公路橋梁試驗檢測技術(shù)與質(zhì)量評定分析
2015-09-22
1．前言
路橋建設(shè)過程中，工程材料的自然缺陷、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的失誤難以避免，公路橋梁建成之后，如何對路橋的實際品質(zhì)進行鑒定是業(yè)主最關(guān)心的問題。船舶和汽車等批量生產(chǎn)的機械設(shè)備，可以通過破壞性原型試驗來檢驗設(shè)計目標(biāo)的滿足程度。路橋等建筑結(jié)構(gòu)屬于單件生產(chǎn)，不可能進行破壞性原型試驗，因此非破壞性檢驗技術(shù)受到了特別的關(guān)注。路橋結(jié)構(gòu)的試驗檢測方法和技術(shù)不僅具有重要的理論價值，而且具有廣闊的應(yīng)用前景。
2．當(dāng)前路橋試驗檢測狀況及問題
2．1路橋試驗檢測內(nèi)容
路橋檢測的內(nèi)容涵蓋廣泛，主要的檢測內(nèi)容如下表所示：其中，對于路橋的表面缺陷檢測目前大部分還是靠單一的人工目視方法進行檢測評估。對于混凝土路橋，路橋的裂縫是探測和評估的重要項目。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年損壞的路橋有90％ 以上是由裂縫引起的，此外，還有剝落、坑洼等現(xiàn)象。路橋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷之后，應(yīng)加強檢查與觀測。根據(jù)缺陷的特征，分析查明缺陷性質(zhì)、原因及其危害程度，確定是否需要修補，并為修補方案的制訂提供可靠的依據(jù)。檢查與觀測的內(nèi)容包括：(1)缺陷發(fā)生的部位、走向、寬度；(2)缺陷分布狀況以及大?。?3)缺陷的變化發(fā)展情況。
2．2目前國內(nèi)外路橋試驗檢測的問題
目前國內(nèi)外學(xué)者在路橋試驗檢測的研究中己經(jīng)取得了一些進展，如：通過強迫振動試驗，能夠分析路橋結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)對結(jié)構(gòu)局部變化的影響；在車重、車速、路面及支承對路橋模態(tài)參數(shù)的影響方面的研究成果，證明了用環(huán)境振動法進行路橋自動檢測的可行性；對適用于
路橋檢測的結(jié)構(gòu)狀態(tài)敏感參數(shù)積累了理論知識和試驗經(jīng)驗；能夠利用測試的數(shù)據(jù)進行計算模型的修正：開發(fā)了各種基于頻率、振型、振曲率、應(yīng)變振型等改變量的損傷檢測方法和定位技術(shù)等。
這些成果在路橋試驗檢測中的應(yīng)用還只是初步的，離全面實施還有很大的差距，尤其是在路橋試驗檢測的檢測方法方面存在較大困難：
(1)將功能光導(dǎo)纖維植人或粘貼在路橋上，通過光纖的變形或斷裂實時判斷路橋的損傷情況。但由于成本和施工等原因，使用的光導(dǎo)纖維數(shù)量較少，并不能真正確定路橋結(jié)構(gòu)的實際損傷和局部試驗。
(2)將應(yīng)變片、彈性應(yīng)變傳感器、壓電傳感器和加速度傳感器等埋人或粘貼在路橋上各個關(guān)鍵位置實時測量路橋局部位置的變形以分析其總體試驗狀態(tài)。但實際的路橋失效可能并不是由于關(guān)鍵位置損傷造成的，且由于設(shè)計、施工和環(huán)境變化的原因，理論上的關(guān)鍵位置并不一定是實際的關(guān)鍵位置，從而起不到檢測的作用。
(3)利用雷達波、聲波和應(yīng)力波等實時掃描分析路橋試驗狀態(tài)。這種方法不能實現(xiàn)實時檢測，且成本昂貴，需要長期維護與操作人員。
3．公路試驗檢測
試驗檢測工作不僅在橋梁方面發(fā)揮著重要的作用，也在高速公路建設(shè)中有著必不可少的用圖。標(biāo)準(zhǔn)試驗、工藝試驗及原材料試驗為高速公路的建設(shè)提供最根本的基礎(chǔ)； 地基承載力試驗、強度試驗及壓實度試驗作為過程控制為工程質(zhì)量提供過程保障；而最終的驗收評定
工作則為工程質(zhì)量提供一個最終的試驗數(shù)據(jù)?？傊囼灆z測工作在高速公路建設(shè)中發(fā)揮著重大的作用。但是，試驗檢測工作仍存在著規(guī)范不齊全、試驗檢測工作的范圍及試驗材料所檢測的項目不明確的問題。以下是作者提出幾點建議，希望能夠引起相關(guān)各方的注意，能夠
盡快地解決這方面的問題，以利于試驗檢測工作的正常順利開展，確保工程質(zhì)量。
公路試驗檢測工作中所遇到的問題分析
3．1所使用規(guī)范的問題
公路試驗檢測工作所涉及的規(guī)范的作用主要有兩個：其一是為試驗對象提供檢測范圍及提供相應(yīng)的試驗檢測方法；其二是對所檢測的結(jié)果提供判定標(biāo)準(zhǔn)，用于判斷所檢測的結(jié)果是否合格，或者提供其所適用的范圍。
如果試驗檢測缺乏相應(yīng)的試驗依據(jù)或判定標(biāo)準(zhǔn)，試驗工作就會陷入困境。目前高速公路上試驗檢測規(guī)范不齊全的有：
(1)隧道復(fù)合防水板的氣密性試驗，不論是國標(biāo)或是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均找不到相應(yīng)的試驗依據(jù)。
(2)缺少水泥漿以下幾個項目的試驗方法：泌水率、膨脹率、抗壓強度、凝結(jié)時間及凈漿配合比的設(shè)計過程。
3．2高速公路工程所使用材料的檢測范圍及項目隨著對工程質(zhì)量要求的日益提高也更加嚴(yán)格。對于目前工程上所用的材料，是否進行檢測應(yīng)該有一個比較明確的界定。對于主要材料如集料、鋼筋、水泥、外加劑、鋼鉸線、支座等毫無疑問都應(yīng)進行檢測。而對于只作為工程輔助材料的如隧道超前支護、管棚、小導(dǎo)管及小鋼管等如何進行檢測則應(yīng)有清晰的界線。
目前工程上所使用的材料繁多，而對于那些根據(jù)規(guī)范必須進行檢驗的材料，應(yīng)檢測哪些指標(biāo)也應(yīng)有比較清晰的界定。高速公路上每個標(biāo)段都設(shè)有自己的工地試驗室，都能對常用材料的常規(guī)指標(biāo)進行檢測。
4．路橋試驗檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢和展望
路橋試驗檢測技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)歷了3個階段：
第一階段是以領(lǐng)域?qū)＜业母泄俸蛯I(yè)經(jīng)驗為基礎(chǔ)的經(jīng)驗檢測技術(shù)，對檢測信息只能作簡單的數(shù)據(jù)處理；
第二階段是以傳惑器技術(shù)和動態(tài)測試技術(shù)為手段，以信號處理和建模處理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代檢測技術(shù)，在工程中已得到了廣泛的應(yīng)用。
近年來，為了滿足大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的試驗檢測要求，檢測技術(shù)進入以知識處理為核心，數(shù)據(jù)處理、信號處理與知識處理相融合的第三發(fā)展階段即智能檢測技術(shù)階段，智能化正成為路橋試驗檢測的主流。根據(jù)目前的發(fā)展未求大型路橋試驗檢測的研究發(fā)展方向主要體現(xiàn)以下幾方面：
(1)開發(fā)和應(yīng)用以無線通信技術(shù)為手段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；開發(fā)能適用于交通荷載、風(fēng)荷載及定點測試荷載的傳感器最優(yōu)布設(shè)技術(shù)：能更方便、快速、準(zhǔn)確地采集需要的數(shù)據(jù)。
(2)自動損傷識別系統(tǒng)將測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和識別系統(tǒng)一并組裝到路橋檢測系統(tǒng)中，形成自動識別檢測和反饋，達到控制目的。
(3)實時的檢測系統(tǒng)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的研究和發(fā)展，實現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)共享。
(4)從設(shè)計到施工和運營階段建立可靠完整的數(shù)據(jù)庫，積累大量土木工程領(lǐng)域的安全檢測和試驗檢測的知識和經(jīng)驗，最終建立專家系統(tǒng)。
5．結(jié)束語
建立一套路橋試驗的完全檢測信息系統(tǒng)，實現(xiàn)路橋安全保障的遠(yuǎn)程化、智能化、集成化， 自動化是一個長期的復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本文所作的工作是對我在這方而所做探索和研究工作的一個總結(jié)，其中還存在需要進一步完善和發(fā)展的地方。今后的工作將著重于具體的傳感系統(tǒng)的使用壽命、長期可靠性、傳感單元的組合檢測和進行增加信息系統(tǒng)的研究。
