市政工程高級工程師論文橋梁檢測技術(shù)方法

　　本篇市政工程高級工程師論文通過工程人員對在役橋梁的健康檢測，可知橋梁結(jié)構(gòu)的使用情況，從而為我們進(jìn)行即時(shí)的加固，維修，改造提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)。橋梁檢測技術(shù)不成熟，還不完善，還有待進(jìn)一步發(fā)展�？梢园l(fā)表市政工程高級工程師論文的期刊有《道路交通管理》雜志是由中華人民共和國公安部主管、中國道路交通安全協(xié)會主辦、面向全國公開發(fā)行的道路交通管理專業(yè)刊物。多年來，圍繞公安交通管理中心工作，傳播現(xiàn)代交通管理理念、交流交通管理先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、宣傳交通法規(guī)、普及交通安全常識，受到廣大讀者的歡迎。

　　當(dāng)今交通事業(yè)發(fā)展迅速，橋梁在運(yùn)營中會受到各種各樣的結(jié)構(gòu)損傷，為確保結(jié)構(gòu)在使用期間的安全性，很有必要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。因此橋梁檢測已成為現(xiàn)代路橋建設(shè)中設(shè)計(jì)，施工人員及養(yǎng)護(hù)人員極其感興趣和重視的領(lǐng)域。此文主要對橋梁的現(xiàn)狀，檢測中使用的傳統(tǒng)檢測技術(shù)和新型檢測技術(shù)進(jìn)行了闡述。

　　關(guān)鍵詞：

　　橋梁;檢測技術(shù);無損檢測;光纖

　　0引言

　　交通運(yùn)輸業(yè)是拉動國名經(jīng)濟(jì)增長的一架馬車，在服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有舉足輕重的地位。近幾十年來，我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人民生活水平有了很大提高，我國在基礎(chǔ)設(shè)施上的投資規(guī)模與比例在大幅度增加，尤其是公路橋梁建設(shè)規(guī)模相比以前有了大力的發(fā)展。我國人口多，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度快，以及廣大民眾對交通需求越來越高，和公路橋梁上載重超重汽車的大量增多的現(xiàn)實(shí)情況，這就對橋梁通行能力和承載能力的要求，隨之也越來越高。總之，在橋梁修建完成投入運(yùn)營后，要對橋梁進(jìn)行全方位的檢測。以便了解橋梁的技術(shù)狀況等及病害發(fā)生的部位，病害的嚴(yán)重程度及發(fā)生原因，并分析和評價(jià)既有病害對橋梁的影響，并對橋梁維修加固提供可靠的事實(shí)和技術(shù)依據(jù)。

　　1國內(nèi)外橋梁發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

　　1.1國內(nèi)外橋梁發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

　　截至2014年我國公路橋梁總數(shù)為75.71萬座，長4257.89萬米，數(shù)量比2013年年末增加2.18萬座，長度增加280.09萬米。其中特大橋有3404座，長610.54萬米，大橋72979座，長1863.01萬米。關(guān)于我國近幾年來橋梁發(fā)展的情況，詳見表1.我國病害橋梁大多是由于修建時(shí)間較早，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，施工不完善造成的。我國橋梁主要存在的問題：(1)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，承載力不足(2)橋梁通行能力不足(3)環(huán)境及認(rèn)為因素破壞(4)橋梁超齡服役，超載運(yùn)行(5)設(shè)計(jì)與施工不足(6)運(yùn)營期養(yǎng)護(hù)不完善。美國橋梁出現(xiàn)的問題也較嚴(yán)重。美國FHWA統(tǒng)計(jì)了全國在役橋梁情況，截至2007年底，美國橋梁總數(shù)達(dá)到59.91萬座，有病害橋梁總數(shù)為151813座，占25.4%。還有資料對美國在1951-1988年發(fā)生的114起橋梁倒塌事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。其他文獻(xiàn)還對1989-2000年的橋梁倒塌情況做了分析，主要是由在這期間發(fā)生的幾次大的自然災(zāi)害造成的，倒塌了的橋梁數(shù)達(dá)到503座。2000年以后，美國倒塌橋梁任不斷增加。

　　1.2國內(nèi)外橋梁檢測現(xiàn)狀

　　國外發(fā)達(dá)國家由于工業(yè)化程度高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早，當(dāng)交通發(fā)展進(jìn)入高峰期后，便進(jìn)行橋梁檢測技術(shù)的相關(guān)有益嘗試。上世紀(jì)80年代中后期以來，美國對總長為522米的三跨變高度連續(xù)鋼箱梁橋Foyle橋進(jìn)行了檢測，在橋布設(shè)了傳感器，用來檢測橋梁在動荷載下的振動情況。墨西哥對總長為15.43千米的Tampico斜拉橋進(jìn)行了動力測試，并對環(huán)境振動和傳統(tǒng)振動試驗(yàn)的效果進(jìn)行了分析。英國跨徑為194米的Flinshire獨(dú)塔斜拉橋，加拿大的ConfederationBridge等都建立了橋梁健康檢測系統(tǒng)。我國對橋梁檢測的研究,起步時(shí)間相對滯后。我國從2001年起到2012年底，共投入財(cái)政資金438.8億元，其中交通運(yùn)輸部追加了170億元，對21610座危橋進(jìn)行了改造，這一舉措意義很大，有效遏制了危橋高發(fā)趨勢。

　　2橋梁檢測的意義與內(nèi)容

　　2.1橋梁檢測的意義

　　橋梁檢測是評估橋梁結(jié)構(gòu)物使用性能，安全性能的一種重要方法，產(chǎn)生了很強(qiáng)的效應(yīng)。橋梁檢測的重要性可以從其蘊(yùn)含的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性，社會性等方面體現(xiàn)出來。通過檢測可以得知結(jié)構(gòu)物病害，損傷部位與程度;可知結(jié)構(gòu)物的耐久性，強(qiáng)度與穩(wěn)定性等情況。也可預(yù)知橋梁的使用年限，破壞機(jī)理，為我們進(jìn)行即時(shí)的橋梁加固維修，減小交通安全事故提供資料。

　　2.2橋梁檢測的內(nèi)容

　　橋梁檢測的內(nèi)容包括對混凝土強(qiáng)度，承載力，耐久性檢測及混凝土碳化深度，鋼筋位置及保護(hù)層深度，鋼筋應(yīng)力，鋼筋銹蝕率，氯離子含量。焊接鋼筋接頭強(qiáng)度，混凝土與鋼筋間的摩阻力以及鋼材性能。對于水下橋墩，要對樁基混凝土的脫落，裂紋，漏筋，機(jī)械損傷進(jìn)行探查。還需對橋梁結(jié)構(gòu)溫度檢測，包括控制截面溫度和施工過程中環(huán)境溫度值的檢測。

　　3橋梁檢測的方法

　　3.1橋梁外觀檢測技術(shù)

　　橋梁外觀檢測技術(shù)，是一種很直觀，簡單且實(shí)用的方法，在橋梁檢測中經(jīng)常使用，就是用肉眼觀察橋梁結(jié)構(gòu)，獲得發(fā)生病害的部位方法。通過外觀的檢測，很容易發(fā)現(xiàn)橋梁存在的裂縫，損傷以及橋面的凹陷，剝落等病害。雖然這種方法簡單實(shí)用，但只能察明橋梁結(jié)構(gòu)外在的病害，不能對其內(nèi)在的病害損傷程度進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。

　　3.2局部損傷檢測技術(shù)

　　局部損傷檢測技術(shù)，即用目視或?qū)ｉT儀器對有病害的局部地方進(jìn)行專門檢測。這種方法適用廣，成本低，節(jié)省時(shí)間，可以很快地對混凝土強(qiáng)度，碳化深度，鋼筋銹蝕率等檢測�，F(xiàn)在這種方法上采用的技術(shù)有回彈法，雷達(dá)法，紅外法，超聲波等。該方法對結(jié)構(gòu)物的整體性能不能進(jìn)行檢測。

　　3.3整體損傷檢測技術(shù)

　　相比局部損傷技術(shù)，整體損傷檢測方法有很大實(shí)用性，它能彌補(bǔ)其不足，能對結(jié)構(gòu)物整體工作性能進(jìn)行全面檢測。目前，該方法主要以荷載試驗(yàn)為主，有靜荷載方法和動荷載法兩種。通過這兩種方法，可以獲得結(jié)構(gòu)物的響應(yīng)數(shù)據(jù)(應(yīng)力，應(yīng)變，位移，速度和加速度)等，通過力學(xué)與數(shù)學(xué)方法分析數(shù)據(jù)，可對結(jié)構(gòu)物的整體與局部進(jìn)行檢測，分析和評估。靜載試驗(yàn)，就是通過在結(jié)構(gòu)指定位置加載靜力荷載，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析結(jié)構(gòu)性能。而動載試驗(yàn)，顧名思義，就是加載動荷載，一般通過振動方法，獲得結(jié)構(gòu)物的振動頻率，阻尼比等。

　　3.3.1靜載試驗(yàn)法

　　將靜荷載加載在結(jié)構(gòu)指定位置，在截面上布置相關(guān)測量儀器。常用儀器有應(yīng)變儀，應(yīng)力儀，百分表，位移表，傾角表等。通過這些儀器的記錄，可以獲得如下參數(shù)，包括：①橋梁結(jié)構(gòu)的豎向和側(cè)向撓度值和扭轉(zhuǎn)變形②控制截面上應(yīng)力的分布情況③橋梁支座的轉(zhuǎn)角大小，位移大小及墩頂位移，轉(zhuǎn)角情況④橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫時(shí)所加荷載大小。將這些參數(shù)與理論計(jì)算值比較，可知實(shí)際截面參數(shù)是否與設(shè)計(jì)值相符。這就要求在檢測時(shí)要有很高的精度，因此必須要精心準(zhǔn)備試驗(yàn)前的相關(guān)工作。在試驗(yàn)前要對儀器的靈敏度檢查，減小由于儀器誤差對試驗(yàn)結(jié)果造成的干擾。這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為橋梁整體結(jié)構(gòu)評估提供了關(guān)鍵參考依據(jù)。

　　3.3.2動載試驗(yàn)法

　　動載試驗(yàn)法主要是通過振動試驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)從而分析橋梁的承載力。當(dāng)車輛，人群及風(fēng)等動荷載作用于橋梁時(shí)，會使橋梁產(chǎn)生振動，此而使橋梁結(jié)構(gòu)的性能發(fā)生或多或少的變化。而動載試驗(yàn)，正是對橋梁振動的工作機(jī)理加以研究，認(rèn)識振動對橋梁產(chǎn)生的影響。通常這一影響由沖擊系數(shù)表征。這種試驗(yàn)的內(nèi)容包括①對橋梁振動頻率，振型，阻尼比測試②動撓度，動應(yīng)力，加速度，沖擊系數(shù)測試。

　　4新型橋梁檢測技術(shù)

　　科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，一些先進(jìn)技術(shù)逐漸應(yīng)用于橋梁無損檢測方面。橋梁無損檢測的特點(diǎn)呈多樣化，智能化發(fā)展，并有很大的發(fā)展前景。包括光纖維技術(shù)，新型傳感器技術(shù)，電子仿真技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別技術(shù)等。這些新型技術(shù)比傳統(tǒng)檢測技術(shù)功能更先進(jìn)，檢測更精確，能在各種復(fù)雜環(huán)境工況下，及時(shí)檢測橋梁病害。

　　4.1光纖維技術(shù)

　　光纖光柵傳感器，它可以測量結(jié)構(gòu)的濕度，應(yīng)變大小。將光柵傳感器作為應(yīng)變傳感器，可以直接粘貼在結(jié)構(gòu)表面或預(yù)先埋入結(jié)構(gòu)中，可以對結(jié)構(gòu)物的各種工作性能檢測，如橋梁的振動，受沖擊情況，及鋼筋的銹蝕率，混凝土的剝落等。優(yōu)點(diǎn)是①抗電磁干擾能力強(qiáng)②電絕緣性能好③耐腐蝕④體積小，重量輕。缺點(diǎn)是環(huán)境因素對其的影響較大，在惡劣的環(huán)境中容易破壞。

　　4.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別技術(shù)

　　這種技術(shù)大量應(yīng)用于斜拉橋橋索的檢測中，是一種數(shù)學(xué)方法。基本原理是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法構(gòu)造BP模型，在橋梁結(jié)構(gòu)受力間建立映射，便可知其余橋索受力值。這就可以節(jié)約在檢測中所耗的大量人力，物力，財(cái)力，也可以避免檢測人員在工作中由于疲勞引發(fā)的檢測誤差。因此此方法是高效的方法。

　　4.3數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用

　　這一檢測是隨著計(jì)算機(jī)學(xué)科，數(shù)學(xué)學(xué)科的發(fā)展而在測量學(xué)中開發(fā)成的新型技術(shù)。方法是在檢測時(shí)，圖像作為信息的載體，利用計(jì)算機(jī)對獲得的圖像進(jìn)行處理，從而對結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。此法避免人工檢測人員效率低，速度慢，以及受環(huán)境因素限制的弊端，且應(yīng)用范圍廣泛�？梢詫�結(jié)構(gòu)物進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)檢測，檢測內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的裂縫，位移等。

　　5結(jié)語

　　總之，橋梁檢測技術(shù)已成為當(dāng)今橋梁建設(shè)，養(yǎng)護(hù)，加固中十分重要的領(lǐng)域。對于我們這個(gè)橋梁建設(shè)大國，我們的科技人員，工程人員很有必要開發(fā)出功能更多，檢測手段多樣化，檢測結(jié)果更精確的技術(shù)，來確保廣大民眾的生命，財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)，為經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)服務(wù)。通過結(jié)合使用傳統(tǒng)檢測技術(shù)與新型檢測技術(shù)，為這一領(lǐng)域提供了廣闊的發(fā)展空間。

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