橋梁與結(jié)構(gòu)檢測的技術(shù)分析
2015-06-24
橋梁是交通網(wǎng)絡(luò)中至關(guān)重要的部分。對橋梁情況的準(zhǔn)確了解，是保障車輛和行人安全的關(guān)鍵，否則，后果不堪設(shè)想。造成橋梁受損的因素很多，氣候條件和溫濕度的變化、路面上鋪撒的鹽以及日益增加的交通流量等，都會(huì)對橋梁的安全性產(chǎn)生不利影響。對橋梁受損情況的檢查，以往主要靠目測，一旦發(fā)現(xiàn)有裂縫擴(kuò)大的跡象，就會(huì)用黏合劑去修補(bǔ)，但效果不理想。
1、橋梁檢查的現(xiàn)狀分析
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國已成為汽車大國，車流量迅速增加，公路及橋梁成為國家重要建設(shè)的基礎(chǔ)之一，八車道及十車道的橋梁數(shù)量將與日俱增。目前國內(nèi)橋檢車市場處于快速發(fā)展階段，但市場保有量處于較低水平，橋梁責(zé)任單位對橋梁檢測的需求迅速增加。
1.1橋梁車檢測
日前，由石家莊煤機(jī)公司和大連理工大學(xué)新近研制的長18米，高8.5米的大型橋梁檢測車經(jīng)受住了第一次實(shí)踐考驗(yàn)，橋梁檢測車在實(shí)驗(yàn)人員的操控下實(shí)現(xiàn)了橋梁的病害維修和預(yù)防性檢查作業(yè)所需的各種預(yù)定動(dòng)作，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。橋檢車配置的閉路監(jiān)視及應(yīng)急系統(tǒng)、外伸式支撐輪支撐結(jié)構(gòu)以及整車低速行走功能等均達(dá)到國際先進(jìn)水平。整車布局合理，強(qiáng)度高、重量輕、安全可靠，采用機(jī)、電、液一體化技術(shù)，可以手動(dòng)或遙控，操作簡單、方便快捷。該車適用于大、中型橋梁的病害維修和預(yù)防性檢查作業(yè)，可對橋梁下面各結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的檢查、修理、油漆、噴砂、安裝、拆卸，包括對橋梁主梁梁底裂紋檢測和全橋支座檢查養(yǎng)護(hù)，也可以維護(hù)和安裝橋下管道和電纜。
1.2橋梁軟件檢測
與傳統(tǒng)方法不同，新系統(tǒng)的軟件能夠?qū)蛄旱恼掌M(jìn)行自動(dòng)檢查，尋找一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或異常情況，如橋梁某些部分的明顯退色等，即使是一些難以辨認(rèn)的最輕微的傷痕，也不會(huì)放過。之所以能做到這一點(diǎn)，是因?yàn)檠芯咳藛T收集了大量的橋梁照片，其中包括因潮濕而變色的各種特征以及各種不同的建筑材料。他們把這些信息都儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，每上傳一張照片，該軟件就會(huì)對新影像的特征與數(shù)據(jù)庫中其他影像進(jìn)行自動(dòng)比對。一旦發(fā)現(xiàn)任何異常情況，就會(huì)在照片中標(biāo)出異常區(qū)域，幫助檢測人員確認(rèn)損傷的具體部位和嚴(yán)重程度。一般來說，受損情況發(fā)現(xiàn)越早，修復(fù)起來就越容易，費(fèi)用也就越低。
2、橋梁結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)分析
2.1局部檢測方法
局部損傷檢測主要是通過對結(jié)構(gòu)某個(gè)局部構(gòu)件進(jìn)行非破壞性檢測，判斷是否有局部損傷發(fā)生及損傷程度如何，進(jìn)而判斷該損傷對結(jié)構(gòu)整體工作性能的影響如何，也是獲得結(jié)構(gòu)整體健康評(píng)估的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。局部檢測除采用目視法外，主要采用各種技術(shù)儀器，如聲發(fā)射、磁分子和磁漏、渦流、X射線照相和散射、核磁共振、光干涉、流體滲透、脈沖雷達(dá)、超聲波、X射線衍射、共振超聲光譜儀和振動(dòng)模態(tài)分析等對局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效檢測。一般說來，用于局部檢測的設(shè)備價(jià)格昂貴，數(shù)據(jù)的解釋需要專門的知識(shí)。進(jìn)行局部檢測之前需要對損傷的部位有大概的了解，檢測部位必須是人員、設(shè)備可以達(dá)到的地方。
2.2動(dòng)態(tài)檢測方法
橋梁結(jié)構(gòu)除了承受本身自重和各種附加恒載以外，還要承受交通荷載以及受到風(fēng)載、氣候等種種復(fù)雜因素的影響，故對橋梁進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)是十分必要的。荷載試驗(yàn)不僅可以測定新建橋梁的動(dòng)力特性、評(píng)定現(xiàn)有橋梁的運(yùn)營等級(jí)，還可以進(jìn)行橋梁健康監(jiān)測與狀態(tài)評(píng)估、模擬地震試驗(yàn)和橋上荷載識(shí)別、抗風(fēng)試驗(yàn)與疲勞試驗(yàn)。動(dòng)荷載試驗(yàn)的目的在于研究橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，該性能是判斷橋梁運(yùn)營狀況和承載能力的重要標(biāo)志之一。結(jié)構(gòu)損傷的發(fā)生必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變。如果恰當(dāng)?shù)毓烙?jì)出這些變化，就能給結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的評(píng)估提供一個(gè)量化的方法，振動(dòng)模態(tài)通?？捎贸Ｒ?guī)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析測試方法得到。在橋梁的不同位置布設(shè)測點(diǎn)，通過結(jié)構(gòu)損傷前后的記錄信息可提取出橋梁振動(dòng)模態(tài)特性參數(shù)的變化，以此來確定結(jié)構(gòu)損傷發(fā)生的位置、大小及結(jié)構(gòu)損傷類型。目前比較得到認(rèn)同的是結(jié)合系統(tǒng)識(shí)別、振動(dòng)理論、振動(dòng)測試技術(shù)、信號(hào)采集與分析等綜合技術(shù)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析法。
2.3表觀檢測方法
表觀檢測主要運(yùn)用目視方法對整座橋梁進(jìn)行檢查，檢測過程中除以繪圖或照片記錄劣化或損害部位外，并以量化方式評(píng)估各構(gòu)件的劣化情形，建立橋梁現(xiàn)況的基本管理資料，最后依據(jù)各構(gòu)件權(quán)重計(jì)算該座橋梁現(xiàn)況的綜合評(píng)估分?jǐn)?shù)。表觀檢測方法可以對橋梁進(jìn)行檢測，評(píng)定橋梁設(shè)計(jì)、施工及維修加固的質(zhì)量效果。通過外觀檢測，可以發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土橋梁出現(xiàn)的各種裂縫及其它病害，以此評(píng)定橋梁各部結(jié)構(gòu)的運(yùn)營情況，分析出現(xiàn)缺陷的原因，正確評(píng)價(jià)橋梁設(shè)計(jì)與施工的質(zhì)量。表觀檢測方法是結(jié)構(gòu)檢測最常用的方法，但該方法常常不能準(zhǔn)確定量判斷，因?yàn)槟承┲陵P(guān)重要的損害可能出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，或者看起來并不明顯，也不能提供對結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度的定量描述。
2.4靜態(tài)檢測方法
橋梁靜載試驗(yàn)是鑒定其結(jié)構(gòu)性能的重要手段，也是檢驗(yàn)梁體抗裂性及撓度的常規(guī)方法。對橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)可測量出與橋梁結(jié)構(gòu)性能有關(guān)的變形、撓度、應(yīng)變、裂縫等主要參數(shù)，從而分析得出結(jié)構(gòu)的承載力、剛度及抗裂性能，據(jù)此判斷橋梁的承載能力。靜位移測量：測量豎向靜態(tài)位移量、水平靜態(tài)位移量。由實(shí)測到的應(yīng)變和位移可以推算出有關(guān)的內(nèi)力值和撓度值等。靜應(yīng)變測量：測試結(jié)構(gòu)的靜態(tài)應(yīng)變量，從而推算出結(jié)構(gòu)截面的應(yīng)力分布、桿件的實(shí)際內(nèi)力與次應(yīng)力、混凝土和鋼筋共同作用情況等;將它們與理論計(jì)算值進(jìn)行對比，是判定橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的一個(gè)重要標(biāo)志。
3、結(jié)語
我國大多數(shù)鎮(zhèn)街只是簡單地把城市橋梁作為普通道路來管理養(yǎng)護(hù)，大部分鎮(zhèn)街缺乏城市橋梁管理的專門機(jī)構(gòu)和專職人員，僅能對簡單的橋梁病害進(jìn)行處理。城市橋梁檢測評(píng)估也不夠規(guī)范，大部分鎮(zhèn)街的城市橋梁定期檢測未能滿足每年不少于一次的要求，城市橋梁檢測評(píng)估工作的內(nèi)容、頻率未能按《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行；部分鎮(zhèn)（街）的城市橋梁未落實(shí)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)。因此，為城市橋梁配備專職管理人員和橋梁工程技術(shù)人員，根據(jù)相關(guān)檢測情況及時(shí)開展橋梁加固維修工作，才能有效地消除城市橋梁安全隱患。
