市政桥梁结构健康监测与病害处置技术探析

贺敏

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摘要：市政桥梁是城市道路交通体系的核心基础设施，长期服役过程中受交通荷载、自然环境、材料老化等多重因素影响，易产生各类结构病害，降低桥梁服役性能，甚至引发安全隐患。为保障市政桥梁安全稳定运行、延长结构服役寿命，本文立足市政桥梁工程运维实际，系统探析桥梁结构健康监测核心技术，梳理常见病害类型与形成机理，总结针对性病害处置技术，剖析当前监测与处置工作存在的问题，并提出技术优化与体系完善路径，可为市政桥梁全生命周期运维管理提供专业参考，具备较强的工程实质性应用价值。

关键词：市政桥梁；结构健康监测；病害处置；运维技术；全生命周期

一、引言

随着城市化进程持续推进，城市交通路网体系不断完善，市政桥梁作为跨河、跨路、连通城区交通的关键构筑物，承载着城市通勤、物资运输的核心功能，其结构安全性与稳定性直接关系城市交通秩序与公共安全。多数在役市政桥梁长期处于高负荷服役状态，反复车辆动荷载、温湿度交替变化、雨水侵蚀、冻融循环等外界作用，会持续损耗桥梁结构性能，导致病害渐进式发展。

传统桥梁运维多采用定期人工巡检、病害事后处置的被动模式，存在监测滞后、隐患识别不全面、处置针对性不足等问题，难以适配现代化城市桥梁安全运维需求。结构健康监测与主动病害处置技术的应用，能够实现桥梁病害早发现、早预警、早处置，推动桥梁运维从“事后修补”向“事前防控、全程管控”转型。基于此，本文深度探析市政桥梁健康监测与病害处置核心技术，旨在完善桥梁运维技术体系，提升市政桥梁安全保障能力。

二、市政桥梁结构健康监测核心技术

市政桥梁结构健康监测是通过专业化技术手段，实时、持续采集桥梁结构受力、变形、振动等关键参数，动态掌握结构健康状态的技术体系，是病害预判与科学处置的基础，当前主流技术可分为传统监测技术与智能监测技术两类。

传统监测技术是桥梁运维的基础手段，技术成熟、适用性广，主要包括人工表观巡检、静态参数检测、无损检测等。人工表观巡检依托专业技术人员肉眼观测、仪器辅助排查，重点检查桥梁梁板、支座、桥墩、桥面等部位的裂缝、破损、剥落、锈蚀等表观病害，是日常运维的基础工作。静态参数检测通过专业设备测量桥梁结构沉降、位移、应变等静态指标，判断结构整体稳定性。无损检测技术则在不破坏桥梁结构本体的前提下，通过超声波、回弹、电磁感应等技术，检测混凝土密实度、内部缺陷、钢筋锈蚀状态等隐蔽性病害，弥补人工巡检的局限性。

智能监测技术是现代化桥梁运维的核心发展方向，依托物联网、传感技术、AI算法、数字孪生等新技术，实现全天候、自动化、高精度监测。通过在桥梁关键受力部位布设光纤传感、振动传感、位移传感等设备，实时采集结构动态响应数据，传输至终端平台进行整合分析。结合AI图像识别技术，可自动识别、标记、统计桥梁细微裂缝及病害发展趋势，有效规避人工检测的主观误差与视野局限。数字孪生技术可构建桥梁三维虚拟模型，实现实体结构与虚拟模型的实时联动，直观呈现结构健康状态，为病害预警与处置决策提供可视化支撑，大幅提升监测的时效性与精准度。

三、市政桥梁常见病害及形成机理

市政桥梁病害的产生是结构自身性能衰减与外界环境、荷载作用共同作用的结果，常见病害主要分为混凝土结构病害、支座病害、下部结构病害三大类，各类病害机理具有显著差异性。

混凝土结构病害是最普遍的病害类型，以混凝土开裂、表层剥落、碳化、钢筋锈蚀为核心。长期车辆动荷载反复作用会引发结构疲劳损伤，产生受力裂缝；雨水渗透、大气中的二氧化碳会加速混凝土碳化，破坏混凝土碱性保护层，导致内部钢筋氧化锈蚀。钢筋锈蚀后体积膨胀，会进一步挤压混凝土，造成表层开裂、剥落，形成恶性循环，逐步降低结构承载能力。同时，温湿度剧烈变化引发的热胀冷缩效应，也会加剧混凝土裂缝的产生与扩展。

支座病害直接影响桥梁结构受力均衡性，常见病害包括支座老化、变形、开裂、脱空、滑移等。市政桥梁支座多为橡胶材质，长期服役过程中受荷载挤压、紫外线照射、雨水侵蚀影响，会出现橡胶老化硬化、弹性衰减问题。同时，施工安装偏差、长期不均匀沉降等因素，会导致支座受力不均，引发变形、脱空、滑移病害，造成桥梁结构受力偏移，加剧梁板开裂、桥墩倾斜等次生病害。

下部结构病害以桥墩沉降、开裂、基础冲刷为主。桥墩作为主要承重结构，长期承受上部结构荷载与车辆传递的动压力，易产生竖向裂缝与表层破损。临河、临路桥梁基础长期受水流冲刷、雨水浸泡，会导致基础覆土流失、承载力下降，引发不均匀沉降，进而造成桥梁整体结构变形，严重时会直接威胁桥梁服役安全。

四、市政桥梁病害处置关键技术

病害处置需遵循“因地制宜、分类施策、标本兼治”的原则，根据病害类型、严重程度、结构受力特征，采用针对性处置技术，消除安全隐患，恢复桥梁结构性能。

针对混凝土结构病害，轻微裂缝采用密封修补技术，通过清理裂缝表层杂质、填充专用密封胶，阻断水分与空气渗入，防止裂缝进一步扩展。对于宽度较大、深度较深的结构性裂缝，采用压力注浆技术，通过高压将环氧树脂、水泥基浆液注入裂缝内部，填充密实缝隙，恢复混凝土结构整体性。针对混凝土剥落、钢筋锈蚀病害，需剔除破损疏松混凝土，对锈蚀钢筋进行除锈、防腐处理后，采用高强修补砂浆进行表层修复，还原结构防护性能。

针对支座病害，轻微老化、变形支座可通过清洁、复位、加固处理，调整支座受力状态，保障其正常伸缩变形功能。对于严重老化、开裂、失效的支座，需及时更换同规格高性能支座，规范安装流程，校正安装偏差，确保支座受力均匀、贴合紧密，规避结构受力失衡问题。

针对下部结构病害，桥墩表层破损采用修补砂浆修复处理，结构性裂缝采用注浆加固技术。基础冲刷、沉降病害需采用基础加固技术，通过注浆加固、增设防护桩、浇筑防护层等方式，加固基础土体，抵御水流冲刷，控制不均匀沉降，稳定桥梁整体结构状态。

五、现存问题与技术优化路径

当前市政桥梁健康监测与病害处置工作仍存在诸多短板。部分中小桥梁仍依赖传统人工巡检模式，监测频次不足、隐蔽病害识别滞后；智能监测设备布设不规范，数据采集碎片化，缺乏多源数据融合分析能力；病害处置存在“重修补、轻养护”的问题，短期修复后病害反复复发；全生命周期运维体系不完善，监测、评估、处置、养护闭环机制尚未完全落地。

针对以上问题，需从技术与体系两方面优化升级。一是推进监测智能化升级，普及物联网智能监测设备，搭建一体化监测平台，实现数据实时采集、智能分析、自动预警，提升病害预判精准度。二是优化病害处置工艺，结合桥梁结构特征与病害机理，制定精细化处置方案，杜绝盲目修补，强化处置后质量检测验收，保障处置效果。三是构建全生命周期运维体系，建立桥梁电子档案，记录监测数据、病害信息、处置记录，形成常态化监测、动态化评估、精准化处置、常态化养护的闭环管理模式，从根本上延缓结构性能衰减。

六、结论

市政桥梁结构健康监测与病害处置是城市基础设施运维的核心工作，直接关乎城市交通安全与基础设施服役寿命。在城市化高质量发展背景下，传统被动运维模式已无法适配现代桥梁安全管理需求，必须依托智能化监测技术，精准识别桥梁各类病害，结合病害机理实施精细化、专业化处置工艺。通过完善监测技术体系、优化病害处置方案、健全全生命周期运维机制，能够有效解决市政桥梁服役过程中的各类结构隐患，持续保障桥梁结构稳定性与安全性，为城市交通路网安全、高效、长效运行提供坚实技术支撑，兼具重要的工程实用价值与社会经济效益。

参考文献

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