橋梁檢測技術(shù)及其發(fā)展趨勢簡述

楊 怡

（重慶交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，401120）

橋梁檢測技術(shù)及其發(fā)展趨勢簡述

楊 怡

（重慶交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，401120）

本文主要介紹了國內(nèi)外橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展，橋梁檢測的基本內(nèi)容。對橋梁檢測常用的檢測方法靜載試驗和動載試驗進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。同時介紹了國內(nèi)外橋梁檢測發(fā)展技術(shù)及發(fā)展研究趨勢，從而推動橋梁檢測技術(shù)的研究和發(fā)展。

橋梁檢測;研究趨勢;發(fā)展技術(shù)

0 引言

橋梁在長期的使用過程中不可避免的會發(fā)生各種結(jié)構(gòu)損傷，如橋梁裂縫，橋面開裂。造成橋梁損傷的原因可能有人為因素,也可能有自然災(zāi)害。當(dāng)前交通發(fā)展迅速，交通運輸量不斷加大，載重汽車的載重量也不斷增加，這些都是導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)損傷繼而加劇了橋梁的老化及病害。這些外界因素均導(dǎo)致了橋梁承載能力和橋梁的抗耐久能力的降低，甚至對橋梁的運營安全造成了很大的影響，因此對橋梁遇到的病害等問題都需要進(jìn)行相應(yīng)的維修，加固或者改造來解決，而這些工作都必須通過先對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)和系統(tǒng)的檢測基礎(chǔ)上，再進(jìn)行維修，加固等工作。

1 橋梁表觀檢查分析與評價

表觀檢查就是對橋梁整體與局部構(gòu)造等進(jìn)行詳細(xì)的觀測，包括橋梁幾何尺寸的量測、結(jié)構(gòu)內(nèi)部病害的檢查與結(jié)構(gòu)裂縫寬度等,表觀檢查的項目對不同類型的橋梁有著不同的側(cè)重點。通過表觀檢查的目的就是要達(dá)到可以通過直接定量反映出當(dāng)前橋梁的結(jié)構(gòu)狀況,依據(jù)現(xiàn)有的橋梁相關(guān)規(guī)范對橋梁的技術(shù)等級進(jìn)行評定。結(jié)構(gòu)資料的調(diào)查就是從橋梁的設(shè)計、施工以及維修養(yǎng)護(hù)等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查并進(jìn)行了解。對于鋼筋混凝土橋而言，主要是對橋梁中所包含的鋼筋與混凝土進(jìn)行相關(guān)的檢測，這主要包括混凝土的強(qiáng)度，混凝土碳化深度、鋼筋的拉壓強(qiáng)度以及鋼筋的銹蝕情況、混凝土保護(hù)層厚度等的檢測。今年來隨著無損檢測技術(shù)的迅速推廣，大量的無損檢測技術(shù)已經(jīng)在橋梁和相關(guān)土木行業(yè)中應(yīng)用，這主要包括表觀檢測和材料檢測技術(shù)，以及相光測試儀器設(shè)備的迅速發(fā)展。目前國內(nèi)外對于橋梁無損檢測中所采用的儀器設(shè)備和相關(guān)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，相繼成功研制出或正在研制的融合電、磁、雷達(dá)、超聲波、數(shù)字信號處理等高技術(shù)高精度的成套儀器和設(shè)備。這些儀器測試較快且具有較為良好的效果。

2 橋梁承載力的荷載檢測法

2.1 靜載試驗檢測方法

靜載試驗檢測法主要通過對橋梁進(jìn)行靜載試驗,通過注水或者沙袋的方法對橋梁進(jìn)行加載，最后得到試驗的相關(guān)參數(shù)量,主要包括橋梁的擾度、變形、應(yīng)變、裂縫寬度等。通過靜載試驗加載的方式可得出這些參數(shù),從而通過得出的參數(shù)分析得出橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)的抗裂性能,據(jù)此判斷出橋梁的承載能力，最終得到橋梁的安全性?；炷翗蛄旱撵o載試驗,一般需進(jìn)行以下測試內(nèi)容：

(1)結(jié)構(gòu)的豎向下沉撓度、側(cè)向下沉撓度。每個跨度內(nèi)至少有4個測點,并測量得出結(jié)構(gòu)最大的撓度及變形值,同時觀測支座下沉值。

(2)記錄測試截面的應(yīng)力分布,并取得該截面的應(yīng)變最大值。沿截面高度不少于3 個測點,包括截面上、下邊緣的突變處。有些結(jié)構(gòu)還需測試支座附近或橫隔板附近的應(yīng)力變化,此時應(yīng)在這些地方布設(shè)應(yīng)力計。

(3)支座的伸縮情況、轉(zhuǎn)角的大小以及橋梁支座的沉降;橋墩墩頂?shù)奈灰萍八l(fā)生的轉(zhuǎn)角。

就某一加載試驗項目而言，根據(jù)試驗荷載產(chǎn)生的該加載試驗項目對應(yīng)的加載控制截面內(nèi)力或變位的最不利效應(yīng)值，按下式所確定的原則等效換算而得：

式中：ηq — 靜力試驗荷載效率；

Sstate — 試驗荷載作用下控制截面內(nèi)力計算值；

S — 控制荷載作用下控制截面最不利內(nèi)力計算值（不計沖擊）；

(1+μ) — 按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)。

2.2 動載試驗檢測方法

動力荷載試驗的主要目的是研究橋梁在動力荷載作用下結(jié)構(gòu)的動力性能,該性能是判斷橋梁運營狀況和承載能力的重要標(biāo)志之一。比如,動力系數(shù)是橋梁在車輛荷載作用下所發(fā)生的動力作用的重要參數(shù),動力參數(shù)的選擇直接影響到橋梁設(shè)計的安全，動力參數(shù)也不宜過大，這往往會給橋梁帶來巨大的經(jīng)濟(jì)成本;橋梁運營過程中振動過大會影響乘客和行人的舒適性;

3 橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 橋梁無損傷檢測技術(shù)

橋梁傳統(tǒng)的檢測方法是通過人工操作為主的靜載試驗和動載試驗。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代通信技術(shù)與傳感的不斷發(fā)展,無損檢測技術(shù)更是大量的運用在橋梁的檢測中,先后出現(xiàn)了大量新的檢測方法,使無損檢測技術(shù)向著智能化、快速化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

3.2 橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)

(1)小波分析損傷識別法。由于小波分析適合分析非平穩(wěn)信號,因此可作為損傷識別中信號處理的較理想的工具,用它來構(gòu)造損傷識別中所需要的特征因子,或直接提取對損傷有用的信息。小波分析在損傷識別中的應(yīng)用是多方面的,如∶奇異信號檢測、信噪分離、頻帶分析等。

(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識別法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運用在損傷識別中的基本構(gòu)建思路是∶通過得到的用無損傷系統(tǒng)的振動測量數(shù)據(jù)來構(gòu)造網(wǎng)絡(luò),通過對網(wǎng)絡(luò)的不斷學(xué)習(xí)得到網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)樣本，再通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進(jìn)行動態(tài)的檢測。

4 國外橋梁檢測技術(shù)發(fā)展動向

4.1 已啟動的研究程序

(1)先進(jìn)的橋面板檢測系統(tǒng),包括雙帶遠(yuǎn)紅外熱成像系統(tǒng)、地面滲透雷達(dá)等。

(2)先進(jìn)的橋梁測試和健康監(jiān)測系統(tǒng),包括全橋監(jiān)測系統(tǒng)的無線電發(fā)送、精確的差分式全球定位系統(tǒng)測量橋梁變形、應(yīng)用鋼傳感器對橋梁超載進(jìn)行測量和監(jiān)測等。

4.2 探索性的研究項目

(1)聲發(fā)射技術(shù)的基礎(chǔ)性研究,發(fā)展一種改進(jìn)的寬帶E探測器,它有能力產(chǎn)生(信號) 并探測不同受力模式下的疲勞裂紋。(2)磁力控制傳感器的研究。(3)用微波技術(shù)對疲勞裂紋進(jìn)行探測和定量分析。

5 結(jié) 語

通過對橋梁進(jìn)行檢測方法可以得知,先進(jìn)的橋梁檢測技術(shù)是當(dāng)今社會所發(fā)展的趨勢和必然，通過新的無損檢測技術(shù)可以時時得到橋梁的健康狀況，并作出相應(yīng)的維修、加固或者改造方案，保證了橋梁的安全確安全使用。傳統(tǒng)檢測方法在快捷及精度方面的劣勢，使得人工智能方式的檢測方式得到了飛速的發(fā)展。同時,學(xué)科交叉現(xiàn)象日益普遍,一些高新技術(shù)的最新研究成果應(yīng)用于橋梁無損檢測技術(shù)的研究,必將推動橋梁檢測技術(shù)的飛速發(fā)展。

[1]謝開仲,曾倬信,王曉燕 橋梁工程檢測技術(shù)研究[J]廣西大學(xué)學(xué)報(自然版),2003,(6).

[2]高懷志,王君杰 橋梁檢測和狀態(tài)評估研究與應(yīng)用[J]世界地震工程,2000,(6).

[3]劉沐宇,袁衛(wèi)國 橋梁無損檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]中外公路,2002,22(6).

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