张伟亮

山东省公路桥梁检测中心有限公司 山东 东营 257100

引言

桥梁是目前道路交通等中常见的基础设施结构，在道路交通项目数量快速增长的背景下，桥梁设施的数量也越来越多。桥梁支座是保证桥梁安全可靠使用的基础，在延长桥梁的使用时间和功能上具有重要的作用。本文主要对桥梁支座的检测方法进行研究，主要阐述了桥梁支座机构检测的主要工作内容，针对桥梁支座容易出现的问题，分析了目前常见的检测方法，旨在通过做好桥梁支座监测工作，避免桥梁支座对桥梁质量带来影响，为实现桥梁的安全和交通运行做出积极保障。

1 桥梁支座检测概述

1.1 桥梁支座

在桥梁项目建设中，支座是项目的基础工程，具有承上启下的作用，能将桥梁上部的结构载荷传递到桥梁的下部基础结构中，保证桥梁的上部结构能在承载载荷时具有设计标准要求下的自由变形。桥梁支座的类型比较丰富，其中钢支座、橡胶支座、抗震支座等是比较常见的支座形式。因为桥梁功能的需要，桥梁支座往往会承受巨大的载荷，在载荷作用下，支座很容易出现变形和损坏等问题。因此通常都会将桥梁支座设计为便于进行更换、替换的结构件。桥梁的功能是跨越道路、河流、建筑物等障碍，因此桥梁的跨度大、高度高。受到桥梁结构的影响，桥梁支座的数量多而且高度通常都需要借助梯子、脚手架或者是高架车才能进行检测。因为桥梁投入使用后，往往通行的车辆数量多，无法进行禁行式检测。因此有必要对桥梁支座的检测技术进行研究，提高桥梁支座检测的便捷性和有效性。

1.2 桥梁支座检测

我国的桥梁建设能力和水平已经进入世界桥梁工程建设领域的一流程度，国内桥梁建筑企业已经承建了世界上长度最长、高度最高的桥梁项目，桥梁工程建设技术处于世界领先水平。在桥梁建设工程中，桥梁工程结构中的桥梁支座检测，事关桥梁的安全可靠使用，是非常重要的检测内容。我国目前桥梁的工程项目的数量多、种类多，需要针对不同桥梁结构开展支座检测，才能有效保证桥梁的安全使用需要。桥梁工程的支座结构施工内容多而较复杂，施工工艺要求比较高。对桥梁支座的检测也提出了不同的要求。我国大力推进桥梁等基础建设。很多桥梁建设使用已经超过20年，面临着桥梁支座结构老化产生问题的主要爆发时期，因此要加强对桥梁支座检测技术的研究，制定检测质量高、工作效率高的技术方案，准确找到桥梁支座的安全风险，适应桥梁检测多样化的需要[1]。

国内对桥梁支座的检测研究和桥梁建设的发展需要相适应，注重从评定基础理论和实践检测相结合的方向进行探索。目前国内通过采用各种先进的网络化、电子信息化和自动化技术不断提高桥梁支座检测的效率和质量，推动检测工作朝着科学化、专业化和标准化方向发展。桥梁检测的工作内容、检测指标比较多而繁杂，主要可以分为动载检测、静载检测和无损检测等类型，也可以分为长期检测和短期检测。针对检测的性质分为施工过程的检测、桥梁完工的检测和桥梁使用检测、桥梁维护检测等。桥梁支座检测的主要内容有，桥梁的外观尺寸等指标变化、变形情况，还有支座的基础混凝土质量、强度等情况，支座钢筋结构锈蚀、老化、保护层情况等，支座存在的自振频率等内容，针对检测内容和方向，需要选择相应的检测技术和手段。正在运营中的桥梁支座一般还会增加载荷试验，检测支座的安全性和可靠性。

2 桥梁支座问题及其原因分析

2.1 桥梁支座的问题分析

桥梁支座产生损坏的问题表现主要有：一是在支座使用中，支座质量不过关，会出现使用寿命缩短，容易过早损坏，无法正常工作的现象。这可能是支座自身的建设材料质量不过关，支座的制作厂商生产工艺水平有限，导致支座本身存在质量问题而出现使用问题。比如橡胶支座的抗压弹性模量的标准偏差为正负20%以内，但是因为橡胶选用的材料不合格，导致橡胶支座会在投入使用后，因为受力不均匀，支座出现纵向位移，在不同压力下出现变形，从而出现支座过早损害的情况。二是支座安装中，因为支座安装的对中因素影响了支座的正常使用。在支座的安装过程中，桥梁上部结构的支点位置必须和支座中心对中，才能保证支座很好地将上部结构压力很好地传递到桥梁的下部结构。但受到施工现场环境、施工工艺水平等多种因素的影响，支座的对中比较难做到绝对对中。在设计中对支座安装的对中要求是偏差小于5mm，板式结构安装时支座中心偏差可以小于10mm。如果出现偏差过大的情况，就会导致支座出现过早损坏。三是在支座安装高度控制中，施工单位的专业设备精度、施工方法和施工技术等限制，导致桥梁建设中台墩等结构和设计要求出现一定的偏差。设计中要求台、墩的顶面高程偏差在10mm以内。如果支座的梁板在预制过程中参数控制、底模精度出现问题，就会出现设计支撑点之间存在一定的高差。在桥梁支座的安装施工中，必须利用水准仪等设备进行高差的测量检查，如果检测设备出现精度不够的情况，就会导致支座的顶面高程测量数据有误差。在支座的地面设计支撑的中心位置高差无法和误差相抵时，就会造成支座梁板的底面受力不均匀，出现局部受力过大而损坏的问题[2]。

2.2 桥梁支座问题的原因分析

桥梁支座产生的问题表现虽然比较杂，但究其发生的原因主要来自以下方面：一是设计缺陷导致。桥梁支座的设计中，如果设计人员对设计的选型和布局出现问题，导致设计中的载荷和实际运行中的载荷出现较大差距，支座超负荷工作，导致支座出现过早损坏。如果设计中对施工的温度、湿度、混凝土结构的收缩等因素考虑不全面，也会出现结构位移、变形等情况，减少支座正常使用时间。二是施工不足导致。在支座施工过程中，如果没有严格执行施工技术标准，就很容易导致支座无法正常有效地将桥梁上部结构的压力传到下部结构，上部桥梁结构的作用力作用到支座上，导致支座出现位移或损坏。在施工过程中，还存在因为材料质量不过关、施工质量不达标、支座金属结构防腐处理不可靠、支座垫石厚度不符合要求等问题，导致支座难以安全可靠运行，在受力不均匀的情况下出现局部过早损坏。三是维护保养不到位导致。桥梁正式投入使用后，要加强对桥梁支座的日常维护保养，以帮助桥梁支座始终处于良好的工作状态。但如果因为养护管理不善，导致支座的滑动面和滚动面因为异物杂质等未及时清理而出现支座摩擦阻力增加，就会导致支座出现损坏。在桥梁使用中，如果长期处于过载运行中，也会导致支座的承受载荷超过设计标准出现安全风险。在桥梁的防水排水措施出现问题时，会导致支座的钢结构出现锈蚀和松动、脱落等问题，如果不能及时进行维护和更换，就会直接影响支座的使用寿命。四是其他因素导致。桥梁的桥台、桥墩出现不均匀沉降或者发生倾斜时，会导致支座承载出现不均匀问题，难以正常工作。在桥梁所处环境出现异常变化，如温差过大时，就会导致支座的混凝土结构出现不正常收缩，影响支座的基座稳固[3]。

3 桥梁支座的检测方法分析

3.1 接触检测方法

该技术需要对桥梁的支座主体进行接触式检测，才能对支座的情况进行评价。接触检测技术一般使用在桥梁的建设施工阶段对支座的建设质量进行分析。桥梁的支座有单向活动、多向活动和固定3种方式，支座有隔震支座、橡胶板式支座等种类，支座的接触检测技术就是利用各种检测方法对支座的外形尺寸，支座材料的质量、抗压强度、弹性模量、抗剪弹性模量、摩擦系数等参数指标进行质量检测，如果支座各项数据指标都满足设计要求就证明该支座合格，能投入正常使用。桥梁支座的混凝土结构主要采用的是接触检测，利用混凝土外部应力、弹性变形等进检验数据来判断混凝土结构是否合格。接触检测技术因为会和支座的结构表面等进行接触，可能会造成支座出现局部的损伤，在支座接触检测不合格的情况下，需要按照设计施工要求对支座进行重新施工。在桥梁支座投入使用后，还要在使用过程中，采用应力测试设备对支座结构进行检测，主要是对支座的设置合理科学的应力测试点，利用测试数据来评价支座的结构应力情况，查找是否存在应力结构问题、承载安全风险。目前的接触检测主要是由第三方的检测机构独立进行，通过提供翔实的检测报告共桥梁建设方使用。

3.2 非接触式检测方法

非接触式检测因为不需要对支座造成接触，也就不会对检测部位带来影响，因此也被称之为无损检测技术。桥梁支座的构件因为体积大、数量多，现在实行无损检测是主流检测方案。非接触式检测技术，主要是利用红外线结构应力、无人机等设备进行检测。

红外线结构应力检测技术。该技术主要是利用红外线的穿透反射功能，利用专业的红外线仪器来掌握支座结构内部的具体情况，主要检测的指标有支座钢材料、支座稳定性、应力变形情况等数据。在红外线反射角度的变化中掌握支座结构的基本情况。支座如果出现内部钢结构老化、腐蚀，红外线检测就能快速发现并定位问题，从而为后续的更新维修提供技术支撑。

无人机检测技术。在目前移动互联网、物联网和5G技术的快速发展背景下，无人机检测技术在支座检测中得到了很好的应用。无人机检测技术是一项综合检测技术，需要使用红外线检测设备、激光检测设备等配合开展检测。主要是通过对支座结构的模拟再现、动态分析，找到支座存在的质量问题和安全风险。无人机检测技术，能利用无人机减少对专业检测设备的需要，如桥梁支座高度过高等情况下使用无人机检测，能有效减少设备支出和人员需要。在利用无人机对支座的结构等系列参数进行采集之后，可以将采集数据传输给计算机，利用数据模型采用有限元计算方式对数据进行分析研究，再利用三维结构软件对支座内部的承载力等数据进行分析，从而掌握支座的动态变化情况、应力载荷作用下的变形情况。无人机检测技术的精度较高，已经能实现毫米级别的数据采集和分析，实现支座模型的三维立体数据采集，对发现的支座结构上的裂缝等缺陷进行定位标记，减少人工检测的工作量。无人机检测的最大优势，是利用现代化结构检测软件，实现对桥梁支座的结构应力检测和研究。无人机能快速完成数量较多的桥梁支座检测，以智能化方式的检测数据采集快速而准确，有效减少了传统检测技术的时间。在钢结构支座的检测中，无人机能利用红外烧线技术穿透金属、非金属和复合材料进行内部结构问题检测，快速找到支座材料存在的裂缝等质量问题。能利用红外热成像技术对橡胶支座进行检测，能快速检测出支座是否存在质量缺陷。能利用超声设备对大型桥梁支座进行检测，利用各种专业软件在计算机上对支座的工作状态进行模拟再现和深入分析。无人机检测技术具有较高的检测效率，能缩短检测时间、减少检测流程，快速建立检测数据库，为后续的检测提供真实准确的第一手数据信息。

雷达和红外热像检测方法。该方法是利用雷达、红外热像仪、激光设备和超声波技术，实现对范围广、数量多的支座检测。红外热像仪能利用红外摄像机对支座的表面温度进行测量，以温度图像来查找支座混凝土开裂部位产生的热点。雷达检测是利用电磁脉冲技术发生电磁波，查找支座混凝土中反射回波的变化情况，从而找到混凝土支座的结构缺陷。

光纤传感器检测方法。该方法应用于桥梁支座的检测中，主要是利用光纤传感器在受到挤压时的数据变化来查找支架的稳定、振动、位移等数据，光纤传感器需要在桥梁支架建设中进行提前埋置，并利用专业的接收装置实现对桥梁支座的长期检测和监控。

4 结束语

桥梁支座的检测方法都是为更好地保障支座的正常安全使用。在利用传统检测技术的同时，要与时俱进引入现代化技术成果，不断优化改进检测方法，升级检测手段，降低检测成本，提高检测质量，保障桥梁支座的长期安全运行。