公路桥梁检测技术的探讨
2013-07-26 来源：维普网
1、概述
1．1 桥梁结构检测的定义
桥梁结构检测主要是对桥梁技术状况的调查，即桥梁缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，找出产生缺陷和损伤的主要原因，分析和评论其对桥梁质量和使用承载能力的影响，为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。桥梁检测室在其桥梁进行养护、维修与加固之前必须进行的工作，是决定维修与加固方案是否可行和正确与否的可靠保证，也是桥梁评定、养护、维修与加固工作中必不可少的重要组成部分。
1．2 贵州桥梁的结构类型
贵州属于典型的喀斯特地貌，全省地貌可概括分为高原山地、丘陵和盆地三种类型。贵州河流处在长江和珠江两大水系上游交错地带。全省水系顺地势由西部、中部向北东南三面分流。因此对于山区桥梁结构类型相对较多，结构也相对复杂。主要有梁式桥（主要以T梁、连续箱梁为发展趋势）、板式桥、斜拉桥、钢筋混凝土拱桥、悬索桥和石拱桥。
2、桥梁工程检测的方法
随着我国交通行车密度与车辆载重日益增大，运输量不断增加，长期使用中的桥梁难免会因为超载等因素而出现损伤，如果不加以维修并采取一些加固措施，将会降低桥梁耐久性与承载能力，严重的有可能导致交通事故，本文也将进一步探讨桥梁工程检测的常见要点与方法。
2．1 桥梁外观检查方法与要点
外观检查包括桥梁总体性与局部构造几何尺寸的量测、结构病害的检查与量测等，不同桥型在检查方面各有侧重点。一般来说，从总体上可将桥梁分为三部分：
（1）上部结构，在梁式桥中主要指主梁；
（2）下部结构，一般包括基础与承台、拱圈拱顶裂缝、墩的位移、桩以及桥台等；
（3）附属结构一般应着重检查桥面铺装、伸缩缝、栏杆等，其它的还有梁桥部分检查端部的斜裂缝与跨中部位的裂缝、挠度等检查要点。对于钢筋混凝土桥梁类型，主要是检测钢筋（保护层厚度、锈蚀状况测试）与混凝土（碳化深度、强度等级与耐久性有关的含碱量和氯离子含量）；对于材料检测类型，则主要是检查桥梁结构材料的无损或微损检测，这也是当前的重点研究领域；结构资料则主要是掌握桥梁的原施工工艺、结构设计以及桥梁的结构维修养护历史等过程，从而根据相关规范作为标准分析桥梁质量状况。此外，为了提高检查效率，可采购用于桥面检测的先进高新技术仪器，如激光雷达，就是用来测量整桥；双频带红外线自动温度成像系统，可用来检测桥面；探地雷达成像系统，可用来检测桥面板等。
2．2 检测桥梁运营状况和承载能力的技术
单独从判断桥梁的承载能力方面，可采用静载试验检测法，它可测出变形、挠度、应变、裂缝等与桥梁结构性能相关的参数，从而分析得出结构的强度、刚度及抗裂性能进而判断。要综合考虑桥梁运营状况与承载能力，一般可通过动载试验检测方法，来研究桥梁结构的动力性能。具体的检测要点有：若要考察桥梁设计的安全与经济性能，可从确定车辆荷载人手，可检查的重要技术参数是动力系数。以前动力检测的主要目的是考虑桥梁自振频率，它的重点参数是冲击系数，在公路工程检测实践过程中。动力检测的主要内容有：测定桥跨结构的自振频率、振型和阻尼特性等自振特性；测定桥跨结构在车辆荷载下的强迫振动频率、冲击系数、动位移和动应力等强迫振动特性。但若基于结构损失的发生必然导致刚度、阻尼和内部荷载等结构参数的改变，并对这些变化合理的估计，将给为结构操作状态的评定提供一个量化方法。桥梁振动模态特性参数变化信息的提取，可通过结构损伤前后，通过检测桥梁的不同位置，再从这些测点记录的信息来实现，从而评估结构损伤发生的程度、位置及结构损伤的类型。一般情况下，可通过常规的试验模态分析测试技术来获得桥梁振动模态。简言之，要评估桥梁结构参数的变化，除了传统的静动承载试验，也可通过桥梁振动模态的变化情况来分析得出，其中振动方法就是桥梁操作检测的基础技术。还有测试系统的设计，可检测仪器的性能和使用传感器的特性来确定，其中涉及动载试验的测试仪器主要包括光线示波器、信号放大器、测试传感器、磁带记录仪以及数字信号处理机。
2．3 无法获取桥梁详细信息的情况下的检测技术
有些工程资料可能会因种种原因，而无法获取比较全面的资料，这种情况下我们可考虑采取结构性能状况检测技术，常用的有可准确反映结构受力性能状况的静力试验与动力试验这两种检测技术。混凝土桥梁的静载试验，一般需进行以下测试内容。过去桥梁检测工作，主要依赖于检测人员的现场目测与动静载试验，结合多种检测技术，如超声波探测、腐蚀作用实验、混凝土硬度实验这些传统的检测方法，虽然可合理判断桥梁关键构件、节点等损伤程度，但难以满足桥梁运营健康状态、桥梁结构的安全度以及寿命状况等整体性能的评估需求。随着经济技术的不断开发，尤其是通信与传感技术的发展，为桥梁检测工作提供了更先进的检测技术，如无损检测技术，使检测技术朝着系统化、快捷化、智能化等方面发展，在一定程度上了满足了现代公路桥梁检测的需要。上文提及的桥梁振动模态就有望从整体方面为评估桥梁的安全性能提供新的检测技术。此外，桥梁结构损伤识别检测技术目前有小波分析损伤识别法与神经网络损伤识别法，前者可直接提取对操作有用的信息，还可应用于信噪分离、奇异信号检测、频带分析等方面的损伤识别，且由于小波适合分析非平衡信号，可将此类检测技术作为损伤识别中信号处理的较理想工具；后者的主要作用主要是为了构造网络，通过系统的输出和网络的输出存在的差异来测试损伤的程度，数据来源于无损伤系统的振动测量。
2．4 检测桥梁损伤比较简便的声波检测技术
由前面分析可见，当前存在的检测技术多少都存在不足，我国公路桥梁检测技术比较常见的还有声波检测技术。由于它使用起来操作简单、便利，近
年来被广泛应用。此类型的桥梁检测技术工作过程：从公路路面与桥梁的地面，通过相应的接收仪器来接受路面反射出来的声波，并通过一系列信息处理措施，从而为检测技术人员提供桥梁内部损害的情况，以及时采取维护技术。它主要是根据物体内部具有波动特性参数与物体的力学参数这一特性，并从中获取传播弹性波的频率、波速以及波形等信息，再结合其它分析技术，就可以进行桥梁损伤状况的判断。此外，机械检测技术。机械测试仪器与声波检测技术一样，工作原理简单，操作方便且实惠，使用期限长，有较强的适应周围环境的能力，但它也有明显的缺点，如放大能力有限、灵敏度不高，还比较笨重。
2．5 借鉴国外目前关注的检测技术
当前，国外方面已经展开结合桥梁管理系统与量化的无损检测方法的研究，即通过用强迫振动响应法定量检测技术，用激光振动计测量斜拉索索力，评估桥梁下部结构。我国一直倡导引进国外先进技术，本文就其主要技术概括：
（1）先进的疲劳裂纹探测和评估系统，涉及桥梁裂纹的无线应变测量系统、无源疲劳荷载测量设备、便携式声发射系统、新型超声波以及电磁声发射传感器等，目前在此基础上一种具有产生（信号）并探测不同受力模式下的疲劳裂纹的宽带E探测器；
（2）先进的锈蚀探测技术，如探测先张法压浆空隙、磁漏探测技术的埋人式锈蚀微传感器；
（3）先进的桥面板检测系统，如双带远红外热成像系统；
（4）拥有先进的桥梁测试和健康监测系统，如测量桥梁超载的钢传感器。
3、结语
综上所述，动静载试验和检测人员的现场目测是传统的桥梁检测方法，随着科技的开发，逐渐出现了检测损伤造成的结构参数变化来评估损伤的实验模态分析方法，反映了结构的固有特征的应变模态测量。本文认为，评估桥梁结构损伤程度，所探讨的测量评估方法中，比较好的是振动模态测量方法；同时，结构损伤敏感参数中的应力应变参数公路桥梁检测技术的发展趋势，但这方面的检测技术还有待多实践与探索；桥梁力学状态的新途径的确定方法可考虑振动位移检测技术，可很好弥补应变测量系统的不足。此外，我国也应多在实践中组合多种检测技术，使检测的效果更科学与全面。
