城市更新背景下老旧市政桥梁结构损伤检测探析
柳 豪

湖南省建设工程质量检测中心有限责任公司  湖南长沙  410000

摘要：城市更新战略深入发展之际，老旧市政桥梁作为城市交通路网的关键枢纽，其结构安全性与功能适用性直接关乎城市运行效率和居民出行安全。随着服役年限的增长，老旧市政桥梁普遍存在材料老化、结构损伤、荷载能力下降等各类问题，很难再适应城市更新对交通基础设施升级的需求。本文从城市更新对老旧市政桥梁功能升级的核心要求出发，全面梳理基础外观检测、无损检测、荷载试验检测、智能检测四大类检测技术的应用原理、优势局限及适用场景，并结合实际工程案例来验证检测技术的实操性和有效性，最后总结检测工作要点并展望未来发展方向，为城市更新期间老旧市政桥梁结构损伤检测，安全评估及改造升级给予技术参考与实践支撑。

关键词：城市更新；老旧市政桥梁；结构损伤；检测技术

前言

城市更新是突破城市发展瓶颈、提升城市功能品质、实现城市可持续发展的关键路径，核心是城市存量空间资源的优化重构，市政基础设施的升级改造是城市更新的重点，市政桥梁是城市交通网络的重要载体，承担着连接人流、车流的通行保障，服役状态关乎城市交通的连续和安全，在城市更新背景下，老旧市政桥梁需要满足基本通行，更要适配新型城镇化进程中交通量增长、荷载等级提升、绿色低碳和智能运维等多元需求，这对桥梁结构的安全、耐久、适用性提出更高要求。结构损伤检测是老旧市政桥梁安全检测和改造升级的前提与基础，能够准确找到损伤处的位置、类型、程度和发展趋势，从而给桥梁的维修加固，功能改善提供依据。

1 城市更新对老旧市政桥梁功能升级的要求

城市更新以“存量提质、功能优化”为导向，突破桥梁通行的基本功能需求，对老旧市政桥梁提出“安全性、耐久性、适配性、智能化”四大功能要求。安全性是前提，能适配流量和承载提升，完成安全性检测排查与承载安全边界的界定。耐久性是长期的需求，要进行损伤病害的评估，检测老化材料，为防腐防渗等改造提供依据。适配性要融入城市规划、路网调整和城市风貌，进行结构改造评估。智能化是运维的新方向，要融入智能检测和监测系统，进行健康诊断，提高维修预警指数，打造城市智能交通。

2 城市更新背景下老旧市政桥梁结构损伤检测技术

2.1 基础外观检测技术

基础外观检测技术属于老旧市政桥梁结构损伤检测中最基础、应用范围最广的检测方法，主要依靠肉眼观察、简单工具，对桥梁的桥面、主梁、支座、墩台、基础等部位进行全面检查，识别表面损伤和明显的结构缺陷。基础外观检测技术操作简单、成本低、检测速度快、不会对桥梁结构造成破坏，可作为桥梁损伤初步筛查的主要手段，为后续的精确检测提供范围界定。

在具体的检测过程中，桥面检测主要针对裂缝、坑槽、剥落、积水、防水层破损等问题进行检测，使用裂缝宽度仪检测裂缝宽度，判断是否超过规范允许的范围，根据裂缝分布的形态，初步判断损伤的原因；主梁检测主要针对混凝土剥落、露筋、锈蚀、梁体变形等进行检测，通过回弹仪检测混凝土的强度，判断材料的使用寿命；支座检测主要针对支座移位、变形、开裂、渗漏等进行检测，判断支座的工作状态是否正常，是否存在受力不均的现象；墩台及基础检测主要针对墩台裂缝、风化、沉降、倾斜，以及基础冲刷、外露等缺陷进行检测，分析损伤对结构稳定性的影响，结合周边的地质情况。

基础外观检测技术的优势是适用性广，可以迅速完成全桥损伤的初步排查，为后续检测制定优先级。但是基础外观检测技术也存在明显的弊端，检测结果受检测人员经验影响较大，主观性较强，难以识别内部隐蔽损伤，对微小裂缝、内部钢筋锈蚀程度等隐蔽损伤检测精度较低，不能量化损伤对结构承载能力的影响。因此在城市更新背景下，基础外观检测一般作为检测工作的第一步，为后续无损检测、荷载试验等精准检测技术提供范围指引，二者相结合，可以完成对桥梁损伤的全面排查。

2.2 无损检测技术

无损检测技术就是在不破坏桥梁结构完整性、不影响桥梁正常使用的前提下，利用物理手段对结构内部缺陷、材料性能、损伤程度进行探测的技术，无损检测技术最大的优势就是能够精准识别隐蔽损伤、量化损伤参数，为桥梁安全评估提供精准数据支撑，是城市更新中老旧市政桥梁精细检测的核心技术。目前，老旧市政桥梁检测中常用的无损检测技术包括超声波检测、回弹－超声综合检测、电磁感应检测、雷达检测等。

超声检测技术的原理是利用高频声波在材料内传播时的变化，发现材料里头存在的缺陷，可以检测出混凝土内部空洞、裂缝、疏松等缺陷，准确判断缺陷的位置和大小，适用于桥梁主梁、墩台等混凝土结构的内部损伤检测。如图1所示，为超声检测技术原理图。检测时，通过在结构表面布置发射和接收探头，分析超声波在结构内部传播的信号参数，判断内部缺陷情况，检测精度高、操作方便、对结构无损伤等优点，但是受结构表面平整度、探头耦合效果的影响较大，检测前应对检测表面进行处理。

图1 超声检测技术原理图

回弹－超声综合检测技术融合了回弹法和超声法的优点，弥补了单一检测技术的不足，回弹法测量混凝土表面硬度，间接推算混凝土强度，受表面碳化、含水率等因素影响较大；超声法测量超声波在混凝土中的传播速度，反映混凝土内部密实度，不受表面因素影响，二者结合使用，通过回弹值、超声声速与混凝土强度的对应关系，提高了混凝土强度检测精度，也可以检测表面及内部损伤，广泛应用于老旧桥梁混凝土结构性能检测。

电磁感应检测技术运用在桥梁钢筋分布的检测中，主要应用电磁感应原理，围绕钢筋周围磁场变化进行检测，判断钢筋位置、间距、保护层厚度，为进行防腐处理、结构补强等提供数据支撑。在检测过程中，不破坏混凝土保护层，检测过程简便，适用于对桥面、主梁、墩台等钢筋混凝土结构进行检测，但检测时对钢筋密集区域检测精度可能受到干扰，应结合实际工况确定检测参数^[1]。

雷达检测技术利用发射高频电磁波，通过电磁波在不同介质界面的反射信号，对桥梁结构内部层次、缺陷、隐蔽工程进行检测。对桥梁检测范围广、速度快，可对全桥多部位进行快速无损检测。城市更新背景下雷达检测可快速排查桥梁隐蔽工程缺陷，为改造方案制定提供全面数据支撑，但由于受检测环境电磁干扰、介质差异影响较大，需要专业人员对检测信号进行解读分析。

2.3 荷载试验检测技术

荷载试验检测技术是一种关键验证手段，它通过施加模拟实际工况的荷载，监测桥梁的受力情况、变形程度、位移等反应参数，验证其实际承载能力、刚度、稳定性，专门用于存在严重损伤或承载能力存疑的老旧桥梁，为城市更新中桥梁改造加固方案的制定提供数据支持，按加载方式可分为静力荷载试验和动力荷载试验。

静力荷载试验采用重物堆放、车辆加载等恒定荷载模拟桥梁设计及极限荷载下的受力状态，监测关键部位的受力与变形，判断是否存在过度变形或裂缝扩展问题，准确评估承载能力是否适配城市更新后的需求，其检测结果可靠，是评估承载能力的可靠标准，实操中需结合桥梁工况科学设置加载参数，分级加载监测，把二次损伤的发生避免掉。

动力荷载试验通过行驶车辆、激振设备施加动荷载，监测振动快慢、振动形态等参数，通过参数变化找出损伤位置和程度，提前判断发展趋势，适用于桥梁整体性和抗振性能的评估，适合城市更新中高频交通荷载，检测效率高，对交通影响小，与静力荷载试验结合，可把结构性能的全面评估实现。

这种技术存在检测成本高、耗时较长、对交通有一定影响、需要专业团队的局限，所以在城市更新背景下，一般先对桥梁做外观、无损检测，再针对承载能力存疑、重点改造的桥梁进行精准评估，为加固方案提供数据支撑，把改造后的桥梁满足城市更新后的荷载要求的目标达成。

2.4 智能检测技术

人工智能、大数据、物联网这些技术慢慢和市政工程结合得更紧密，智能检测技术也开始用到老旧市政桥梁的损伤检测工作里，其打破了传统检测里主观性太强、效率不高、数据零散的问题，而自动化、实时化、智能化的特点，给城市更新时桥梁的智能运维和精准改造提供了核心支持，常用的技术包括无人机巡检、机器视觉检测还有结构健康监测系统[2]。

无人机巡检会搭配上高清摄像和红外热成像设备，把桥梁的各个角落都检查到不会漏掉任何地方，能高效到达人工很难去到的主梁底部、墩台顶部这些区域，快速发现表面损伤、混凝土内部空洞、防水层破损等隐蔽的缺陷，避开人工巡检存在的安全风险，还能很快做完大量桥梁的损伤筛查工作，给检测优先级的安排和损伤趋势的跟踪提供参考。

机器视觉检测借助图像处理和AI算法，摄像头收集图像后自动认出裂缝、剥落等损伤并计算参数，避免人工主观上的错误，还能和无人机、检测机器人配合，把“采集—识别—分析—上报”的全流程都变成自动化，适合对一批老旧桥梁做细致的检测，明显减少人力和时间上的成本。

结构健康监测系统会在桥梁的关键位置装上各种传感器，实时收集受力、变形、环境等方面的参数，再通过物联网传到云端，用大数据算法做损伤预警和状态的动态评估，打破传统周期性检测的限制，能做到24小时连续监测，这些退化的数据可以给同类桥梁的检测改造提供参考，推动运维工作向“实时监测”转变。

智能检测技术虽然精准又高效，但也有一些缺点比如一开始买设备要花很多钱、技术要求比较高还需要专业人员维护，所以在城市更新的时候最好把它和传统技术结合起来用，针对核心路网里的桥梁建立起“筛查—检测—监测”的一体化体系，给桥梁的改造升级和智能运维搭起一道保护的屏障。

3 实践案例

3.1 工程概况

某桥为4×16m普通钢筋混凝土连续实心板梁桥，建成后长期承担矿产外运任务，城市更新进程中片区交通流量持续增长，桥梁因暴雨冲刷出现0#桥台台背坍塌，桥面铺装网裂、支座老化开裂等病害突出，钢筋保护层厚度不足易导致钢筋锈蚀，影响桥梁结构安全性和耐久性，不符合城市更新对老旧桥梁“安全性、耐久性”的核心要求，本次检测重点为钢筋保护层厚度检测技术，即无损检测技术，电磁感应无损检测技术，准确判定结构耐久性隐患，为改造升级提供数据支撑。检测使用电磁感应原理的一体式钢筋扫描仪，型号：ZBL-R660，利用钢筋和混凝土的电磁性质的差异，向钢筋和混凝土发送电磁信号，钢筋和混凝土反射电磁信号，准确地获取钢筋保护层厚度、分布等参数。

3.2 检测前准备

对桥梁结构和各种构件进行统一编号，以东北向西南方向为前进方向，依次对0#台，1#-3#墩，4#台，1#-4#跨主梁进行划分，并确定每个构件的检测范围；对标准试块进行校准，消除仪器自身误差，对钢筋扫描仪进行校准，确保后续检测数据的准确性。

3.3 测点布置及现场检测流程

测点布置根据桥梁实际受力情况和损伤现状，优先选取主要受力构件及损伤集中部位，保证检测数据具有代表性。上部结构选取4跨主梁，每跨15个测点，均匀布置在梁底受力核心区域，避开明显裂缝及外露钢筋；下部结构选取1#墩盖梁、4#台台帽等6处关键构件，每处15个测点，重点监测台帽、盖梁等承重部位的钢筋保护层状况，本次检测共布置测点150个。如图2所示，为结构及构件编号示意图。

现场检测严格遵守“分区检测、重点复核”原则，兼顾检测效率与数据准确性，检测人员沿构件表面匀速移动钢筋扫描仪，在记录每个测点保护层厚度数据的同时，同步标记构件表面存在的病害，如裂缝、混凝土剥落等，对数据异常的测点，采用人工复核的方式，以电磁感应检测原理为依据，排除钢筋密集区域干扰，保证每一组数据准确无误。

图2 结构及构件编号示意图

3.4 检测结果分析

结合现场检测数据（表1），着重分析钢筋保护层厚度、混凝土强度、混凝土碳化深度这三项核心指标。

（1）钢筋保护层厚度

不同部位差异明显，4跨主梁钢筋保护层厚度平均值在18.9～21.3mm之间，特征值在14.0～15.5mm之间，对比规范标准和耐久性评估方法，其特征值与设计值的比值小于0.85，对钢筋耐久性存在一定影响，这也是造成主梁底板多处出现横向裂缝的主要原因；而1#墩盖梁、4#台台帽等下部构件钢筋保护层厚度平均值分别为38.2mm、56.8mm，特征值分别为27.5mm、47.8mm，比值大于0.95，对耐久性影响不大。

（2）混凝土强度

整体满足承载要求，4跨主梁混凝土回弹强度推定值均大于60.0Mpa，下部结构1#墩盖梁、3#墩盖梁推定值分别为47.8Mpa、51.0Mpa，均满足桥梁基本承载要求。

（3）混凝土碳化深度

全桥无碳化现象，全桥各构件碳化深度均为0.0mm，不会对钢筋锈蚀造成影响，也进一步证明了钢筋保护层厚度不足是导致该桥梁耐久性降低的主要隐患。

表1 钢筋保护层厚度检测数据

检测构件	测点数（个）	保护层厚度平均值（mm）	保护层厚度特征值（mm）	耐久性影响评估
1#跨主梁	15	19.7	14.4	轻度影响
2#跨主梁	15	21.3	14.6	轻度影响
3#跨主梁	15	18.9	15.5	轻度影响
4#跨主梁	15	18.9	14.0	轻度影响
1#墩盖梁	15	38.2	27.5	影响不显著
4#台台帽	15	56.8	47.8	影响不显著

3.5 荷载试验结果及改造方案

荷载试验补充检测显示，静载试验效率系数在0.95-1.04之间，符合规范要求，但挠度和应变效应系数接近1.0，表明桥梁刚度储备较小。结合所有检测结果综合评价，表明该桥梁主要损伤问题为上部主梁钢筋保护层厚度不足，同时存在主梁裂缝扩大情况，虽然桥内地基混凝土强度基本可以满足，但是在长久使用后极易发生钢筋锈蚀的现象，对城市更新后的桥梁长期耐久性和承载稳定性产生不良影响。

根据以上检测结论，制定改造方案：对4跨主梁进行压力注浆，封堵现有裂缝，补强混凝土密实度，之后增加20mm厚的聚合物砂浆保护层，增强钢筋防腐能力；对于保护层厚度严重不足的部位粘贴碳纤维布，增强结构承载性能；同时修复0#桥台台背，更换老化开裂的支座，完善桥面排水系统，解决桥面积水、泄水孔堵塞等问题。

改造完成后，采用同样的检测方案进行复核，主梁钢筋保护层厚度平均值达到32.5mm，特征值满足规范要求，完全满足城市更新后桥梁长期服役的耐久性要求，同时也证明了本次采用的综合检测方案，可以准确找到老旧桥梁的关键损伤，为城市更新中桥梁改造升级提供科学依据。

结束语：城市更新给老旧市政桥梁改造升级带来机会，结构损伤检测是安全评估与改造的前提。本文阐述城市更新对桥梁的要求，归纳四大类检测技术，结合案例表明“传统+智能”综合检测方案可行，基础外观检测定范围，无损检测查隐蔽，荷载试验验承载力，智能检测提效准确。未来检测向着智能化、精准化发展，须加强技术融合，搭建数据平台，完善标准体系。

参考文献：

[1]李科,聂志虎,戴璐雅.钢筋混凝土桥梁无损探伤检测系统研究[J].建筑机械化,2025,46(02):100-103.

[2]傅斌.基于小波变换信号处理技术的桥梁结构检测技术研究[J].工程建设与设计,2024,(24):100-102.

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