淺析橋梁檢測與加固

【摘 要】本文簡述了橋梁結(jié)構(gòu)檢測的主要內(nèi)容與評定方法，結(jié)合目前橋梁檢測技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，對橋梁檢測技術(shù)進(jìn)行了綜合評價，并介紹了橋梁檢測技術(shù)和加固方法的發(fā)展前景，從而確保橋梁長期安全運(yùn)營。

【關(guān)鍵詞】橋梁檢測技術(shù)；加固方法

橋梁管理者對橋梁的養(yǎng)護(hù)已日益重視。通過對橋梁的全面檢測，系統(tǒng)地收集當(dāng)前橋梁技術(shù)數(shù)據(jù)，積累技術(shù)資料，為充實(shí)橋梁數(shù)據(jù)庫、加強(qiáng)橋梁科學(xué)管理和提高橋梁技術(shù)水平提供必要條件；通過合理設(shè)計檢測的方法，輔以布設(shè)長期監(jiān)測設(shè)備，逐步建立橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，確保橋梁長期安全運(yùn)營，以發(fā)揮其最佳經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 現(xiàn)行橋梁承載力檢測方法

目前對于橋梁承載力的評定可分為4類：病害調(diào)查經(jīng)驗評定法，綜合分析法，分析計算法，荷載試驗法。

1.1 病害調(diào)查經(jīng)驗評定法

這一方法的主要依據(jù)是JTG H10-2009 公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范、JTG H11-2004 公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范、JTG H21-2011 公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)、CJJ 99-2003 城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范。在橋梁檢查的基礎(chǔ)上，通過對橋梁的技術(shù)狀況及缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢的調(diào)查，弄清出現(xiàn)缺陷和損傷的主要原因，分析和評價既存缺陷及損傷對橋梁質(zhì)量和使用承載能力的影響，并為橋梁維修和加固設(shè)計提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)和依據(jù)。這種方法要求現(xiàn)場檢查人員必須具有豐富的工程經(jīng)驗和專業(yè)知識。

1.2 綜合分析法

此方法是在橋梁檢查的基礎(chǔ)上，采用無破損方式測定混凝土強(qiáng)度、混凝土碳化深度、混凝土氯離子含量、混凝土電阻率、鋼筋混凝土保護(hù)層厚度和結(jié)構(gòu)混凝土中鋼筋銹蝕狀況等，進(jìn)行折減后的結(jié)構(gòu)承載力驗算，綜合分析計算結(jié)果和結(jié)構(gòu)裂縫等外觀條件，評定結(jié)構(gòu)材料狀況。

1.3 荷載試驗法

橋梁結(jié)構(gòu)荷載試驗是對橋梁結(jié)構(gòu)物工作狀態(tài)進(jìn)行直接測試的一種檢定手段，是對橋梁結(jié)構(gòu)性能最直觀、最可靠的檢測方法，按施加荷載的類型可分為靜載試驗和動載試驗，我國在這方面有成熟的方法和標(biāo)準(zhǔn)（JTGT J21-2011公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程）。橋梁結(jié)構(gòu)靜載試驗是按照橋梁的設(shè)計荷載等級，根據(jù)荷載的最不利位置布置靜載（通常是載重汽車），或者根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的控制內(nèi)力確定荷載及其位置，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載，靜載試驗的加載量一般為設(shè)計荷載的0.95倍～1.05倍，試驗前應(yīng)先進(jìn)行估算。

橋梁結(jié)構(gòu)動載試驗采用車輛通過、沖擊或環(huán)境激振等加荷方式，通過采集設(shè)備獲得橋梁結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)信號，對這些信號進(jìn)行處理得到橋梁結(jié)構(gòu)的頻率、模態(tài)等動力特性，進(jìn)而得到橋梁結(jié)構(gòu)特性。對橋梁結(jié)構(gòu)施加荷載（靜載或動載），通過相應(yīng)的儀器設(shè)備獲得橋梁結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，可以根據(jù)這些響應(yīng)進(jìn)行分析，得到橋梁結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)，通過這些參數(shù)的變化，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識別與性能評價。

基于結(jié)構(gòu)靜態(tài)響應(yīng)，進(jìn)行損傷識別主要有系統(tǒng)識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，其中系統(tǒng)識別方法更為實(shí)用。

橋梁結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)損傷識別在理論上被大家認(rèn)可的是融合振動理論、振動測試技術(shù)、信號采集與分析等跨學(xué)科技術(shù)的試驗?zāi)B(tài)分析法，其識別方法有系統(tǒng)識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等，系統(tǒng)識別方法的分析概念和分析過程同靜力響應(yīng)損傷識別，其中主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。橋梁動力特性測試簡便易行，對測試條件要求少，因而被認(rèn)為是在橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別領(lǐng)域最有前途的橋梁無損檢測技術(shù)。

2 橋梁檢測新技術(shù)

（1）基于GPRS實(shí)現(xiàn)橋梁檢測遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。早期的遠(yuǎn)程監(jiān)測是利用專線或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)，將設(shè)備現(xiàn)場和控制中心連接起來，傳感器采集到的狀態(tài)信息按照一定的協(xié)議傳送給控制中心。這種方式自成系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳送快、安全，缺點(diǎn)是需要單獨(dú)布設(shè)通信線路，當(dāng)距離很遠(yuǎn)時，將大大增加工程的成本。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展、公用通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善，利用GPRS來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸已成為一種非常便捷的信息傳遞手段而應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)中。

（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在橋梁檢測中的應(yīng)用。在實(shí)際橋梁檢測過程中，要隨時知道橋梁的受力情況是很難做到的，不僅要耗費(fèi)巨大的人力、物力，而且在測量過程中，由于測量人員在技術(shù)上的差異性以及在繁重工作下引發(fā)的疲勞性，必然會在檢測結(jié)果中引入較大的人為誤差。如果使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法構(gòu)造BP模型，在橋梁結(jié)構(gòu)受力之間建立映射關(guān)系，在實(shí)際的橋梁檢測過程中，只需要對部分橋索受力情況進(jìn)行實(shí)地檢測，通過BP模型的映射，就可以得到其余橋索受力值。

（3）數(shù)字圖像處理技術(shù)在橋梁檢測中的應(yīng)用。圖像測量技術(shù)是近年來在測量領(lǐng)域中形成的新的測量技術(shù)。所謂圖像測量就是測量被測對象時，把圖像當(dāng)作檢測和傳遞信息的手段或載體加以利用的測量方法，其目的是從圖像中提取有用的信號。這就避免了人工檢測中存在的效率低、速度慢、重復(fù)可比性差、環(huán)境局限性大等弊端。而且，對于那些在檢測人員所能觸及到的范圍以外的情況，通過傳統(tǒng)方法量測，其難度和危險性是相當(dāng)大的，且可能測不準(zhǔn)。

（4）光纖應(yīng)變傳感器測試系統(tǒng)在橋梁檢測中的應(yīng)用。在橋梁工程中常用的無損檢測方法是應(yīng)變片電測技術(shù)，但常規(guī)電阻應(yīng)變片的測試結(jié)果受溫度、濕度、導(dǎo)線長短等環(huán)境因素的影響很大。光纖傳感器是近10多年來迅速發(fā)展的一種新型傳感器，由于它不僅具有非導(dǎo)電性、體積小、抗電磁干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且能實(shí)時對一維連續(xù)空間作多點(diǎn)測量，因而能對許多大型設(shè)備或物體（如發(fā)電機(jī)組、智能大廈等）進(jìn)行實(shí)時多點(diǎn)監(jiān)測。采用光纖傳感器測試系統(tǒng)既大大降低了單點(diǎn)檢測成本，又消除了檢測盲區(qū)。

（5）新型橋梁檢測設(shè)備研制。新型橋梁檢測設(shè)備研制主要有：新型橋梁檢測車以及新型橋梁檢測平臺。這些先進(jìn)的檢測設(shè)備為橋梁工程檢測提供了有力的技術(shù)支持。

3 橋梁加固方法的應(yīng)用

3.1 增大截面加固法

當(dāng)采用增大構(gòu)件截面的方法進(jìn)行加固時，保證新舊混凝土的良好結(jié)合是提高抗彎剛度達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果的關(guān)鍵。因此，設(shè)計時應(yīng)加以周密考慮，并在施工中采取必要的措施保證新舊結(jié)構(gòu)物、新舊混凝土的整體性能共同工作。要將舊的混凝土表面鑿毛并用高壓水沖洗干凈。澆筑混凝土前，原混凝土表面應(yīng)用新鮮水泥漿或其他界面劑進(jìn)行處理，以增強(qiáng)結(jié)合力。

3.2 體外預(yù)應(yīng)力法

體外預(yù)應(yīng)力是指對布置于承載結(jié)構(gòu)本體之外的鋼束張拉而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)是后張預(yù)應(yīng)力體系的分支，是無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)技術(shù)的一種。體外預(yù)應(yīng)力經(jīng)過20余年的發(fā)展和工程應(yīng)用，已形成有粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力和無粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力兩種應(yīng)用體系，有粘結(jié)體系的管道的鋪面質(zhì)量及其水密性容易檢查和控制，預(yù)應(yīng)力摩阻損失??；無粘結(jié)體系的單根無粘結(jié)筋的摩阻損失極小，可采用單根張拉工藝，張拉設(shè)備體積小，容易操作；預(yù)應(yīng)力筋有多層防護(hù)，因此，其耐腐蝕性和防護(hù)性安全可靠。另外，在使用期間可重調(diào)預(yù)應(yīng)力值，更換預(yù)應(yīng)力筋方便。

3.3 粘貼碳纖維增強(qiáng)塑料加固法

粘貼碳纖維加固技術(shù)是采用專門的環(huán)氧樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面時碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應(yīng)力，從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到了加固和補(bǔ)強(qiáng)效果。粘貼碳纖維加固技術(shù)的主要特點(diǎn)是：幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸，不改變凈空高度，施工方便，對原結(jié)構(gòu)幾乎不會造成新的損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能，根據(jù)受力分析可進(jìn)行多層粘貼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，其方向性也可以靈活掌握。

3.4 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法，被廣泛用于建筑、工廠、橋梁等土木工程中。該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎