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世界公路橋梁檢測研究方法
2014-02-26 來源:中國檢測網(wǎng)
1、目標

  雖然美國有許多質量控制/質量保證(QC/QA)計劃,但是我們仍然存在著極大的興趣,去探索其他國家最有效的橋梁檢查制度。

  檢查組由美國公路和運輸官員協(xié)會(ASSHTO),美國聯(lián)邦公路管理署(FHwA)和國家合作公路研究計劃(NCHRP)共同資助。這項計劃是由美國貿易促進公司組織。

  檢測組感興趣的專題包括:

 ?。?)組織結構和背景;

 ?。?)檢測數(shù)據(jù);

 ?。?)人員資格;

 ?。?)過程控制;

 ?。?)設備;

 ?。?)文件。

  2、東道國

  該小組在2007年6月1日~17日期間舉行了一系列的會議并實地考察 該小組訪問了芬蘭、丹麥、德國、法國,并在丹麥會見了來自瑞典和挪威的

  代表。這6個國家被選中是因為其在橋梁評估、橋梁管理和質量保證方面的做法處于領先地位。

  3、調查內容

  團隊由10名成員組成,研究歐洲橋梁檢查的方法,重點針對質量保證方面。這個小組中,3名代表來自美國聯(lián)邦公路管理局(FHwA),4名代表來自各州交通部門(D0Ts),1名代表來自全國縣工程師協(xié)會(NACE),1名代表來自學術界,1名是結構工程設計顧問同時擔任報告協(xié)助人。該計劃由美國公路和運輸官員協(xié)會(ASSHTO),美國聯(lián)邦公路管理署(FHWA)和國家合作公路研究計劃(NCHRP)共同資助。這項計劃是由美國貿易促進公司組織。

  3.1 初步調查結果回顧總結

  總體而言,該研究小組發(fā)現(xiàn),歐洲主辦機構在橋梁檢測方面投入巨大,其橋梁檢查項目不僅要確保公路使用者的安全,而且也要確保耐用性和適用性滿足需要,并依據(jù)現(xiàn)有舊橋的清單提高基本建設投資。主要強調通過有目標明確有資質的檢查員,檢查員的定期校準,數(shù)據(jù)收集程序,并使用適當?shù)脑O備以評估結構狀態(tài)來保證質量檢查。訪問的大多數(shù)機構擁有主要程序,旨在統(tǒng)一檢查項目,制定多層次的檢查查計劃和程序履行損害評估和規(guī)劃的保養(yǎng)以及通過檢查來維修。

  檢測小組確定了許多橋梁檢查的做法、技術,這些做法和技術都和前面所述感興趣的主題相關。這些專題領域如下所示。排序僅僅是為了本報告陳述清楚需要,與重要性沒有關系。

  3.2 詳細說明的檢測參考和工具

  橋梁檢查員可獲得許多非常詳細,含有大量說明的手冊和參考資料作為工具。這些措施包括檢查手冊、維修指南、維修手冊以及編碼和記錄數(shù)據(jù)的指南。在美國和訪問的歐洲國家主要的方法是視覺檢測。歐洲人使用直觀工具在最大程度上記錄和編碼數(shù)據(jù),損傷評估,并維護和修理。許多手冊,可供檢測和維護參考。要重點檢查,并提供更加統(tǒng)一的評定等級,各種類型的損害與性能指標的量化均附帶照片。這些手冊包含許多照片和圖畫展示損害和相應的等級水平。有幾個國家已實施量化標準混凝土開裂的檢查報告。歐洲檢查人員從過去的檢查得到的照片,可用在目前的檢查中。檢查組在德國的車輛已全部配備了野外設備、辦公場地和橋梁記錄,以支持檢查點的各項行動。

  3.3 報告和數(shù)據(jù)管理

  訪問的所有國家實行標準化的檢查報告、表格、術語和等級。值得注意的做法包括使用橋梁管理系統(tǒng)提供的可定制的巡檢表格、標準化的術語和評級標準提供給檢查員,檢查報告嵌入數(shù)碼照片,并要求設計人員確定關鍵區(qū)域的結構進行檢查。在外場,檢測員堅持對任何需要修復損傷進行評估。這樣來確定每年的撥款和維修方案,并跟蹤維修訂單。在德國,檢查人員使用一個計算機程序,從一個下拉菜單中選擇一個結構狀況,來生成評級。在丹麥,獨立的資產管理政策、制度和做法,已經建立,以便更好地為主要結構構件決策資金投入。

  3.4 大橋檢測員的培訓和認證

  歐洲國家采取各種方法培訓和認證檢測員。所有國家對檢測員都有技術教育要求,多數(shù)要求組織者有一個工程學學位。許多人專門培訓所需的檢測員,以確保檢測和數(shù)據(jù)的質量。專門培訓項目經理以及執(zhí)行能力測試,這些都被認為很重要。

  保持一個核心的工作組,有橋梁檢測方面的專門知識,歐洲的業(yè)主在這些方面處于領先。經驗豐富的工作組提供了一個人員組成的核心:(1)作為教員,驗證新的工作人員和供應商;(2)提供質量保證,分析評價所從事的工作和代表機構;(3)擁有不斷補充發(fā)展的參考材料,以支持機構的計劃。

  3.5 檢查類型和頻率

  所有訪問過的國家都有非常明確定義的檢查類型與幾個明確界定的檢查范圍。

  一個典型的發(fā)現(xiàn)是,歐洲機構已經制定了一個技術決策來確定檢查頻率。通常這個程序中包括了檢測組的能力。訪問的東道國的國家認為,檢測員的資質和經驗條件為決策提供信心,檢查周期通常長達5年或6年,但在法國達到9年。丹麥和法國使用風險驗收標準,以幫助確定檢測類型和頻率。

  在計劃中,東道國的國家在詳細的檢測的基礎上選擇時間間隔,臨時維修檢查,并檢查檢測員資質。然而,東道國國家實際的檢查頻率,比設定的頻率短(在法國要長),設定頻率與多種因素有關,如條件、規(guī)模、結構類型、使用時間、平均每日交通量以及復雜性,以便更好地分配人力和資金等資源。

  3.6 使用參考橋梁

  芬蘭有一個獨特的辦法來確保質量。芬蘭公路管理局(FINNRA)采用抽樣的106座橋梁和26座鋼涵洞橋作為控制樣本或一套參考橋梁。由經驗豐富的內部橋梁檢測人員從這些橋梁收集原始數(shù)據(jù),保持一致性。

  3.7 收集的數(shù)據(jù)用來滿足各種需要

  (1)收集隨著時間的推移橋梁適用性和耐久性的數(shù)據(jù)。

  (2)收集相似的橋梁數(shù)據(jù)做趨勢分析,并更新橋梁管理系統(tǒng)的退化模型。

 ?。?)通過提供基準數(shù)據(jù)進行比較,來對特定橋梁檢測數(shù)據(jù)進行質量控制。

 ?。?)培訓和進修檢測員,評估檢測員評定狀況等級并同內部工作人員和所有檢查員平均值進行比較。

  3.8 無損檢測(NDT)

  在巡查過程中,檢測員使用無損檢測,以協(xié)助他們的狀況編碼。一些機構詳細的參考資料,概述了適當使用無損檢測的設備和方法。其中包括術語和定義、缺陷以及適用情況。在德國,用戶使用無損檢測產品獨立進行評估。此外,還有一些非常獨特的無損檢測技術,如德國使用一個專門配置的超聲波橫波傳感器用于確定的缺陷觀察。

  在可能的時候,一些機構還利用即將拆除的橋梁去評價無損檢測方法的效果。

  3.9 造成損傷的原因

  橋梁檢測包括了檢測員對損傷原因的調查,這是檢測員檢測程序的一部分。檢測員培訓后以評估結構單元的損傷,基于結構穩(wěn)定性,評估用戶安全性和損壞的組件對耐用性的影響,并建議采取妥當行動以解決損害問題。利用檢測者結構方面的知識,加之有決心的緊迫感,機構可以得到直接和短期規(guī)劃要求。所有機構都有規(guī)程,采取行動以發(fā)現(xiàn)有或沒有嚴重的狀況或以更高級別的審查和批準為基礎。在所有情況下時,當關鍵結構發(fā)現(xiàn)問題,需要解決的是這是誰負責的,從而確保公眾安全及避免設施受到額外損失。其他幾位業(yè)主展開維修活動以此為方向。維修活動,一般都是所有機構在其橋梁跟蹤記錄的。這提供了與實際橋梁相關的更好的管理數(shù)據(jù)以及相關結構費用支出。

  更加強調導致橋梁出現(xiàn)缺陷的原因。對比美國的做法,其特點為區(qū)分單元和構件,本質上表示出缺陷導致的結果。歐洲有一個更加一體化的減災戰(zhàn)略,即檢測員規(guī)定的具體的修復和重建活動。

  3.10 其他

  在美國考慮另外一個令人感興趣的項目為一張德國使用的DVD。“根據(jù)德國工業(yè)標準(DIN)No1076檢測”。DVD是給一般公眾觀看的,并概述了

  橋梁和結構檢測的緣由。該DVD不僅提供了翔實全面的檢測過程,而且它似乎是一個有用的機制,去獲取支持來進行橋梁檢測和維護。

  其次,通常的做法是,主辦機構對同一座橋梁不使用專門的檢查員,在隨后的檢測中輪崗。這種做法提供了一個新的橋梁狀況的評估,這反過來又提供一個更可靠,或者至少更加確認其真實狀況。

  在橋梁檢測實地考察,研究小組觀察到的細節(jié)納入橋的設計過程中,以便利橋梁檢測。在丹麥的Great Link Bridge,很容易乘坐電梯進人塔內。檢查員在梁內用單軌運輸檢測設備。永久的巡檢為安裝在結構外面的移動設備。測量系統(tǒng)組成的軸是用來確定軸承的位置。此外,在伸縮處的設計允許給檢查帶來便利。在德國,混凝土臺階建立沿翼墻,使沿邊坡行走同樣安全。這些細節(jié)將有助于履行橋梁維修活動。

  4、建議

  根據(jù)上述調查結果,團隊初步一般性建議如下:

 ?。?)制定一個合理的橋梁檢查頻率的基準;

 ?。?)確定指導方針制定國家質量保證/質量控制過程;

  (3)提供插圖和照片的參考手冊;

 ?。?)發(fā)展綜合檢查修復方法;

 ?。?)交流調研行動中的新發(fā)現(xiàn)和新技術;

 ?。?)橫波超聲波傳感器。

  所有這些議題已實施具體行動,以便確定利用調查結果,為美國現(xiàn)有的舊橋評價和檢查程序服務,重點放在提高質量控制(QC)和質量保證(QA)的做法。

  5、重點項目的實施

  5.1 制定一個合理的檢查橋梁的基準頻率

  調查小組建議制定一個全國公認的基準,以確定橋梁檢查頻率,這基于安全、狀況、設計、年齡結構和對工程的判斷。不同級別的檢查力度和范

  圍應結合明確的標準,為檢測員的教育、培訓和資質服務。結合不同層次的需要,更全面和深入的檢查,可以選擇6年或其他合適的頻率。并在更多的有限范圍,在更短的間隔,提供更有效的檢查,提高整體質量,以便更有效地利用資源。國家或聯(lián)邦機構可以選擇采用作為新橋的可選工具,也可在更大的范圍使用。最終執(zhí)行情況的過程中,將可能需要修改目前的FHWA 制定的全國橋梁檢查標準(NBIS)條例。

  調查小組還建議審查和修改現(xiàn)有的問題,根據(jù)NCHRP標準,這是動態(tài)及現(xiàn)場試驗橋梁委員會制定的。這個問題的聲明,題為“發(fā)展基于可靠性的橋梁檢測的政策”,提供了調查組確定的基準研究的觀念和過程。這樣做是和橋梁和結構小組委員會選擇NCHRP問題陳述“開發(fā)基于可靠性的橋梁檢測政策”為#1的研究項目,這在2007年特拉華州年度會議提出。該項目已獲得批準,計劃在2009財年的NCHRP 12—82“發(fā)展基于可靠性的橋梁檢測的政策”中開始實施。

  提出這一研究旨在制定合理的方法確定合適的公路橋梁的檢查頻率。這些方法將考慮橋梁系統(tǒng)的可靠性,包括設計、詳細資料、材料、年齡和橋梁的功能,去確定橋梁預期的性能以及橋梁、橋梁單元的退化。實施分層檢查方法,為一種提高整體效率的方法。該方法將有助于開始惡化之前確定檢查的間隔。這將使橋梁業(yè)主有限的資源投入到最有危險的橋梁。

  目前的做法對檢查和監(jiān)測可獲得的資源產生重大影響,在美國風險最大的橋梁成功地應用了這一研究成果有望提高公路橋梁在美國的安全性和可靠性,允許橋梁業(yè)主確定將資源集中在有危險的橋梁。執(zhí)行該研究預計將實現(xiàn)改進現(xiàn)在橋梁檢測的政策和要求。

  5.2 發(fā)展質量保證/質量控制的指導方針調查小組還建議制定國家質量控制/質量保證標準給國家和地方機構使用。這些指導方針將為內部工作人員準備,類似的準則可以作為橋梁檢測服務合同的一部分。同以上的主題,本建議在2007年8月提交給AASHTO橋梁和結構小組委員會。這個項目是由AASHT0 和被指定為NCHRP 20—07/Task252實施質量控制和質量保證橋梁檢測準則。

  該項目將研究是否有必要發(fā)展更好的做法,以全國橋梁檢查標準(NBIS)的要求改進質量控制(QC)和質量保證(QA),以改善公路橋梁安全,提高橋梁檢測質量和可靠性,逐步推動檢測計劃的管理。由于各州交通廳在QC/QA方面經驗有限,本項目將按照NBIS要求,可以讓各州從中選擇合適的規(guī)范。承建商已被選為執(zhí)行這項工作,并正在制定一項建議橋梁檢查QC/QA做法的明細表。這份明細表將包括所需的資源和性能的措施為每個建議的做法。該項目預計將在2009年4月完成。

  5.3 提供插圖和照片的參考手冊

  如前所述,許多非常詳細、含大量說明的手冊和參考資料可作為橋梁檢查員的工具。調研小組建議擴大插圖和照片的使用范圍來描述橋梁狀況,提高準確性和一致性檢查。為了支持這一建議,檢查組調查了FHWA分辦事處,以確定哪些國家已將照片和插圖納入其檢查手冊。結果表明,在52個州和地區(qū)的接觸中,報告顯示有14個州,使用有一些照片和插圖的檢查或編碼手冊,有23個回答為否,另10個州或地區(qū)沒有回應調查。

  此外,調查組需要進行一項可行性研究,以制定一個辦法來擴大插圖和參考文件的用途。

  這些目標的可行性研究是:

 ?。?)提供了一個理想的未來編碼指導和檢查手冊的改進;

 ?。?)探索在多大程度上利用AASHTO 核心內容指導各州和全國地方機構;

 ?。?)調查相關文件去改進檢查程序,并提供額外資源、檢查員;

 ?。?)概覽先進的做法,在其他行業(yè)方面通過使用插圖、照片和參考手冊改進質量保證/質量控制程序。

  最終目標是要研究通過FHWA或NCHRP確定一個較長期的項目,發(fā)展改進檢測資源,并以照片和插圖為工具,使公路橋梁檢測在全國各地推廣。為此,F(xiàn)HWA發(fā)起了一個項目:

 ?。?)評價和補充圖解手冊(IM)所示的個別州使用的插圖和照片,以提高準確性和一致性,在橋梁檢查中,包括評估的其他行業(yè);

 ?。?)成立一個小組,確定關鍵的交通官員應當出席會議,以確定最佳做法;

 ?。?)與在發(fā)展圖示橋梁檢測規(guī)范方面有特定經驗的交通部門官員一起工作;

 ?。?)檢查辦法,將納入該手冊的培訓和教育計劃,使手工更新、立法/管理問題需要解決,去執(zhí)行研究報告的建議;

 ?。?)建議一步一步進程,修改FHWA橋梁檢查手冊和指南。

  該項目開始于2008年春季。預計所有工作將于2008年8月1日完成。

  5.4 發(fā)展綜合檢查修復方法

  如前所述大多數(shù)訪問的歐洲機構,將導致?lián)p害原因調查的檢測作為其部分橋梁檢查步驟之一。檢查員的培訓,以評估結構單元損害、基于結構穩(wěn)定性、用戶安全性和對損壞的組件的耐用性的影響。

  在美國為了支持過渡到可能類似的做法,調查小組建議探索發(fā)展一本手冊,提供一系列維修建議與特定的檢查狀況相關聯(lián)。這樣一本手冊可用于提高檢查員的培訓以及檢查和維修結構。比如芬蘭采用這種手冊。

  行政大橋修復指令,提供給檢測員(圖1),在觀察后協(xié)助確認結構損害和了解適當?shù)男迯统绦?。這樣一本手冊將協(xié)助發(fā)展聯(lián)系檢查評級和修復活動。該小組還建議,探討如何在現(xiàn)有AASHT0核心內容基礎上的手冊可用于實現(xiàn)這些目標。
  
 
  其他執(zhí)行行動小組的建議,以協(xié)助更普遍地提供更好的手段來檢查,以評估橋梁狀態(tài)和整合檢驗和維修的戰(zhàn)略包括更廣泛地在日常巡查橋梁范圍執(zhí)行無損評估(無損檢測)。該小組建議,國家公路研究所(NHI)培訓班就無損檢測公路橋梁進行探討。此外,小組成員建議,從業(yè)者應考慮參加會議。比如結構材料技術:無損檢測技術應用于公路和橋梁的會議將在奧克蘭舉行,加利福尼亞州在2008年12月。像這樣的會議通常包括了一個例行的無損檢測技術研討。

  5.5 交流調研行動中的新發(fā)現(xiàn)和新技術

  其他一些有價值的項目如下:

 ?。?)利用裂縫測繪和二維范圍表示,以更好地圖示隨著時間的推移混凝土結構裂縫的發(fā)展;

 ?。?)應用無損檢測技術,提供簡要技術數(shù)據(jù)協(xié)助檢查人員確定潛在的無損檢測解決方案;

 ?。?)一些國家,可得到上橋車輛的數(shù)據(jù),美國橋梁檢測中也應該做到;

 ?。?)可持續(xù)大橋項目由歐盟資助,投入重要力量到探索無損檢測橋梁狀況評估,這個項目得到的信息對美國從業(yè)者來說有重要價值。

  此外,有人在調研期間,發(fā)現(xiàn)芬蘭的獨特之處在于實施一些非常創(chuàng)新的質量保證/質量控制活動。建議更多地與芬蘭公路管理局代表進行技術交流。

  5.6 橫波超聲波傳感器

  超聲波橫波傳感器(圖2),使嵌入混凝土結構內部特征的聲波成像,在調研訪問中得到演示。這項技術,最初開發(fā)和生產在俄羅斯,還沒有在美國上市。這一技術有可能應用在美國的一些情況下,包括后張法預應力管道灌漿后空隙的檢測以及更為傳統(tǒng)的應用,如脈沖速度和檢測脫層。試點或示范項目,可以協(xié)助這項技術轉移到美國。
  
 
  NCHRP IDEA項目或有興趣的州交通部門可以提供資金來將這一技術在美國應用。應該用技術轉讓活動去支持發(fā)展一個項目,將這一技術在美國展示。Germann Instruments公司已獲得權利許可,將在美國轉讓這項技術,美國應該進行監(jiān)控,并在可能的情況下支持。

  5.7 綜述

  最近在明尼阿波利斯坍塌了1一35w大橋,美國明尼蘇達已經把注意力集中在確保橫跨美國的公路橋梁的安全方法和實踐上。針對這一國家焦點、公眾壓力,確保橋梁安全,并研究如何改進目前的做法和實踐,今后還有很多要做。調研的結果絕對有助于這方面的工作。

  雖然作者并不認為的1一35大橋坍塌,直接導致了全國大橋的檢驗標準,但是這件事創(chuàng)造了一個環(huán)境,鼓勵FHWA和業(yè)主檢討目前的做法,并進行適當必要的修改。我們必須用我們的行動,以恢復公眾的信心。而且,它很有商業(yè)意義。
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