基于桥梁检测技术的分析

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　　关键词: 桥梁；检测技术；质量
　　新材料, 新工艺, 新结构形式的采用越来越多, 为了积累这方面的工程经验, 我们有必要进行一些检测工作, 同时对那些因为赶工期, 采用劣质材料, 施工方法不当等原因而出现病害的桥梁需要做鉴定以确保安全运营。
　　1 我国桥梁检测状况
　　发达国家的经验表明，正确的桥梁养(维)护决策是保证桥梁安全服役的重要手段。为此，“七五”期间，我国交通部就立项开展桥梁管理系统的研究开发，形成了我国公路桥梁养护管理系统(CBMS)。CBMS主要依靠桥梁养护工程师对桥梁进行定期检查，将检查结果按照不同结构或构件权重打分，通过对数据的统计分析确定桥梁的状况等级，并以此为基础制定养护对策，经验因素较多。如何获取尽量多的、可靠的、准确的定量数据是桥梁定期检测中尤为重要的问题。
　　2 原因分析
　　需要进行检测的桥梁原因各种各样, 综合起来主要有以下几种因素: 1)缺乏设计、施工资料的桥梁; 2)施工质量较差, 不符合设计要求的桥梁; 3)桥梁竣工经过运营一段时间后发现较严重的病害, 影响其承载能力; 4)桥梁施工质量较好, 运营情况也良好,但希望提高其允许的承载能力; 5)需要通过超设计标准的特殊荷载车辆检测工作, 比如为了取得一定的科研资料等。现在一些特大桥梁不仅仅是要求做短期的检测, 还需要进行长期的健康监护。
　　3 桥梁调查与检算
　　3.1 资料收集
　　资料收集的范围比较广, 不仅仅包括设计资料, 还包括施工资料以及有关的养护、维修加固资料。
　　3.2 外观检查与病害分析
　　外观检查要抓住重点, 力求全面。
　　(1)根据受力特征确定调查重点。通常可以根据桥型确定调查的重点, 如梁桥的检查要点有: 跨中区域的裂缝, 挠度; 端部的剪力缝; 主梁连接部位的状况; 构件的外观质量等。
　　(2)按照部位逐一检查。桥梁从总体上可以分为上部结构、下部结构、附属结构。每个部位都有其受力特征, 病害也有一些共性, 如果出现而不是常规病害, 应当仔细研究找出病因, 常规病害在找出病因的同时应根据其损坏程度进行评估, 然后确定是否有必要加固或更换构件以维持正常的运营。
　　(3)内部缺陷检查。混凝土构件常见的缺陷有裂缝、碎裂、剥落、层离、蜂窝、空洞、环境侵蚀和钢筋锈蚀等。这些缺陷仅靠外观检查是难以发现的, 因此必须借助其他方法进行检测。目前常用的无损探测方法有声波检测法、超声波探伤法和雷达检测技术。
　　(4)材料特性调查。随着桥梁的多样化以及新工艺的不断发展, 将有越来越多的材料应用到桥梁结构中, 但目前最基本、使用最广泛的还是钢筋和混凝土。钢材的强度一般以设计、施工有关资料为依据, 不再检查, 当怀疑钢材质量有问题或者资料不明确时应采取必要的措施截取试件进行材料试验。
　　(5)混凝土强度测定。混凝土的强度会随着时间的推移产生一些变化, 比较大的桥梁通常会有同期的试块用以确定强度。对于没有试块的桥梁, 目前测试方法主要有回弹法、超声波法、超声波―回弹综合法、贯入法、断裂法、取芯样试验法等。回弹法、超声波法以及综合法是属于非破损测试方法, 应用较广泛, 不少国家已有指南或标准。当由专业检测人员检测时, 三种方法的测试结果平均误差约10%左右, 相比较而言, 超声波―回弹综合法检测精度要高一些。对于龄期在90d以上, 采用回弹法要考虑混凝土表面碳化深度的修正。混凝土的湿度对回弹值和超声波脉冲速度都有一定的影响。
　　(6)钢筋锈蚀的评价技术。混凝土的密实度、渗水性、含水量、含氯盐量、碳化深度、保护层厚度不足和开裂等缺损, 是导致钢筋锈蚀的诸多因素; 反之, 钢筋锈蚀又促使混凝土进一步破损。通过简单的外观检查, 敲击检查可以检测程度较重的钢筋锈蚀现象。
　　(7)结构性能状况检测与评价。当对桥梁的整体特性进行了一些了解之后应当依据相关技术规范做验算工作, 需要注意的是有关参数应当以实际桥梁为准, 该折减的进行折减, 必要的时候也可以考虑一些有利因素。通过验算对不能满足要求的桥梁可以考虑重建, 有利用价值的则应当进行进一步的鉴定工作。
　　(8)当不能获得详细资料时, 验算结果将不具有可靠的置信度。在这种情况下, 则需要进行静力或动力试验, 准确评价结构的受力状况。
　　4 静载试验
　　测试中应获取的主要数据与测试方法:
　　(1)根据测试目的确定要获得数据。桥梁作为一个整体结构物涉及的细节很多, 不可能面面俱到, 应根据前期的外观检测以及鉴定工作明确需要测定的部位及需要取得的参数, 减少不必要的劳动。明确目的有利于我们在工作中把握重点, 也决定了我们需要取得哪些试验数据, 同时保证关键测试部位数据的可靠度。
　　(2)通常情况下需要监控的数据。通常旧桥需要鉴定的主要是上部结构的受力特性, 监控试验荷载各工况下控制截面的应力应变就是主要内容, 同时一些正常使用状态下的参数如挠度、裂缝宽度等也是旧桥的主要测试内容。应力应变的测点布设在主要内力控制截面与附加控制截面, 同时根据上部结构的截面形式在每一个控制截面上又要选取一些有代表性的测点, 用以反映整个控制截面的受力状况。对于一些特殊结构, 如索结构, 一般还需要对索力进行检测。除此之外, 还有必要根据实际外观检查发现的一些病害在个别部位进行监测。
　　(3)测试仪器与方法。试验中使用频率较高的仪器有应变仪、挠度计、水准仪、全站仪、百分表等, 有时候由于现场条件的限制我们无法使用仪器测试出我们想得到的参数, 这就要求测试人员要有一定的经验, 采用一定的措施用现有的仪器测出我们想要的数据。
　　(4)荷载试验的实施及现场组织安排。现场试验是现场测试的最后一项工作, 也是最关键的一项工作, 它是对我们前期准备工作的检验, 能否取得准确的数据也与其是否顺利息息相关。
　　(5)合理的分工。桥梁试验从空间和时间上都涉及到一定的范围, 每个人在测试过程中的任务也非常繁重, 这就需要我们在试验前要精心计划安排, 明确每个测试人员各个阶段的任务, 做到有条不紊, 保证试验按照计划正常进行。
　　5 动载试验
　　动载试验是动力测定评价方法的基本测试项目, 是应用理论分析与试验测试相结合的科学方法解决桥梁振动问题的必要手段。其内容主要是结构动力特性和动载响应的试验与分析, 量测的主要部位是结构动力效应最大构件的动应力及动变形的控制截面。
　　一般来说, 检测项目主要包括: 桥梁动力特性模态参数测试( 频率、振型、阻尼比) ; 桥梁动力响应测试( 动挠度、动应力、加速度、冲击系数) ; 测试仪器, 主要包括测试传感器、信号放大器、光线示波器、磁带记录仪和数字信号处理机。根据仪器的性能和使用传感器的特性, 可以选配不同的测试系统。
　　6 桥梁检测技术的发展趋势
　　国内外正在开展增强土木结构NDE技术的应用。主要有：
　　(1)先进的桥面板检测系统，包括双带远红外热成像系统、地面渗透雷达等。
　　(2)先进的桥梁测试和健康监测系统，包括全桥监测系统的无线电发送、精确的差分式全球定位系统(GPS)测量桥梁变形等。
　　(3)先进的疲劳裂纹探测和评估系统，包括测桥梁裂纹的新型超声波和磁分析仪系统、热成像系统、便携式声发射系统、无线应变测量系统、微波探测和定量分析、无源疲劳荷载测量设备和电磁声发射传感器等。
　　(4)先进的锈蚀探测和评估技术，包括磁漏探测技术、探测先张法压浆空隙的冲击―反射系统、埋入式锈蚀微传感器以及以磁为基础的测量系统。
　　(5)用强迫振动响应法定量评估桥梁下部结构、用激光振动计测量斜拉索索力以及量化的无损检测方法与桥梁管理系统的结合。
　　(6)磁力控制传感器的研究，磁铁材料的物理尺寸几乎不会受磁场的影响，通过线圈与偏磁的耦合能制作出一种别致的很有用的传感器。这种传感器可能是低成本、简单并结实的，可用在预应力筋的锈蚀或断裂、砼养护的监测以及埋入式声发射传感器等方面。
　　(7)光纤和其他微传感器，已研究出一种光纤测量系统，以对新浇筑砼内的空隙进行无损检测。光纤光栅也已被用作遥测变形，对结构砼构件进行监测。它还能被用来测量材料的失效、砼结构的碳化深度、碱反应、氯渗透和裂纹的开展等。一个优化的光纤传感器应该既小又轻，只要求很低的电源，对环境的要求不高，亦不受电磁干扰，还要求降低成本。某些能用光纤系统构筑的结构物，不仅把所有测点联网到数据设备上，而且多梁式钢桥的控制断面还能监测结构的健康。
　　7 结语
　　桥梁检测是一个多学科交叉的系统工作，需要各个环节都做好才能达到一个最优的效果。为了保证桥梁的安全运营，必须经常对桥梁结构进行检测，桥梁结构检测已成为桥梁结构安全养护和保障正常使用的主要技术手段。同时，学科交叉的现象日益普遍，特别是将一些高新技术的最新研究成果应用于桥梁无损检测技术的研究，必将推动该技术的飞速发展。
　　

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