淺析橋梁檢測(cè)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)分析

袁益峰

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路橋梁的安全性越來(lái)越來(lái)重要。試驗(yàn)檢測(cè)是公路和橋梁施工項(xiàng)目的安全保證，是針對(duì)某一項(xiàng)目或者產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)，采用的科學(xué)、合理的公路橋梁施工質(zhì)量檢測(cè)方法。本文對(duì)橋梁檢測(cè)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析和探討。

【關(guān)鍵詞】橋梁 檢測(cè) 技術(shù) 發(fā)展 趨勢(shì)

隨著我國(guó)交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，橋梁在長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性的損傷，從而使其結(jié)構(gòu)承載能力和耐久性逐步降低，直至影響到橋梁的運(yùn)營(yíng)安全。造成橋梁結(jié)構(gòu)性損傷的原因可能來(lái)源于人為因素，也可能是受自然因素影響。由橋梁結(jié)構(gòu)型損傷而引發(fā)的橋梁維修、加固和改造工程，必須要建立在對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)檢測(cè)的基礎(chǔ)上。因此，在橋梁使用過(guò)程中，應(yīng)對(duì)橋梁的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。

1 橋梁表觀檢查與評(píng)價(jià)

橋梁的表觀檢測(cè)主要包括橋梁整體結(jié)構(gòu)體系和局部構(gòu)造的測(cè)量、結(jié)構(gòu)病害的檢查與測(cè)量。在表觀檢查過(guò)程中，不同的橋梁有不同的檢查重點(diǎn)。表觀檢查既要能反映出橋梁結(jié)構(gòu)的整體狀況，也應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)范確定橋梁的技術(shù)等級(jí)。結(jié)構(gòu)檢查的主要內(nèi)容包括：橋梁原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝和養(yǎng)護(hù)記錄等。材料檢測(cè)主要通過(guò)無(wú)損傷檢測(cè)方法對(duì)橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于鋼筋混凝土橋梁來(lái)說(shuō)，檢測(cè)重點(diǎn)為混凝土和鋼筋，包括混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)、耐久性和鋼筋銹蝕狀況等。橋梁表觀檢測(cè)技術(shù)發(fā)展非常迅猛，尤其是在橋梁無(wú)損傷檢測(cè)方面，國(guó)內(nèi)外相繼研制出利用電、磁、雷達(dá)和數(shù)字信號(hào)等高新技術(shù)為主體的檢測(cè)設(shè)備，如雙頻紅外線自動(dòng)溫度成像儀、探地雷達(dá)成像系統(tǒng)和無(wú)線脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器等。

2 橋梁承載力的荷載檢測(cè)

2.1 靜載檢測(cè)法

靜載檢測(cè)法主要是通過(guò)靜載試驗(yàn)對(duì)橋梁進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，從而獲得與橋梁結(jié)構(gòu)性能相關(guān)的參數(shù)，可以分析出橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗裂能力等，以此作為判定橋梁承載能力的重要依據(jù)。混凝土橋梁在進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)，主要進(jìn)行以下幾方面檢測(cè)。（1）橋梁整體結(jié)構(gòu)的豎向、側(cè)向撓度和扭轉(zhuǎn)變形。在每個(gè)橋梁跨度之間最少檢測(cè)并監(jiān)測(cè)3個(gè)點(diǎn)，選取其中最大的撓度和變形數(shù)值，同時(shí)記錄支座的下沉數(shù)值。（2）記錄控制截面的應(yīng)力分布情況，從而分析出最大值和偏載特征。檢測(cè)過(guò)程中，在檢測(cè)截面最少選取五個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，且必須包含上、下邊緣和截面突變區(qū)域。（3）檢測(cè)橋梁支座的轉(zhuǎn)角和伸縮量、支座的沉降量以及橋墩頂部的位移和轉(zhuǎn)角。（4）仔細(xì)記錄卸載后橋梁的殘余變形。

2.2 動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)方法

動(dòng)載試驗(yàn)的目的是為了研究橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，橋梁的動(dòng)力性能是判斷橋梁承載能力和耐久性的重要指標(biāo)之一。近幾年來(lái)，科研人員不斷進(jìn)行動(dòng)力檢測(cè)方法的功能拓展，主要原理如下：當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下發(fā)生破損時(shí)必然會(huì)引起結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化，如果能夠恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用這些參數(shù)，就可以為橋梁結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)提供一個(gè)量化指標(biāo)。在橋梁動(dòng)載試驗(yàn)中，均以沖擊系數(shù)作為分析變量，現(xiàn)階段動(dòng)載試驗(yàn)主要包括：（1） 測(cè)定橋跨在車輛動(dòng)荷載作用下的振動(dòng)特征，如沖擊系數(shù)、動(dòng)位移和動(dòng)應(yīng)力等；（2）測(cè)定橋跨的自振特征。

2.3公路橋梁工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

2.3.1公路橋梁面回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)

路橋面回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)是指利用重錘進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)從而公路橋梁對(duì)表面進(jìn)行一定的撞擊，在對(duì)公路橋梁撞擊的過(guò)程中，是一種對(duì)公路橋梁表面的彎沉進(jìn)行檢測(cè)的非靜態(tài)的檢測(cè)方法，在檢測(cè)時(shí)的時(shí)候，我們可以用車輛行駛在公路橋梁表面上進(jìn)行模擬，從而進(jìn)行檢測(cè)。

2.3.2 無(wú)損壞檢測(cè)技術(shù)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是指對(duì)工程結(jié)構(gòu)單獨(dú)檢測(cè)的檢測(cè)技術(shù)，這種檢測(cè)技術(shù)安全且直觀。但是這種被測(cè)橋梁表面有一對(duì)相互平行的測(cè)試面體，但是通常公路橋梁表面幾乎都是彎曲，所以這種方法具有一定的局限性。目前最常見的無(wú)破損檢測(cè)技術(shù)主要有超聲波檢測(cè)、超聲回彈綜合檢測(cè)法、超聲脈沖法檢測(cè)技術(shù)，這些新型的技術(shù)為以上技術(shù)提供了輔證，并和常規(guī)的方法綜合起來(lái)，使得對(duì)公路橋梁檢測(cè)技術(shù)越來(lái)越獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。

2.3.3 沖擊波檢測(cè)技術(shù)

由于道路橋梁的建設(shè)施工的內(nèi)部探測(cè)是必不可少并且非常關(guān)鍵的內(nèi)容，要做到對(duì)建筑結(jié)構(gòu)無(wú)影響，在不損害其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與質(zhì)量的前提下，檢測(cè)內(nèi)部的具體情況，常用到?jīng)_擊波檢測(cè)技術(shù)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的發(fā)生損傷時(shí)，會(huì)有脈沖波發(fā)射出來(lái)，檢測(cè)以其在接收沖擊波之后進(jìn)行分析，判斷建筑的實(shí)際厚度，以比照施工方案判斷是否出現(xiàn)中空現(xiàn)象，還可以分析裂紋的擴(kuò)散情況，但是此類測(cè)量有一個(gè)缺點(diǎn)，即是測(cè)量時(shí)注重于單點(diǎn)測(cè)量，對(duì)于全面測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)耗時(shí)較長(zhǎng)，影響測(cè)量效率。

3 橋梁檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)

傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)工作，主要依賴于動(dòng)靜荷載試驗(yàn)和檢測(cè)人員目測(cè)，然后利用多種輔助手段進(jìn)行橋梁損傷檢測(cè)。20世紀(jì)90年代中，隨著遙感技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，橋梁無(wú)損傷檢測(cè)呈現(xiàn)出更廣闊的發(fā)展空間，朝著智能、快速、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。特別是振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)的發(fā)展，為橋梁檢測(cè)開辟了新的發(fā)展思路。

3.2 無(wú)損傷識(shí)別技術(shù)

（1）小波損失識(shí)別法由于小波信號(hào)具有穩(wěn)定的特征，因此其非常適合應(yīng)用于損失識(shí)別的波段，通過(guò)小波的傳導(dǎo)和反射確定出所需要的特征因子，從而判定橋梁損傷程度和部位。小波分析在損傷識(shí)別中具有很廣泛的應(yīng)用，如奇異信號(hào)檢測(cè)、信噪識(shí)別、頻帶分析等。（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識(shí)別法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法的原理為：利用無(wú)損傷系統(tǒng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)數(shù)學(xué)方法確定出相關(guān)參數(shù)，然后輸入數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)正確，系統(tǒng)特征無(wú)明顯變化，系統(tǒng)輸出與網(wǎng)絡(luò)分析輸出相互吻合。相反，如果兩者出現(xiàn)差異則說(shuō)明有損失部位。

3.3 國(guó)外橋梁檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.3.1 已啟動(dòng)的研究程序

（1）在橋面板檢測(cè)中逐步采用遠(yuǎn)紅外熱成像系統(tǒng)和地面滲透雷達(dá)等。（2）利用全橋檢測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線電發(fā)送、全球定位系統(tǒng)和應(yīng)用鋼傳感器進(jìn)行橋梁的健康檢測(cè)和超載檢測(cè)。（3）疲勞裂縫探測(cè)器，主要是針對(duì)橋梁裂縫進(jìn)行檢測(cè)，較成熟的設(shè)備有：熱成像系統(tǒng)、無(wú)線應(yīng)變檢測(cè)設(shè)備、微波探測(cè)設(shè)備和電磁聲發(fā)射傳感器等。（4）先進(jìn)的銹蝕探測(cè)和檢測(cè)技術(shù)，主要包括磁漏探測(cè)技術(shù)、埋深式銹蝕傳感系統(tǒng)等一系列以電磁作為基礎(chǔ)的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)。（5）利用振動(dòng)響應(yīng)法進(jìn)行橋梁下部的檢測(cè)。

3.3.2 探索性研究項(xiàng)目

（1）以聲發(fā)射技術(shù)作為基礎(chǔ)的研發(fā)設(shè)備。該設(shè)備能夠產(chǎn)生并且探測(cè)出不同受力模式所引發(fā)的疲勞裂縫。（2）磁力控制遙感研發(fā)。（3）光纖設(shè)備在疲勞檢測(cè)中研究。計(jì)算車速在 40～90 KM/H 交通載荷作用于橋梁的離心應(yīng)力值。得出：當(dāng)車速為40KM/H時(shí)，統(tǒng)計(jì)值為計(jì)算規(guī)范值的 1.5 倍；當(dāng)車速為 60KM/H時(shí)，計(jì)算規(guī)范值為統(tǒng)計(jì)值的 1.1 倍；當(dāng)車速為80KM/H 時(shí)，計(jì)算規(guī)范值為統(tǒng)計(jì)值的 1.5 倍。由此可以看出，隨著車速的增加，規(guī)范值逐漸增大，大于統(tǒng)計(jì)值，當(dāng)車速大于 60KM/H 時(shí)橋梁比較安全。

4 結(jié)語(yǔ)

從當(dāng)前橋梁工程建設(shè)的整體施工及檢測(cè)水平上來(lái)看，我國(guó)在公路橋梁工程建設(shè)領(lǐng)域的檢測(cè)管理的敏感性較為滯后，同時(shí)在檢測(cè)管控的技術(shù)水平上也相對(duì)薄弱，在道路橋梁工程建設(shè)過(guò)程中，試驗(yàn)檢測(cè)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)保證道路橋梁工程施工質(zhì)量具有重要意義。本文筆者對(duì)檢測(cè)技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

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