推动检测行业的发展

引 言

今天是2024年新年的第一天，在单位值班使我有时间对桥梁检测的现状及问题进行思考。我曾经在公众号写过一些文章，如“浅谈我国桥梁检测技术的现状及发展方向”、“浅谈桥梁外观检测的现状及发展趋势”等。近20年来我一直从事与桥梁施工、检测、监测以及加固设计相关方面的工作，在桥梁检测方面有14年的工作经验，对于桥梁检测技术有深刻的理解。桥梁检测是保障桥梁安全运营的一项关键性工作，检测结果是桥梁加固设计和管理养护的重要依据。因此检测数据的准确性、可靠性和桥梁结构评估的准确性是评价检测成果的基准。

目前我国桥梁检测工作存在一些问题，如外观检测的主观性、荷载试验加载依据、桥梁评估模型与桥梁真实状态的一致性等，这些问题的存在有时难以保证检测结果的准确性，这也是检测行业面临的一个难题。本文从自己的桥梁检测的现状进行分析，梳理存在的一些问题，以期抛砖引玉引起行业的思考，通过科技创新来解决存在的问题来推动检测行业的发展。

我国桥梁的现状

随着我国基础设施的建设，我国的桥梁建设迈上了新的台阶，截至2022年底，我国的公路桥梁总数达到了103.32万座。除公路桥梁外，还有城市桥梁、铁路桥梁、轨道交通桥梁以及水利桥梁等不同用途的桥梁，我国各类桥梁总数估计要达到数百万。

我国有相当一部分桥梁服役已经超过25年，而这些桥梁的设计荷载等级往往低于现行荷载标准，尤其在超载运营的条件下桥梁存在巨大的安全运营风险。随着在役桥梁运营周期的增长，桥梁荷载、环境以及结构退化等因素的影响下，会造成桥梁承载能力的下降，桥梁的安全问题日益受到关注，国家对于桥梁安全高度重视，近年来交通部陆续出台相关政策加强桥梁检测、监测工作。

近年来桥梁事故频发，一方面是桥梁结构自身的结构退化、承载能力下降等方面的原因所致。其次还有设计、施工质量、自然灾害等方面的原因：（1）早期设计桥梁由于计算手段所限或技术成熟度等方面限制，导致在设计时难以考虑很全面。如大跨径连续梁桥长期下挠问题、双曲拱桥整体性差、早期预制空心板梁浅铰缝等。（2）一些早期建造桥梁由于施工质量存在问题，在后期运营就会出现大量病害。（3）自然灾害对桥梁的破坏也是一个重要的原因，如地震、洪水、山体滑坡等，这需要对自然灾害对桥梁破坏的机理进行大量研究。典型桥梁垮塌的案例见图1。

图1 典型桥梁垮塌事件

最后一个更重要的原因是桥梁结构的超载造成桥梁结构的破坏，甚至是垮塌。我曾经做过一个科研项目对北京市的公路桥梁荷载模型进行研究，车辆荷载轴载和总重远超过设计荷载，如规范规定轴载是14t,而我们统计出最大轴载达到25t。

目前桥梁检测方法

公路桥梁、城市桥梁和一些其它功能的桥梁，不同行业对于桥梁检测行业规范规定可能有一定的区别，但桥梁检测（不包括日常巡查）总体上可以分为：桥梁外观检测、桥梁荷载试验、桥梁承载能力检算和桥梁结构的专项检测等。

1、桥梁外观检测

桥梁外观检测在不同行业可能有不同的说法，公路桥梁的检测规范上说法是“桥梁定期检测”。桥梁定期检测主要是通过观测以及简单的测量等方式对桥梁结构的构件进行检查。定期检测检查的内容包括桥面系、上部结构和下部结构，要检测人员接近构件进行详细的病害检查。然后根据各个构件检测的结果，按照综合评定的方法对桥梁结构的技术状况进行整体的评定。

2、桥梁荷载试验

桥梁荷载试验包括静载试验和动载试验两种方法，分别从桥梁结构静态和动态参数来评价桥梁结构的性能。桥梁静载和动载试验是荷载试验的两种方法，他们都是对桥梁结构承载能力评价的最直接、最有效的方法。

桥梁静载试验主要测试桥梁的静态参数（包括变形、变形等），并将其与荷载试验的理论结果进行对比和分析，根据静态参数的校验系数、残余变形、相关系数等来评价桥梁结构的承载能力。桥梁结构的固有振动特征主要是由其固有频率、振型、阻尼比等组成；而桥梁结构在汽车动载作用下的动态响应测试，主要是采集行车、跳车、制动等各种试验工况下结构的动态响应参数，并对其进行动态响应分析，得到结构的阻尼比、冲击系数、振动幅值等参数，从而对其行车性能进行评估与分析。

3、桥梁承载能力检算

桥梁承载能力检算是一种介于桥梁定期检测和桥梁荷载试验中间的一种方法，该方法的成本相比桥梁荷载试验要低。桥梁承载能力检算是在桥梁定期检测基础上增加了质量状况（如混凝土强度、碳化深度、混凝土电阻率、钢筋保护层厚度等损检测参数）和耐久性参数（如材料风化、物理化学损伤等）以及自振特性测试，并对汽车荷载进行调查。在以上调查和检测的基础上引入检算系数、承载能力恶化系数、截面折减系数、活载影响修正系数等参数，通过结构抗力效应和荷载效应来对结构承载能力进行验算，见下图。

4、专项检测

在桥梁结构发生异常状况需要对其进行专项检测，如桥梁在地震、洪水、火灾以及车船撞击后需要进行应急专项检测。

桥梁检测的现状

1、桥梁外观检测

桥梁外观检测就是要接近结构的各个构件对其进行详细的检查，对其病害状况进行详细的记录。由于受净空比较高、桥下有水等原因，检测人员需要通过桥梁检测车，升降车等设备对桥梁进行检测，这就会增加外观检测的措施费用。对于桥梁检测项目在预算时如果没有考虑措施费用，就会造成检测费用相对较低，检测单位很难对需要检测构件进行全覆盖的检查     由于主要采用目测的方式进行检测，结果受检测人员的技术水平的限制很大，具有很大的主观性。比如对于同一座桥梁，不同的检测单位或不同的检测人员，检测的结果可能会有一定的离散性，甚至有很大的偏差。

2、桥梁荷载试验

（1）静载试验

根据桥梁静载试验的实测结果、理论计算以及规范的相关规定对桥梁静力性能进行综合评价。静载试验静力性能评价的主要指标包括两个方面：一是将静力性能主要参数如应力、应变和挠度等参数的实测值与理论计算值进行比较，该指标反映了实际结构与设计状态或目标状态的符合程度，说明结构的工作性能及安全储备；二是控制测点的实测值与规范值的比较，说明结构所处的工作状态。

校验系数是控制测点的实测值与理论值的比值，实测值可以是挠度、应变或应力，其计算结果分别为挠度、应变或应力校验系数。为评价桥梁结构承载能力，利用相对残余位移（应变）分析结构的弹性工作性能。桥梁静载试验中主要控制测点的相对残余变形(或应变)越小，说明结构越接近弹性工作状况。

目前桥梁静载试验评价桥梁承载能力通过静力参数的实测值与理论计算值进行比较，因此实测值的准确性和理论计算值对评估结构有较大的影响。桥梁结构形式较多，桥梁结构在试验荷载下结构静态参数量值大小变化很大，刚度大的小跨径桥梁挠度最小变形可能在毫米级，大跨径柔性桥梁挠度变形量甚至达到米级。因此桥梁静载试验测试方法选择对结构测试结果有很大的影响。

另外桥梁在进行静载试验时，加载荷载的选择也是一个难题。对于低等级荷载采用设计荷载进行加载，即使满足设计荷载承载能能力要求，能否满足实际通行荷载的要求，也是行业需要思考的问题。如果不采用设计荷载进行加载，桥梁管理单位在缺乏何在统计资料的情况下很难给出加载标准。

（2） 动载试验

桥梁结构的动力特性测试分析是指通过振动测试的参数（如速度、加速度等）的测试，利用时、频域或模态分析的方法获得桥梁结构的自振频率、阻尼比、振型等参数。桥梁结构的模态分析包括桥梁的计算模态分析和试验模态分析两种：计算模态分析指采用结构有限元分析的方法进行分析；试验模态分析指通过桥梁振动测试将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得桥梁结构模态参数的方法。

桥梁结构的动力响应测试就是模拟桥梁结构在车辆通过桥梁时的不同状态（如跑车、跳车及制动）条件，测试桥梁结构的动力响应来评价桥梁结构的行车性能。动力响应测试的方法包括跑车试验、跳车试验和制动试验。桥梁冲击系数分析的试验方法可以采用跑车试验、跳车试验。桥梁动力响应测试的参数主要有动挠度、动应变、速度、加速度和冲击系数等。速度、加速度、动应变这些测试参数一般直接用于评价桥梁结构动力性能，速度和加速度等参数可以用来进行桥梁结构的动力特性（振型、自振频率和阻尼比）的计算和分析。

桥梁结构动载试验涉及动态测试以及结构计算等多方面的综合知识，这就给检测人员提出了更高的要求。目前检测单位一些现场检测人员可能只会测试数据，对于数据的分析理论还缺乏足够的认识。

3、承载能力检算

目前桥梁承载能力检算在实际检测中采用的较少，主要原因是现场荷载的调查对于检测单位来说很难把握。

4、专项检测

目前我国桥梁在应急状态需要进行专项检测，对桥梁技术状况以及突发状态下桥梁损伤进行评估。专项检测可以包含上述三种不同检测方式，有时包括水下专项检测以及灾后评估等内容。这就给检测单位提出了更高的要求，需要检测机构具有专家级的力量进行支撑。此外对于一些技术难度较高的专项检测甚至还没有现行的标准和规范，有时管理单位邀请应急的专家进行现场检查与诊断。

桥梁检测存在的问题

1、桥梁管理方面的问题

桥梁管理单位进行桥梁检测的目的掌握桥梁结构的技术状况以及承载能力以及桥梁结构病害和损坏的程度，从而根据检测结果进行科学的管理养护或加固维修，以确保桥梁结构的安全运营。但桥梁管理单位由于受到地区经济差异、管理制度以及专业人员缺乏等条件限制，在实施检测时对检测项目经费预算不足、缺少资料而提供的检测需求存在不确定等方面、制度的限制等方面的原因，导致检测结果很难达到预期的目标。

（1）桥梁检测经费方面的问题

目前我国桥梁检测在费用预算方面受地区经济以及财政资金限制等方面的影响，不同地区和不同行业的桥梁检测经费差异性很大。对于同样的桥梁检测项目，不同地区的费用差别最大相差将近10倍。对于一些经济发达地区的公路桥梁定期检测费用单价达到100元/延米以上，有些地区桥梁检测费用不足20元/延米。对于桥梁检测从技术上讲应该没有技术差异，其主要差别可能在于桥梁检测的措施费用会有不同差别。山区桥梁、跨河桥梁同平原地区桥梁相比，通常需要采用桥梁检测车来进行检测会增加大量的措施费用，而在检测数据采集以及分析方面并没有技术上的差异。

目前我国一些省份制定了相应的定额标准对检测费用进行了明确的规定，但很多省份没有自己本省的桥梁检测定额标准。对于有定额标准的地区，一些定额标准对于措施费用，如根据结构形式、跨越结构物类型没有使用桥梁检测车、支架以及升降车等台班定量测测算，定额仅给出不同设备和措施的指导单价。

根据以上存在的问题，建议相关管理部门制定更为合理、科学的定额标准，保证检测费用预算的合理性，以避免检测经费不足甚至低于正常检测成本，才能从源头上保证检测的正常投入。

（2）提供检测需求不确定

在桥梁进行荷载试验时需要明确桥梁加载评估荷载标准，这对于桥梁荷载试验至关重要。对于建造时间比较早，设计荷载比较等级比较低的桥梁，按照原设计荷载进行加载实验，即使桥梁承载能力能够满足设计荷载承载能力的要求，也未必能保证桥梁结构的安全通行。对于这些桥梁如果不按照设计荷载等级进行加载，如果要求检测单位在进行静载实验时依据实际运营的荷载进行加载。那么检测单位就会面临一个实际运营荷载确定的问题，而管理单位又难以给出实际运营荷载的统计值。因此桥梁静载试验加载的标准值的确定，是事关桥梁结构能够安全运行的一个关键。

因此对于运营时间比较长的桥梁进行承载能力评估，结果的准确性至关重要。目前我国还没有建立各个地区桥梁荷载评估模型，其实管理单位对这些桥梁进行荷载试验时，很难提供实际通行的荷载模型，这也是行业面临的一个难题。

（3）管理制度方面的限制

桥梁管理单位在实施本地区桥梁管理时，需要符合管制制度的相关的要求，这对于桥梁检测项目实施会带来一定的不利影响。我国的桥梁超载问题一直是一个不可回避的问题，近年来因超载导致的桥梁垮塌的事故时有发生，甚至一些桥梁管理单位的人被追究相关责任。治超部门和桥梁管理部门分属于不同的部门，桥梁管理单位有时由于缺乏超载监测数据很难掌握桥梁超载的情况。在进行桥梁管理时需要根据桥梁荷载、桥梁状况等方面才能准确制定合理的检测评估需求。针对超载情况，建议相关部门建立治超部门和桥梁管理部门对于超载数据的共享机制；此外对于治超数据不能满足桥梁管理需求的情况，桥梁管理单位积极立项对桥梁车辆荷载数据进行采集和统计。

我国不同地区对于桥梁检测项目的招标由于受当地招投标管理办法的限制，招标办法各不相同。有些地区检测项目在制定项目预算费用可能是合理的，但招标时按照当地招投标管理制度采用最低价中标的方法，一些检测机构采用恶性竞争最后中标价仅为限制价的20%获得中标，这样检测结果如何达到预期的效果？检测项目在我国大规模的建设时期属于小众的管理范畴，管理部门对其管理制度往往参照政府采购法的相关办法，采用最低价中标的方法。

2、相关规范标准方面的问题

我国不同行业的桥梁检测有相关规范和标准，但是由于桥梁检测技术属于多学科的综合技术服务，新的检测技术不断的发展，导致相关标准、规范方面还存在一些方面的不足。标准和规范方面的体系不完善以及具体参数的不量化等方面的不足，导致检测单位对其尺度把握存在偏差，从而造成评估结构的准确性较差。

桥梁外观检测主要通过目测以及简单设备量测来实施，而桥梁技术状况评定的一些标度还存在一些定性的表述，这就使检测结果受人员主观性影响。桥梁动载试验参数评估对于自振频率的评估有定量的评价标准，而对于冲击系数、阻尼比等的评价没有定量的标准。

对于标准和规范方面存在的问题，需要相关部门主导、科研和检测机构积极进行实践和科研，逐渐完善桥梁检测方面的技术标准体系，不断增加新技术的方面的团体标准。笔者针对桥梁结构变形测试和水下检测的新技术主编了两项团体标准：《桥梁水下结构声呐法检测技术规程》和《桥梁结构形变毫米波雷达法检测技术规程》。

3、检测人员方面的问题

（1）桥梁外观检测

桥梁检测人员比作是桥梁的医生，但我们可能对于“桥梁医生”的认识可能不足。有很多人认为桥梁的外观检测非常简单，主要是在现场对桥梁的病态进行简单的记录，然后按照规范对桥梁的技术状况进行评价。

要通过外观检测对桥梁进行准确评估则要求现场的检测人员具有丰富的经验和理论知识来发现病害，并准确记录病害位置和程度。桥梁病害的准确记录对于桥梁结构的技术状况的评估至关重要，现场的记录不准确往往会导致评定结果出现严重的偏离。 桥梁检测人员存在的问题：一方面现场检测的人员往往水平达不到要求，一些检测单位的技术整体水平可能比较高，但是在现场实施作业的一线人员可能是由于经验不足的检测员来实施。

目前我国的桥梁外观检测主要依靠目测来进行，不同检测人员结果可能会存在一定的偏差，检测结果具有一定的主观性。要确保检测结果的准确，就要提高检测人员的专业素养以减少受人员的主观性的影响。

（2）桥梁荷载试验

桥梁荷载试验的现场测试涉及声光电等各种测试技术，这就要求测试人员能够掌握不同方法的原理、适用范围、参数的设置、数据的采集与分析等内容，如果现场采集数据出现问题，检测结果根本无法保障。

桥梁荷载试验的结果的评定，往往通过实测值与理论计算值的比较来进行的，如果理论计算值有偏差，即使测试结果准确，也难以确保评定结果的可靠。我国桥梁设计规范对于桥梁的设计模型有明确的规定，设计的方法有明确的要求。而我国桥梁静载试验相关的规范对于桥梁静载试验有限元模型的建模规定不够明确，而导致检测单位的有限元模型的建立有很大差别，模型与结构的实际受力状态的吻合性难以保证。

综上所述，桥梁荷载试验对检测人员的具有较高的要求，需要的是复合型人才。而桥梁检测结构在进行桥梁荷载试验时，由于受水平限制测试与分析人员往往是分开作业的。

要保证检测结果的可靠性，检测机构应加强培训不断提高检测人员的水平，一方面保证测试数据的精度，另一方面要建立合理的计算模型使其与结构的实际受力状态相吻合。

（3）桥梁承载能力检算

桥梁承载能力检算涉及桥梁定期检测、质量状况和耐久性指标以及自振频率的测试，此外还需要进行活载的调查。桥梁承载能力检算对检测人员提出了更高的要求，需要对桥梁相关设计规范及检算的方法要熟悉掌握。检测人员的水平对检算结果准确性影响更大。

（4）专项检测

专项检测在突发的情况下有时需要利用新的技术对桥梁进行检测，对检测人员提出更高的要求。如火灾后对桥梁损伤评、桥梁结构的水下检测、地震作用下桥梁构件的损伤程度的评估等。这就要求检测机构不断在传统检测基础上进行科研和创新，掌握新的技术手段才能确保检测评估结果的科学性和可靠性。一些突发的自然灾害可能会导致道路中断，一些检测措施如桥梁检测车等无法到达现场，可能需要利用无人机、爬壁机器人等载体搭载检测设备对桥梁进行检测。