淺談橋梁檢測技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展
2015-06-18
一、引言
改革開放以來，隨著社會主義市場經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國交通事業(yè)也繁榮發(fā)展。作為交通的樞紐，橋梁的數(shù)目也日益增多。據(jù)統(tǒng)計，截止到2009年底，我國公路橋梁已達62.19萬座，總長度共27260.6km。顯而易見，橋梁結(jié)構(gòu)在長期使用中難免會發(fā)生各種各樣的損傷，造成橋梁結(jié)構(gòu)抗力衰減和安全隱患。如何養(yǎng)護好現(xiàn)有橋梁，延長其使用壽命，是擺在各級交通管理部門面前的嚴(yán)峻課題。
二、橋梁檢測的重要性
在具體的工程實踐中，往往有很多橋梁施工人員忽視對橋梁的檢測，這對于保證交通的安全穩(wěn)定運行是很不負(fù)責(zé)任的。采取合理有效的措施對橋梁的結(jié)構(gòu)損傷進行檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)是否損壞，從而得以確保交通樞紐的正常運行。與此同時，對橋梁進行檢測還可以獲得很多其他潛在的效益。
1、對橋梁進行檢測可以及時得到準(zhǔn)確的橋梁信息狀況，當(dāng)檢測出橋梁質(zhì)量出現(xiàn)問題時可以采取封閉橋梁的施工措施對橋梁進行維修。同時，技術(shù)人員可以通過多次對橋梁檢測的數(shù)據(jù)來研究橋梁在使用過程中發(fā)生的變化。
2、通過規(guī)律性的對橋梁進行檢測，降低了橋梁出現(xiàn)安全隱患的可能性，更為科學(xué)地保護了橋梁，橋梁的使用壽命顯然的到了提高。
3、對橋梁進行檢測能為以后的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計提供寶貴經(jīng)驗，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，只有通過定時對橋梁進行檢測，取得各項參數(shù)資料，驗證其與理論計算的符合程度，才能不斷地提高橋梁的設(shè)計水平，使其滿足使用功能要求。在對橋梁進行檢測的過程中，工程技術(shù)人員不應(yīng)只著眼于對橋梁外觀的檢測上，更應(yīng)進一步通過荷載試驗檢測深橋梁的材料與結(jié)構(gòu)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，在橋梁檢測實踐中，工程技術(shù)人員更應(yīng)采用先進的設(shè)備與技術(shù)以提高橋梁檢測的高效率性與準(zhǔn)確性。
三、橋梁檢測技術(shù)的現(xiàn)狀
近年來，我國對橋梁的檢測進行的大量研究。通過大量試橋梁檢測驗經(jīng)驗的積累，我國開發(fā)一些實用的檢測方法。幾十年來，我國逐漸從半損傷式檢測法過渡到了無損失檢測法。無損檢測法主要包括對橋梁局部的檢測和對橋梁整體進行檢測兩個主要內(nèi)容。下面將對這兩個方面進行簡單的探討。
1、橋梁的局部檢測
對橋梁結(jié)構(gòu)進行日常檢測主要采用技術(shù)手段的是局部檢測技術(shù)。局部檢測技術(shù)是采用目視或?qū)ｉT的檢測儀器對結(jié)構(gòu)局部的損傷和缺陷狀況進行檢測。局部檢測主要是檢測橋梁結(jié)構(gòu)的材質(zhì)狀況與耐久性。通過x射線、滲透、磁粉、渦流以及超聲波等檢測技術(shù)來檢測混凝土強度、混凝土的碳化深度、混凝土內(nèi)部損傷情況、鋼筋分布及保護層厚度、鋼筋的腐蝕情況、氯離子含量等內(nèi)容。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遠紅外熱象、核磁共振、全息攝影、層析成像、微波以及雷達等先進檢測技術(shù)也逐漸應(yīng)用到橋梁的局部檢測工作中。
2、橋梁的整體檢測
2.1整體檢測的作用
橋梁的整體檢測能反映橋梁的承載力以及正常使用狀態(tài)，它克服了結(jié)構(gòu)局部檢測所存在的局限性。它主要通過對橋梁結(jié)構(gòu)進行靜、動力試驗等手段采集橋梁結(jié)構(gòu)的速度、加速度、位移、應(yīng)力、應(yīng)變等結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)。再通過數(shù)學(xué)以及力學(xué)方法對響應(yīng)數(shù)據(jù)進行科學(xué)的處理，然后通過技術(shù)人員的細致分析就能夠得到橋梁結(jié)構(gòu)的整體狀況以及局部的損傷狀況。橋梁結(jié)構(gòu)整體的工作性能通過整體檢測技術(shù)真實地反映出來，它能回答所有人最關(guān)注的橋梁結(jié)構(gòu)承載力的問題，從而能夠較為準(zhǔn)確的驗證了橋梁的設(shè)計過程以及施工管過程理能否達到標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2.2整體檢測采用地方法
通過施加可控荷載的對橋梁進行試驗，并由試驗檢測、收集橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變量、應(yīng)變分布和加速度等響應(yīng)數(shù)據(jù)，據(jù)此來評估橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能。橋梁的整體檢測試驗可以分為靜荷載試驗以及動荷載試驗。靜載試驗指的是施加靜荷載于指定的位置對橋梁的各項指標(biāo)進行檢測從而得出橋梁整體的工作性能的試驗。橋梁的動載試驗是指用某種方法引起橋梁結(jié)構(gòu)振動，測定其各項震動指標(biāo)來判斷其整體剛度的試驗。橋梁的動荷載試驗不會妨礙交通的運行，是橋梁結(jié)構(gòu)整體檢測中不可或缺的技術(shù)手段。
3、橋梁檢測存在的問題
3.1落后的檢測手段，較低的機動性。工程技術(shù)人員只能通過在橋梁下面搭設(shè)腳手架的方法對旱地上的橋梁進行檢測。對于在河面上的橋梁，檢測工程更為繁瑣，只能通過在船上搭設(shè)腳手架連接橋梁的方法對其進行檢測。若出現(xiàn)無法接近橋梁的情況，目前沒有比較好的方法解決這個問題。
3.2昂貴的檢測的費用，較長的檢測時間。無論進行哪種檢測方法都必須動用大量人力物力來搭設(shè)腳手架。通常搭設(shè)腳手架的時間較長，花費較大，這無疑增大了檢測的成本，延長了檢測的進度。
3.3較高的作業(yè)危險系數(shù)。工程技術(shù)人員在腳手架上對橋梁進行檢測會提高作業(yè)的危險系數(shù)，而搭設(shè)腳手架的過程也容易出現(xiàn)安全事故。
3.4較小的檢測范圍。如果只依靠搭設(shè)腳手架對橋梁進行檢測，檢測的范圍必然會相對較小，無法全方位、大范圍的對橋梁進行檢測就無法得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，影響檢測的質(zhì)量。
3.5導(dǎo)致交通的不便。如果要進行橋梁的局部或整體檢測就會對必然要對橋梁進行部分或全部的交通管制。如果檢測的時間較長，管制的時間也必然增加，這將嚴(yán)重影響交通的順暢運行，為市民的出行帶來不便。
四、橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢
1、橋梁的無損傷檢測技術(shù)發(fā)展
進入20世紀(jì)90年代后，隨著傳感技術(shù)以及計算機技術(shù)的快速發(fā)展，對橋梁的檢測技術(shù)也進行了一場革命，涌現(xiàn)出一大批新的檢測方法。橋梁的無損傷檢測技術(shù)也迅速朝著快速化、智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展起來。這解決了以往橋梁檢測必須依賴于檢測人員的現(xiàn)場目測以及動靜載試驗對橋梁進行有損傷檢測的局限。近年來，致力于橋梁檢測的研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進行非破壞性評估。人們研究發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)是整體狀態(tài)的一種度量，當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、阻尼特性以及剛度發(fā)生變化時，以結(jié)構(gòu)振動模態(tài)作為權(quán)數(shù)，對橋梁結(jié)構(gòu)損傷前后的模態(tài)化量進行加權(quán)處理，能有效實現(xiàn)單元損傷的識別和定位?？梢灶A(yù)見，基于振動模態(tài)分析技術(shù)的高速發(fā)展必將為橋梁結(jié)構(gòu)的安全檢測開辟出新的途徑
2、先進技術(shù)的發(fā)展動向
2.1橋面板檢測系統(tǒng)的發(fā)展，主要是地面滲透雷達、雙帶遠紅外熱成像系統(tǒng)等技術(shù)的不斷發(fā)展完善。
2.2銹蝕探測和評估技術(shù)的發(fā)展，主要是以埋入式銹蝕微傳感器、磁漏探測技術(shù)為標(biāo)志的以“磁”為基礎(chǔ)的測量系統(tǒng)的不斷發(fā)展完善。
2.3橋梁測試和健康監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展，該系統(tǒng)主要包括利用鋼傳感器對橋梁超載進行測量、用全球定位系統(tǒng)精確測量橋梁變形并進行數(shù)據(jù)的監(jiān)測以保證橋梁的健康。
2.4疲勞裂紋探測和評估系統(tǒng)的發(fā)展，主要是微波探測和定量分析系統(tǒng)、新型超聲波和磁分析儀系統(tǒng)、便攜式聲發(fā)射系統(tǒng)、熱成像系統(tǒng)、無線應(yīng)變測量系統(tǒng)、電磁聲發(fā)射傳感器、無源疲勞荷載測量設(shè)備等技術(shù)的不斷發(fā)張完善。
五、結(jié)束語
通過對橋梁進行檢測可以得知橋梁的使用狀況，保證其正常使用，降低事故發(fā)生的可能性。然而，傳統(tǒng)的檢測方法精度較低，檢測過程較為繁雜。但我們可以預(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展尤其是計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能將廣泛地運用在各類橋梁結(jié)構(gòu)的檢測分析上。同時，科學(xué)技術(shù)的交叉利用將日益普及，新興技術(shù)的發(fā)展必將影響影響到橋梁的檢測工作中，使其更有效率和精度。
