浅议桥梁检测与评估
2010-09-08 来源：网络
一、荷载试验分类及其准备
1．荷载试验分类，按所加荷载性质，可分为静载试验和动力试验；按加载数量与标准设计荷载的比值（包括冲击系数在内）可分为三种：基本荷载试验、重荷载试验和轻荷载试验。
2．荷载试验准备：试验前，需做好充分的准备，这就要求尽可能的收集设计与施工资料，这也是为确定试验荷载、布置测点以及以后的测试数据的对比分析。这些资料包括桥跨的总体与各截面几何尺寸、标高、设计荷载等级、行车道标准、支座和墩台位置标高及布置，材料的物理力学性能等。如有可能，一方面，从设计单位那里索取该桥的控制截面的计算内力、计算挠度、影响线和结构的自振频率等；另一方面，从施工方那里索取该桥的实际尺寸、标高、施工时材料数据，尤其是混凝土的强度增长数据、弹模数据、荷载试验时混凝土的龄期等。与此同时，还应做好实桥调查工作，对实桥表面的病害，用图标明病害位置和病害程度；摸清桥址处的供电和交通情况，当地的气象情况，有无试验所需的标准车辆等第一手资料，因为这些都可能影响到事先所拟订的试验方案，如能及早发现情况和问题，就可以对试验方案进行及时修改。
二、桥梁检测、评估的内容
我国传统的桥粱检测内容较多，主要是包括外观检查和动静载试验。其中外观检查按桥梁的构件分为：桥面系的外观检查、桥梁上部结构检查、支座的检查、墩台的检查、墩台基础的检查；按检测对象分为：裂缝的检查、混凝土碳化深度的检查、混凝土强度的检查、钢筋锈蚀的检查、混凝土保护层厚度的检查以及钢筋的分布等。桥梁评估是利用特定信息，分析既有桥梁可靠性并为使桥梁保持一定水平的可靠性而做出相应工程决策的过程。在实际评估过程中，对中小桥梁与大型桥梁采取不同的评价方法，桥梁评估的方法大致可分为两大类，一类是以承载能力评价为主的方法，一类是以状态评价为主的综合评价方法。在大型桥梁评估研究中经常采用的一种方法是在桥上建立结构状态监测系统，对反映桥梁结构状态的特性参数进行部分或全面监测，然后以监测数据与人工检测数据为基础，采用综合评价的方法对大型桥梁的安全性做出科学的评价。中小桥梁由于数量多，分布广，一般通过定期或不定期的检测手段，对桥梁的承载能力做出评价。
三、目前桥梁检测、评估存在的问题
目前，我国桥梁检测存在的问题主要有：桥梁检测技术落后，桥梁检测的主要手段仍是目测，评估采用专家评分方法，主观人为因素较大，有时不能客观准确反映桥梁的实际情况；检测仪器设备落后；检测复杂、耗时长、技术要求高、工作量大，费用高，一些检测项目必须中断交通进行，给交通造成不便；没有充分利用现代科学技术发展最新成果和理论，尽管表观检测仍然是桥梁检测的重要手段，但一方面表观检测结构的分析方法或理论需要进一步发展，另一方面逐渐引入先进的检测技术更是桥梁管理与养护的发展趋势。对大型桥梁结构进行评估是件很复杂的工作。首先，影响桥梁安全性的因素很多，包括设计、施工、材料等先天因素及荷载作用、自然环境、管理养护等后天因素；其次，这些因素对桥梁的影响既有本身的特点，又相互作用，它们给桥梁所造成的损坏，有些可以定量表示，有些无法定量表示，就是可以定量表示的部分各自的量纲定义不同，难以归一化；第三，从带病工作的一些桥梁的现状看，它们的损坏（如裂缝或钢筋严重锈蚀等）己超过安全等级标准，但仍然在工作，即有超出安全指标而没有破坏的桥梁事例。对大型桥梁结构必须发展与其规模功能和影响相协调的现代安全维护技术，并进一步在完善常规人工监控，建立数据库系统的基础上建立与智能技术相结合的桥梁运行状态的分析及评价专家系统，最终实现桥梁的现代化管理。
四、桥梁检测基本方法与技术
（一）静载试验
混凝土桥梁的静载试验，一般需进行以下测试内容：
1．结构的竖向挠度、侧向挠度和扭转变形。每个跨度内至少有三个测点，并取得最大的挠度及变形值，同时观测支座下沉值。有时测试也为了验证所采用的计算理论，要实测控制截面的内力和挠度纵向和横向影响线。
2．记录控制截面的应力分布，并取得最大值和偏载特性。沿截面高度不少于5个测点，包括上、下缘和截面突变处。有些结构需测试支点及附近、横隔板附近剪应力和主拉应力，此时需将应变计布成应变花。
3．支座的伸缩、转角，支座的沉降；墩顶位移及转角。
4．仔细观察是否已出现裂缝，出现初始裂缝时所加的荷载，仔细表明裂缝出现的位置、方向、长度、宽度及卸载后闭合情况。如果结构的控制截面变形、应力或裂缝扩展，在尚未加到预计最大试验荷载前，己提前达到或超过设计标准的允许值，应立即停止加载，同时注意观察裂缝扩展情况，撤离仪器和人员。
5．细观察卸载后的残余变形。对于特殊结构而言，如悬索桥和斜拉桥，尚需观察索力和塔的变位并进行支座的测定。混凝土桥的静载试验，对关键控制截面的测试，严格在该截面影响线上加载标准荷载车队，以确定标准车辆在桥上的轮位位置。除了对加载车辆的轮位有所控制外，试验时温度是一个重要因素。通常而言，温度变化一摄氏度，混凝土构件将产生十个微应变的变形，对于50号混凝土，相应于0.35h中a的应力误差。因此，应做好温度补偿和收缩补偿块等工作，以直接或间接消除温度及收缩的影响。
（二）动力试验
桥梁结构的动力试验是研究桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性，其测试数据是判断桥梁结构运营状况和承载特性的重要指标。众所周知，桥梁在设计时，要避免外界的强迫振动源，如风、车辆等的频率与桥跨结构的自振频率相等，否则会引起过大的共振振幅危及桥梁的使用安全。同理，当车辆以某一速度通过桥面时，桥跨的动挠度和动应力最大，那么，此时的车速称为临界车速。由临界车速引起的共振将产生动力扩大效应并直接影响到桥梁的安全使用，通常用冲击系数表示这种扩大效应。桥梁的动力试验，主要是围绕冲击系数做文章，实际的的动力试验包括以下内容：
1．测定桥跨结构在车辆荷载下的强迫振动特性，如冲击系数、强迫振动频率、动位移和动应力等。
2．测定桥跨结构的自振特性，如自振频率、振型和阻尼特性等。桥跨结构的动力试验，首先必须使结构产生振动，然后通过仪器记录下结构的振动时程曲线，再通过专门的FPT（快速傅立叶转换）仪器，分析出结构的各项振动特性。有两种方法可模拟外界对结构的动力激振，这其中包括稳态激振和脉动激振。稳态激振包括以一辆或多辆并行满载车列以不同速度过桥或在桥上制动。而脉动激振可直接利用外界随机振源。动力分析设备越来越先进，具有丰富经验的工程师可直接分析输出结果。但与之同时的理论分析，与实际情况仍存在相当的差别。在进行动力试验时，应注意结构控制截面上的实测最大动应力、动挠度和最低标准限值应小于标准的容许值。否则容易对桥梁结构造成损坏。
3．无损检测技术传统的无损检测技术得到了较大的发展，目前已有超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、磁试验或X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。传统的检测方法一般可以对桥梁的外观及部分结构特性进行监测，虽然可以对桥梁局部关键构件，节点可以进行较为合理的损伤的判断，然而难以全面反映桥梁的整体健康状况，对于桥梁结构的安全度，剩余寿命难以作出系统评估。一种比较现实的损伤检测方法可能是综合整体损伤定位与局部细化检测两种手段的技术。
五、小结
桥梁检测是一项复杂而细致的工作，要求我们检测人员具有丰富的检测技术和经验。近年来我国在桥梁检测、评估方面逐渐积累丰富资料和经验，桥梁工程的重点已逐步向桥梁的检测维修与加固方面发展。
