桥梁工程检测技术分析

2014-08-15钟运明杨承玉

黑龙江交通科技 2014年9期

钟运明，杨承玉

(江西公路开发总公司梨温高速公路公司)

1 桥梁工程检测的方法

1.1 桥梁的静载试验

一般而言，桥梁静载实验主要用于判断桥梁结构的工作性能，判断其最大承载力，检测桥梁结构的质量、可靠性及安全性，通过验证桥梁结构的相关理论来完善桥梁结构的施工技术等等。桥梁静载试验分为三个阶段，即试验准备阶段、加载试验及观测阶段和分析总结测试结果阶段。

在试验准备阶段，首先要综合考虑以下条件来确定试验孔(墩、台)，该孔(或墩)工程质量较差，病害较多;该孔(墩、台)的计算受力最不利;该孔(墩、台)搭设脚手架或设置测点时便于操作。确定了试验孔(墩、台)之后再进行试验方案的选定，而试验方案一般包括试验目的及测量要求的确定、试验内容的安排、试验程序的制定、试验人员的组织和分工、加载和测量方法的判断、安全措施的选择等等。

加载和观测阶段是桥梁静载试验的核心，在此阶段，要在前期准备充分的基础上，依据先前制定的试验方案对桥梁结构施加试验荷载，在测试仪表的辅助下进行观测，通常桥梁观测项目有结构的最大挠度、支座沉降程度、裂缝宽度、结构的最大拉力应力和最大压力应力、结构整体的变形程度等等，在观察后取得试验一系列数据。在试验的计算分析阶段，应做好结构挠度的计算、测点应力的计算、主应力的计算、截面应力的计算、残余变形值的计算以及荷载横向分布影响线的计算等等;而在试验的总结阶段则应做好试验资料的分析整理，为桥体结构强度、刚度、抗裂度的进一步研究奠定基础。

1.2 桥梁的动载试验

动载试验是指采用震荡方法激起桥跨结构的振动，继而通过传感器、放大器和记录系统记录下桥梁结构的振型、固有频率、动力冲击系数等物理量，判断桥梁结构的运营性能和整体强度。对于公路实桥的桥梁结构，可以采用让一辆或多辆满载重车进行跑车、跳车和刹车试验来进行检测;而对铁路桥的测试则可以采用机车牵引满载车以不同速度过桥或桥上进行制动的方式。与静载试验相比，动载试验在试验目的、方法和数据分析等方面均有所不同。动载试验的试验目的主要是测定桥梁结构的固有频率、阻尼特性、振型和结构动力响应等，在测试方法上，主要采用自振法、脉动法等激振方法，通常情况下两种方法结合起来使用。

1.3 桥梁的混凝土无损检测技术

常用的混凝土无损检测技术包括对混凝土强度的无损检测、对混凝土缺陷的无损检测及其他性能的无损检测。

对混凝土强度的无损检测包括半破损法、非破损法、综合法等方法。半破损法是指采用钻芯法、射击法等方法对构件直接进行局部破坏性试验，前提是不能影响构件的承载能力。它的特点是直观性强、可靠性高，缺点是会造成局部损伤，不适用于大面积检测。与破损法相对应的是非破损法，是指在不对混凝土造成任何局部破坏的前提下，以混凝土强度与某些物理量的相关性为基础，通过相关关系分析来推测混凝土的强度。它的特点是测试方便、无需花费大量修补费用，但推测结果的可靠性受同测物理量的影响程度较大。综合法指的是运用两种或两种以上无损检测的方法，从不同的角度测定混凝土的强度，该方法主要依据多项物理参量的测量，在此基础上建立混凝土强度与这些物理参量的综合相关关系。

对混凝土缺陷的无损检测主要包括超声脉冲回波法、红外热谱法、雷达扫描法、声发射法等方法。混凝土的其他性能主要有含水量、渗水性、密实度、碳化深度、含氯盐量、受冻层深度、水泥含量等等，而这些都是导致钢筋锈蚀的因素。

2 桥梁工程检测技术的发展新趋势

2.1 桥梁无损伤检测技术

20 世纪90年代以来，无损检测技术发展十分迅猛，一大批新的检测技术和检测手段如雨后春笋般涌现，推动了无损检测技术向智能化、系统化、快速化的方向迈进。这些新方法包括用激光雷达测试桥梁结构的下挠度，利用全息干涉仪和激光斑纹测量桥体表面的变形程度，利用磁漏振动检测混凝土内部的钢筋，利用双波长远红外线成像检测桥梁混凝土层的损伤等等。毫无疑问，这些新的检测方法为桥梁结构的性能检验开辟了新的天地。

2.2 桥梁结构损伤识别技术

对桥梁结构损伤的识别一直是近年来各方高度关注的问题。由于多方面原因，许多桥梁并不能保证足够的安全性和可靠性，造成桥梁坍塌事故频发，带来了严重的人员伤亡和财产损失。基于振动的损伤识别方法在国外被称作“结构的损伤识别”，这种方法的基本思想包括利用频率变化、振型变化进行损伤识别，基于柔度矩阵的损伤识别，基于残余力向量的损伤识别以及试验模态分析与有限元分析相结合等等。小波分析损伤识别法主要应用于信号检测、信噪分离、频带分析等方面。由于小波分析适用于分析非平稳信号，因此是损伤识别中信号处理的理想工具。神经网络损伤识别法的基本思想是利用无损伤系统的振动测量数据来训练网络，待确定出网络的参数之后，将数据送入网络，相对应的网络会产生输出。若系统特性无变化，则表明学习过程是成功的，反之，当系统输出与网络输出不吻合，则表明系统有损伤，差异即为损伤的一种测度。