā)性事故和災(zāi)害對(duì)橋梁的損傷，可能表現(xiàn)為：橋梁受船舶撞擊破壞、橋梁被超限車輛撞擊、橋梁火災(zāi)、地震等。這些災(zāi)害，往往發(fā)生突然，橋梁損傷嚴(yán)重甚至損毀，進(jìn)而可能造成區(qū)域交通或干線大動(dòng)脈交通中斷。這就要求檢測(cè)評(píng)估工作需要在短時(shí)間內(nèi)完成，快捷準(zhǔn)確，以指導(dǎo)維修加固搶險(xiǎn)。
突發(fā)災(zāi)害造成橋梁損傷的檢測(cè)評(píng)估，其要點(diǎn)在于首先應(yīng)分析災(zāi)害的性質(zhì)、特點(diǎn)和橋梁因此可能產(chǎn)生的損傷，才能把握問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，用有限的人力、物力和時(shí)間得出檢測(cè)結(jié)論。本節(jié)以地震和火災(zāi)對(duì)橋梁的損傷檢測(cè)評(píng)估為例說(shuō)明。
3.1 地震后橋梁檢測(cè)評(píng)估實(shí)例[4]
5·12汶川大地震后，對(duì)災(zāi)區(qū)橋梁進(jìn)行的檢測(cè)評(píng)估之初，首先分析地震對(duì)橋梁的破壞形式，進(jìn)而明確震后橋梁檢測(cè)評(píng)估的目的，從而確定震后檢測(cè)的重點(diǎn)和基本檢測(cè)內(nèi)容。
3.1.1 地震對(duì)橋梁破壞
1）、地震對(duì)橋梁破壞的原因分析
地震對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的破壞主要表現(xiàn)在在地基失效引起的破壞和結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈震動(dòng)引起的破壞。地基失效引起的破壞，屬靜力破壞范疇，系地震發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，地裂縫、滑坡、沙土液化、軟土震陷等，可使地基開(kāi)裂、滑移、不均勻沉降等，進(jìn)而喪失穩(wěn)定性和承載力，使橋梁發(fā)生破壞；結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈震動(dòng)引起的破壞，屬動(dòng)力破壞范疇，系地震的縱波和橫波引起橋梁結(jié)構(gòu)的震動(dòng)，使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形大幅度增加，從而引起橋梁的破壞甚至坍塌。
2）、地震對(duì)橋梁破壞的表現(xiàn)型式
A 地震對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)的破壞主要表現(xiàn)為：主體承重構(gòu)件滑移、碰撞損傷、主梁內(nèi)力重分布引起的損傷；
B 地震對(duì)橋梁支座的破壞主要表現(xiàn)為：支座位移、錨固螺栓破壞、活動(dòng)支座脫落、支座自身破壞等；
C 地震對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)的破壞主要表現(xiàn)為：墩柱彎曲破壞、墩柱剪切破壞、超靜定結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)破壞以及橋臺(tái)震害。
3.1.2 震后橋梁檢測(cè)評(píng)估的目的
震后橋梁檢測(cè)評(píng)估的目的在于，區(qū)分橋梁損傷程度，快速評(píng)估橋梁使用性能，避免橋涵結(jié)構(gòu)破壞造成運(yùn)營(yíng)安全事故，掌握地震后的結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況，為全面恢復(fù)（修復(fù)、加固或重建）使用提供技術(shù)依據(jù)。
3.1.3 震后橋梁檢測(cè)的重點(diǎn)和基本檢測(cè)內(nèi)容
震后橋梁檢測(cè)的重點(diǎn)在于橋梁周邊安全調(diào)查和橋梁構(gòu)件損傷檢測(cè)。橋梁周邊安全調(diào)查主要包括地震影響橋位處山體滑坡、不穩(wěn)定山體及落石對(duì)橋梁的危害調(diào)查；堰塞湖、河道變化等可能產(chǎn)生的洪水破壞調(diào)查等。橋梁構(gòu)件損傷檢測(cè)，根據(jù)不同橋梁結(jié)構(gòu)形式和不同構(gòu)件，檢測(cè)重點(diǎn)不同。震區(qū)橋梁主體橋型梁式橋和拱橋的檢測(cè)要點(diǎn)，詳見(jiàn)表3.1。
表3.1 震后橋梁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)要點(diǎn)一覽表
3.2 火災(zāi)后橋梁檢測(cè)評(píng)估實(shí)例[5] [6] [7]
近年來(lái)，橋梁遭受火災(zāi)事故逐漸增多，火的物理和化學(xué)作用使材料的力學(xué)性能發(fā)生改變，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到不同程度的損傷。火災(zāi)不僅對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)本身造成破壞，而且危及公路尤其是高速公路的正常運(yùn)營(yíng)。通過(guò)總結(jié)我公司近年來(lái)處理的多項(xiàng)過(guò)火橋梁檢測(cè)、評(píng)估、加固工程，筆者認(rèn)為：火災(zāi)后，必須及時(shí)、科學(xué)的對(duì)受損構(gòu)件進(jìn)行損傷識(shí)別，合理的進(jìn)行損傷評(píng)估，才能為橋梁的加固維修提供可靠的數(shù)據(jù)支持，使加固切實(shí)恢復(fù)結(jié)構(gòu)的承載能力和使用性能，達(dá)到安全運(yùn)營(yíng)，路網(wǎng)通暢的目的。
3.2.1 火災(zāi)后橋梁各構(gòu)件損傷特點(diǎn)
橋梁火災(zāi)的危害主要表現(xiàn)在以下方面：
1）、混凝土構(gòu)件受火后的損傷特點(diǎn)
高溫火焰燒過(guò)的混凝土表面會(huì)產(chǎn)生爆裂、剝落、裂縫、鋼筋裸露等現(xiàn)象。對(duì)橋梁受力及耐久性的影響主要體現(xiàn)在混凝土有效截面積變化、混凝土強(qiáng)度變化、混凝土彈性模量變化、混凝土與鋼筋粘結(jié)力變化及混凝土中性化等五方面。
A混凝土開(kāi)裂后，過(guò)大的裂縫可能引起截面削弱，實(shí)際阻尼比過(guò)大，降低結(jié)構(gòu)承載力；還可能加速碳化，加速鋼筋銹蝕和凍融破壞，降低橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。
B由于混凝土爆裂及剝落，混凝土結(jié)構(gòu)有效凈面積將減小，尤其在受壓區(qū)，將直接影響結(jié)構(gòu)承載力。
C火場(chǎng)溫度的高低是影響混凝土強(qiáng)度降低的主要因素。當(dāng)混凝土構(gòu)件遇到800℃以上高溫時(shí)，水泥漿體成為不連續(xù)的團(tuán)塊狀，混凝土強(qiáng)度基本喪失；當(dāng)溫度在600～800℃時(shí)，混凝土中的水泥石脫水并收縮成疏松體，水泥石中的游離氫氧化鈣脫水分解，生成氧化鈣，水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，混凝土強(qiáng)度損失嚴(yán)重；當(dāng)溫度在300～600℃時(shí)，水泥石中的硅酸鈣開(kāi)始脫水，晶體輕微破壞，水泥石開(kāi)始出現(xiàn)疏松，混凝土強(qiáng)度開(kāi)始下降；當(dāng)溫度等于和低于300℃時(shí)，水泥石晶體不發(fā)生變化，混凝土強(qiáng)度不受影響。
D混凝土的彈性模量對(duì)溫度相當(dāng)敏感，在200℃以下變化較小，當(dāng)溫度達(dá)到200 ～700℃時(shí)，混凝土的彈性模量線性降低。
E混凝土在高溫作用下，水化物脫水分解，其內(nèi)部微空隙增加，結(jié)構(gòu)疏松；水泥石與粗骨料、混凝土與鋼筋在高溫下熱變形不協(xié)調(diào)，形成大量界面裂縫導(dǎo)致混凝土與鋼筋之間粘結(jié)力降低。
F另外，當(dāng)火場(chǎng)溫度超過(guò)500℃時(shí)，混凝土的游離氧氧化鈣產(chǎn)生熱分解，混凝土呈中性，使其保護(hù)鋼筋的作用大為降低，從而影響混凝土構(gòu)件的耐久性。
2）、鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼鉸線受火后的損傷特點(diǎn)
由于混凝土的熱惰性，隨保護(hù)層厚度增加，混凝土內(nèi)部溫度降低，鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼鉸線受火后的力學(xué)性能損傷程度低于混凝土。工程實(shí)例分析表明，高溫時(shí)，鋼筋強(qiáng)度降低影響結(jié)構(gòu)受力，而預(yù)應(yīng)力鋼筋熱應(yīng)力損失可能對(duì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。
A鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼材的力學(xué)性能變化
對(duì)普通鋼筋，當(dāng)火災(zāi)溫度為200℃以下時(shí)，強(qiáng)度幾乎無(wú)變化；當(dāng)火災(zāi)溫度大于200℃時(shí)鋼筋強(qiáng)度開(kāi)始下降，預(yù)應(yīng)力鋼筋在火災(zāi)作用后強(qiáng)度下降比非預(yù)應(yīng)力鋼筋的快，同時(shí)粘結(jié)力也有較大的下降。
B預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁火災(zāi)后預(yù)應(yīng)力體系的損失
由于混凝土保護(hù)層較大，以及混凝土的熱傳導(dǎo)性差，所以一般火災(zāi)很難對(duì)預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生直接影響，但是由于混凝土局部剝落及彈性模量的降低，使火災(zāi)嚴(yán)重的截面產(chǎn)生應(yīng)力重分布現(xiàn)象，從而對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生間接影響。預(yù)應(yīng)力筋雖然可能未直接受損，但其正常的工作狀態(tài)由于應(yīng)力重分布影響而無(wú)法恢復(fù)。混凝土彈性模量降低，將使結(jié)構(gòu)變形加大，預(yù)應(yīng)力由于彈性壓縮而發(fā)生損失，使有效預(yù)應(yīng)力變小。
如熱損傷已經(jīng)影響到預(yù)應(yīng)力鋼材，由于預(yù)應(yīng)力材料所用的冷加工鋼筋和高強(qiáng)鋼絲在火災(zāi)高溫下強(qiáng)度下降明顯大于普通低碳鋼和低合金鋼，因此，危害可能更大。
3）、鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件火災(zāi)后的力學(xué)損傷
普通低碳鋼和普通低合金鋼在高溫下的力學(xué)性能基本相同，鋼材在高溫下強(qiáng)度降低很快，在200～300℃的范圍內(nèi)極限強(qiáng)度增加，當(dāng)溫度超過(guò)300℃后，強(qiáng)度逐漸降低。而且，鋼材的應(yīng)力－應(yīng)變曲線形狀變化很大，溫度升高，屈服平臺(tái)降低，力學(xué)性能下降。
可以認(rèn)為，火災(zāi)對(duì)鋼橋的損傷最大，可能是毀滅性的。
4）、橋梁支座受火后的損傷特點(diǎn)
公路橋梁常用的盆式橡膠支座和板式橡膠支座往往是火災(zāi)中最先受損的構(gòu)件。伴隨溫度升高，支座變形失效直至焦化報(bào)廢。支撐體系損傷帶來(lái)的主梁內(nèi)力重分布，在檢測(cè)評(píng)估工作中不容忽視。
5）、橋面系及其他附屬構(gòu)造受火后的損傷特點(diǎn)
A橋面瀝青鋪裝層，受火后表面松散，內(nèi)部變脆硬。
B橋梁護(hù)欄、欄桿鋼構(gòu)件扭曲、變形。
C伸縮縫橡膠條焦化、失效；鋼構(gòu)件局部變形。
D 泄水管損壞或脫落。
6）、橋梁承載能力損傷
火災(zāi)對(duì)橋梁承載能力的損傷，主要表現(xiàn)在構(gòu)件強(qiáng)度降低、剛度下降、整體性受損、結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能和抗震性能衰減等。
橋梁火災(zāi)后，熱能損傷造成橋梁混凝土構(gòu)件材料和整體的膨脹和收縮，當(dāng)構(gòu)件熱自由變形時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，但是，橋梁不可能整體升溫，當(dāng)構(gòu)件的熱變形率不同，以及其他約束和限位就可能造成主要受火構(gòu)件的溫度應(yīng)力，這種影響對(duì)剛構(gòu)等超靜定結(jié)構(gòu)影響尤其明顯。另外，由于混凝土和鋼材高溫后力學(xué)性能的衰減以及構(gòu)件截面損傷和聯(lián)接性能的破壞，會(huì)直接造成橋梁主要受力構(gòu)件的尺寸變化，導(dǎo)致構(gòu)件正截面抗彎能力、斜截面抗剪能力降低，截面剛度下降，變形增大，并引起應(yīng)力重分布。影響橋梁的正常運(yùn)營(yíng)。
3.2.2、火災(zāi)后橋梁損傷檢測(cè)的內(nèi)容
1）、現(xiàn)場(chǎng)踏勘
本階段工作的關(guān)鍵在于安全和快速。全面檢查橋梁各構(gòu)件的受損情況，判斷橋梁是否可能發(fā)生斷裂、坍塌以及局部失穩(wěn)，并采取必要的臨時(shí)支護(hù)措施，確保橋梁安全。
初勘階段，還應(yīng)調(diào)查火源、起火原因、燃燒物性質(zhì)、火災(zāi)持續(xù)時(shí)間、主燃區(qū)域位置、滅火方式等，并收集橋梁竣工圖、養(yǎng)護(hù)記錄，為后續(xù)工作采集資料。
2）、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及取樣試驗(yàn)
火災(zāi)后橋梁的現(xiàn)場(chǎng)檢查應(yīng)包含以下項(xiàng)目，見(jiàn)表3.2。檢測(cè)中，還應(yīng)注意火源、火勢(shì)調(diào)查對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的影響，主梁截面形式對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的影響和滅火方式對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的影響。
表3.2、火災(zāi)后混凝土橋梁檢測(cè)試驗(yàn)一覽表
4、特殊構(gòu)造橋梁的檢測(cè)評(píng)估
某些橋梁不僅構(gòu)造特殊，往往還伴隨特殊的建造條件或?qū)ｉT用途。而常規(guī)檢測(cè)評(píng)估技術(shù)體系，一般不適用于這些的橋梁檢測(cè)評(píng)估。為科學(xué)合理的評(píng)價(jià)這些特殊橋梁的使用性能，往往需要進(jìn)行專門研究，修正或革新既有的檢測(cè)評(píng)估手段，以適應(yīng)這些橋梁的特殊性。本節(jié)以某特大跨徑柔性懸索橋?yàn)槔齕8]，闡述檢測(cè)試驗(yàn)的一些特殊方法。
4.1 橋梁概況
該橋位于某化工廠，是為工廠運(yùn)輸生產(chǎn)原料的鹽鹵管道跨長(zhǎng)江懸索橋。橋梁?jiǎn)慰缫堰_(dá)516米，但橋?qū)拑H1.2米，為特殊結(jié)構(gòu)特大跨徑柔性懸索橋，見(jiàn)圖4.1。
圖4.1、橋梁概貌
4.2 橋梁檢測(cè)
該橋構(gòu)件種類多，主體承重體系由主纜、斜拉索、背索、風(fēng)纜索、吊桿、鋼主梁組成；鋼筋混凝土主塔、萬(wàn)能桿件拼裝風(fēng)纜塔組成空間塔架體系；錨固體系由巖錨、重力式抗滑樁錨構(gòu)成。分析該橋構(gòu)件組成，具體檢測(cè)內(nèi)容，見(jiàn)表4.1。
表4.1、某懸索橋檢測(cè)項(xiàng)目一覽表
4.3 橋梁靜載試驗(yàn)方案：
該懸索橋功能特殊——運(yùn)輸化工原料；荷載特殊——鹽鹵（ρ＝1.20t/m3）、NaOH（ρ＝1.36t/m3），橋梁寬度僅1.2m，故靜載試驗(yàn)無(wú)法采用車輛荷載、堆載等常規(guī)加載方式模擬設(shè)計(jì)荷載。也無(wú)法采用一般靜載試驗(yàn)：空載（歸零）→滿載（實(shí)測(cè)應(yīng)變、撓度）→空載（實(shí)測(cè)應(yīng)變、撓度恢復(fù)情況確定殘余量）的加載順序進(jìn)行。針對(duì)這種特殊情況，特殊設(shè)計(jì)采用：滿載→空載→滿載的加載順序，進(jìn)行測(cè)試：
工況一：管道內(nèi)滿載化工原料，正常運(yùn)輸。以長(zhǎng)江北岸橋塔基點(diǎn)為水準(zhǔn)0點(diǎn)，測(cè)量控制測(cè)點(diǎn)的撓度；測(cè)量各吊桿及主纜的實(shí)際索力；并設(shè)此時(shí)橫梁應(yīng)變?yōu)?；
工況二：中斷鹽鹵運(yùn)輸并清空管道，測(cè)試此工況以上項(xiàng)目的撓度、索力及應(yīng)變；
工況三：繼續(xù)輸送鹽鹵，待管道充滿后，再次測(cè)試以上相同項(xiàng)目。
工況一與工況二的測(cè)值比較即為試驗(yàn)所測(cè)撓度、索力及應(yīng)力變化；工況一與工況三的測(cè)值比較即為撓度、索力及應(yīng)力的殘余量。
這樣的非常規(guī)試驗(yàn)方式為管道內(nèi)鹽鹵液體一次加載，荷載效率100％，滿足有關(guān)試驗(yàn)方法規(guī)定，能較好的反映橋梁的實(shí)際工作狀態(tài)。
5、惡劣自然環(huán)境下，橋梁的耐久性損傷檢測(cè)評(píng)估
針對(duì)惡劣自然環(huán)境下的橋梁，在進(jìn)行常規(guī)病害檢測(cè)的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行耐久性檢測(cè)評(píng)估。值得注意的是，不同自然環(huán)境，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性影響各不相同，如凍融環(huán)境與海水浪濺區(qū)環(huán)境不同；CL－環(huán)境與SO42-環(huán)境不同；化工廠環(huán)境與酸雨環(huán)境不同等。因此，耐久性檢測(cè)，必須首先分析主要影響因素對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)損傷的物理化學(xué)機(jī)理，才能使檢測(cè)方案有的放矢。本節(jié)以某海灣特大橋，水中墩臺(tái)的耐久性檢測(cè)為例，闡述損傷機(jī)理研究與檢測(cè)方案制定。
5.1 橋梁概況
同三國(guó)道主干線，某海灣特大橋，橋梁全長(zhǎng)為1589.1m，橋下平均凈空為5.4m；橋梁下部結(jié)構(gòu)形式為柱式墩，肋板式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。該橋運(yùn)營(yíng)5年后檢查，下部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)明顯病害；05年檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，橋墩箍筋出現(xiàn)環(huán)向銹脹開(kāi)裂；07年實(shí)施加固施工時(shí)，墩柱、蓋梁鋼筋銹脹嚴(yán)重，混凝土表面大量存在沿鋼筋方向橫向或環(huán)向的銹脹裂縫，鋼筋銹脹，混凝土鼓包，脫落。橋墩耐久性損傷對(duì)比，見(jiàn)圖5.1。
圖5.1 橋墩鋼筋銹脹混凝土剝落發(fā)展對(duì)比（左圖系2005年拍攝，右圖系2007年拍攝）
5.2 海洋環(huán)境對(duì)墩臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)劣化的機(jī)理
沿海鋼筋混凝土墩臺(tái)在使用過(guò)程中，受到海水、海風(fēng)和海霧中有害介質(zhì)的侵蝕，會(huì)產(chǎn)生劣化，宏觀上會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、溶蝕、剝落、膨脹、松軟及強(qiáng)度倒縮下降等，嚴(yán)重者會(huì)使結(jié)構(gòu)破壞倒塌，而鋼筋銹蝕，是加速混凝土這種破壞的主要因素。
引起墩臺(tái)混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕最為主要的原因是混凝土的碳化和氯化物的滲透。當(dāng)CO2和CL-腐蝕介質(zhì)侵入時(shí)，混凝土堿性降低或混凝土保護(hù)層因銹脹開(kāi)裂等都將造成鋼筋表面鈍化狀態(tài)的破壞，鋼筋表面就會(huì)出現(xiàn)較大的電位差，形成陰極和陽(yáng)極，在一定條件下（如氧氣和水存在）鋼筋開(kāi)始銹蝕。
1） 碳化影響
當(dāng)二氧化碳滲入墩臺(tái)混凝土與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成碳酸鈣的整個(gè)反應(yīng)稱為碳化作用。
CO2+H2O+Ca（OH）2 →CaCO3+2H2O 碳化作用
當(dāng)大量的碳酸鈣形成時(shí)，混凝土內(nèi)部堿性環(huán)境受到破壞，達(dá)到一定程度時(shí)，如pH在9 以下時(shí)，鈍態(tài)鐵的保護(hù)層就失去作用，混凝土內(nèi)的鋼筋因?yàn)闆](méi)有受到堿性環(huán)境的保護(hù)而產(chǎn)生銹蝕。
2） 氯化影響
混凝土固化后，在大氣環(huán)境中的氯化物污染是難以避免。氯離子是一種穿透力極強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)，當(dāng)接觸到鋼鐵表面，便迅速破壞鋼鐵表面的鈍化層，即使在強(qiáng)堿性環(huán)境中，氯離子Cl -引起的點(diǎn)銹腐蝕依然會(huì)發(fā)生，同時(shí)由于不論是氣態(tài)還是液態(tài)的水往往會(huì)滲透到混凝土里面，而這種水并非純水，而是含有一些雜質(zhì)的電解液，電化學(xué)作用導(dǎo)致銹蝕加快進(jìn)行。當(dāng)氯離子滲透到達(dá)鋼筋表面，氯離子濃度較高的局部保護(hù)膜破壞。在氧和水充足的條件下，活化的鋼筋表面形成一個(gè)小陽(yáng)極，未活化的鋼筋表面成為陰極，結(jié)果陽(yáng)極金屬鐵溶解，形成腐蝕坑，一般稱這種腐蝕為點(diǎn)腐蝕．這個(gè)過(guò)程主要有下列反應(yīng)：
Fe2++2Cl-+2H2O——Fe（OH）2+2HCl
4Fe（OH）2+O2+2H2O——4Fe（OH）3 （鐵銹）
Fe（OH）3 若繼續(xù)失水就形成水化氧化物FeOH（即為紅銹）， 一部分氧化不完全的變成Fe3O4（即為黑銹），在鋼筋表面形成銹層。由于鐵銹層呈多孔狀，即使銹層較厚，其阻擋進(jìn)一步腐蝕的效果也不大，因而腐蝕將不斷向內(nèi)部發(fā)展。
鋼筋腐蝕產(chǎn)物——鐵銹的體積約為原鐵體積的2.5-7 倍，所產(chǎn)生的膨脹壓力會(huì)造成混凝土的開(kāi)裂、剝落，裂縫的產(chǎn)生又會(huì)招致更多腐蝕介質(zhì)的進(jìn)入，引發(fā)更嚴(yán)重的腐蝕。
5.3 近?；炷炼张_(tái)耐久性檢測(cè)要點(diǎn)
為合理評(píng)價(jià)橋梁墩臺(tái)的耐久性，掌握存在病害及病害原因，從而指導(dǎo)耐久性加固，應(yīng)對(duì)墩臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)評(píng)估，詳見(jiàn)下表5.1
表5.1、近?；炷翗蛄憾张_(tái)耐久性檢測(cè)一覽表
6、結(jié)語(yǔ)
橋梁結(jié)構(gòu)紛繁復(fù)雜，可能使其產(chǎn)生病害的原因也多種多樣。橋梁檢測(cè)評(píng)估過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到各種疑難問(wèn)題，無(wú)法參照應(yīng)用目前的檢測(cè)評(píng)估技術(shù)體系。只要在檢測(cè)之初，分析外因?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)的損傷機(jī)理，掌握可能造成的損傷情況，一般都能有的放矢的制定檢測(cè)評(píng)估方案，應(yīng)用現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)，對(duì)橋梁進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)評(píng)估，從而指導(dǎo)后續(xù)的維修加固設(shè)計(jì)。
