行業(yè)資訊
橋梁工程檢測技術(shù)，越來越先進(jìn)！
一、橋梁工程檢測概述
1、橋梁健康狀況檢測的主要因素
橋梁在長期的使用過程中難免會發(fā)生各種結(jié)構(gòu)損傷，損傷的原因可能是使用、維護(hù)不當(dāng)、車禍?zhǔn)鹿实热藶橐蛩兀部赡苁堑卣?、風(fēng)暴等自然災(zāi)害。此外，某些要道上的交通量大大高于預(yù)測流量也加劇了橋梁結(jié)構(gòu)的自然老化。這些因素均導(dǎo)致了橋梁承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運營的安全。
2、哪些橋梁工程需要檢測
(1)缺乏設(shè)計、施工資料的橋梁：
(2)施工質(zhì)量較差，不符合設(shè)計要求的橋梁：
(3)橋梁竣工經(jīng)過運營一段時間后發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的病害，影響其承載能力：
(4)橋梁施工質(zhì)量較好，運營情況也良好，但希望提高其允許的承載能力：
(5)需要通過超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的特殊荷載車輛檢測工作。
3、橋梁檢測的前期準(zhǔn)備
3.1資料收集
資料收集的范圍比較廣，不僅僅包括設(shè)計資料，還包括施工資料以及有關(guān)的養(yǎng)護(hù)、維修加固資料。
3.2外觀檢查與病害分析
(1)根據(jù)受力特征確定調(diào)查重點。
(2)按照部位逐一檢查。
(3)內(nèi)部缺陷檢查。
(4)材料特性調(diào)查。
(5)混凝土強度測定。
(6)鋼筋銹蝕的評價技術(shù)。
(7)結(jié)構(gòu)性能狀況檢測與評價。
(8)當(dāng)不能獲得詳細(xì)資料時，驗算結(jié)果將不具有可靠的置信度
二、橋梁工程的檢測技術(shù)
1、橋梁基礎(chǔ)檢測
橋梁的基礎(chǔ)檢測技術(shù)包括基樁成孔檢測，它可獲得孔徑、孔底沉渣、傾斜、深度等參數(shù)：樁身質(zhì)量采取超聲波、反射波、單樁靜載、鉆孔取芯等檢測方法檢測：立柱、墩身承臺則采用回彈法、超聲回彈法及取芯法。諸多檢測方法中除鉆孔取芯法外，已有先進(jìn)的儀器和科學(xué)的理論來保證檢測數(shù)據(jù)的真實有效，在此重點來探討鉆孔取芯檢測技術(shù)。
鉆芯檢測其核心技術(shù)是芯樣的鉆取，取得的芯樣質(zhì)量好壞直接關(guān)系到對整個結(jié)構(gòu)的質(zhì)量評價的準(zhǔn)確性。例如影響樁身完整性及質(zhì)量的缺陷有：斷樁、夾泥樁、縮徑、樁底沉渣太厚、混凝土離析、膠結(jié)差、強度不足等。取芯過程中，如遇到鉆進(jìn)速度突然加快，則可能鉆遇斷層、夾層、混凝土嚴(yán)重離析層、縮徑層、灌注時坍落進(jìn)入樁身的砂土等，遇此情況應(yīng)立即停鉆，測量孔深位置，記錄異常情況后，才可繼續(xù)鉆進(jìn)穿過病害層并取出相應(yīng)層位的芯樣。對存在局部缺陷的樁，如夾泥、縮徑等，因缺陷范圍只占部分樁截面，則取芯孔可能未穿過該缺陷部分，導(dǎo)致不能發(fā)現(xiàn)缺陷，從而留下事故隱患。對此，當(dāng)施工過程或無破損檢測懷疑樁基有此類缺陷，就應(yīng)增加鉆芯孔數(shù)。鉆孔位置布置時可將孔位偏向外側(cè)，并按等距離布置三個鉆孔取芯點，這樣才能比較準(zhǔn)確反映此類樁的缺陷情況。鉆孔布置一般不宜在樁截面中心也不能太靠近邊緣，且鉆孔要始終保持垂直鉆進(jìn)，以此來避免碰上鋼筋籠后無法鉆進(jìn)或鉆眼斜出樁體外而取不到芯樣的情況發(fā)生。
2、靜載檢測技術(shù)
靜載試驗檢測橋梁的項目通常包括撓度(結(jié)構(gòu))、沉降(支座以及橋臺)、托工程度(結(jié)構(gòu))、裂縫(橋面)等各項指標(biāo)。進(jìn)行靜載試驗時，最重要的是試驗點的選取。凡是所選取的試驗點，必須是能滿足試驗?zāi)康牡狞c，同時也是具備代表性能的點，試驗點的數(shù)量也必須滿足靜載試驗的全部要求。靜載試驗時，一般檢測位移、應(yīng)變和裂縫檢測三大類。位移測量可用機(jī)械儀器測量或電測法進(jìn)行檢測。應(yīng)變測量通常采用應(yīng)變片、電阻應(yīng)變儀、振弦式應(yīng)變計、鋼筋應(yīng)力計等進(jìn)行檢測。裂縫測量通常依靠目測輔以刻度放大鏡。在靜載作用下，橋梁會產(chǎn)生或大或小的變形。通常橋梁的變形分為整體變形和局部變形。整體變形，指的是橋梁整體工況的形變：局部變形，即梁的結(jié)構(gòu)荷載處發(fā)生的形變。按照靜載檢測規(guī)范，必須按照先整體后局部的方式，即優(yōu)先考慮橋梁的整體變形。在靜載試驗檢測時，主體檢測的是橋梁上面結(jié)構(gòu)的承載能力，在一定面積作用下測量其截面應(yīng)力以及變形情況。當(dāng)在檢測常年使用的老式橋梁時，靜載試驗主要檢測的指標(biāo)是裂縫，彎度、應(yīng)變程度以及抗壓拉程度。
3、動載檢測技術(shù)
橋梁動載檢測技術(shù)是為了滿足橋梁工程使用性能的需要，應(yīng)用計算機(jī)模擬探析和實際檢測相互融合的科學(xué)方法，也是橋梁檢測技術(shù)水準(zhǔn)的具體體現(xiàn)之一， 它為橋梁今后運行性能和動力承載能力提供實質(zhì)上的依據(jù)。橋梁工程動載檢測的內(nèi)容包括橋梁結(jié)構(gòu)動載性能以及結(jié)構(gòu)動載響應(yīng)兩個方面，其檢測的對象表征的是結(jié)構(gòu)動載效果最優(yōu)構(gòu)建應(yīng)力和變形的控制面。測試傳感器、信號放大器、光線示波器、磁帶記錄儀和數(shù)字信號處理機(jī)是動載試驗的測試的常見儀器。根據(jù)儀器的性能和使用傳感器的特性，可以選配不同的測試系統(tǒng)。具體而言，動載檢測技術(shù)檢測流程基本為：橋梁固有頻率、振型、阻尼比的測試一一橋梁動撓度、動應(yīng)力、加速度、沖擊系數(shù)的測試。前者為動力特性參數(shù)，后者為動力響應(yīng)測試。實踐證明，對橋梁進(jìn)行動載檢測，是基于橋梁結(jié)構(gòu)動力特性來研究的。中交路橋科技有限公司，專業(yè)從事橋梁工程動靜載荷試驗，有很多豐富的經(jīng)驗，可隨時與我們聯(lián)系：一七七，三六九二，0八二六。
三、橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢
1、橋梁無損傷檢測技術(shù)
近年來，無損檢測技術(shù)相對多的應(yīng)用于橋梁檢測，研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進(jìn)行非破壞性評估。一些新的方法被廣泛應(yīng)用于橋梁檢測，如利用相干激光雷達(dá)測試橋粱下部結(jié)構(gòu)的撓度，利用全息干涉儀和激光斑紋測量橋體表面的變形狀態(tài)，利用雙波長遠(yuǎn)紅外成像榆測橋梁混凝土層的損傷、利用磁漏攝動檢測鋼索、鋼梁和混凝土內(nèi)部的鋼筋等等。
2、橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)
(1)基于振動的損傷識別方法
這種技術(shù)的基本本思想是：損傷會引起結(jié)構(gòu)中物理參數(shù)(質(zhì)量、剛度等)的改變，結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)(模態(tài)頻率、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼等)隨之發(fā)生改變，根據(jù)此改變量即可確定損傷的位置與程度。這種方法在國外稱為結(jié)構(gòu)的損傷識別。包括：利用頻率變化進(jìn)行損傷識別，利用振型變化進(jìn)行損傷識別，基于柔度矩陣的損傷識別，試驗?zāi)B(tài)分析與有限元分析相結(jié)合的方法，殘余力向量損傷識別。
(2)小波分析損傷識別法
由于小波分析非常適合分析非平穩(wěn)信號，因此可作為損傷識別中信號處理的較理想的工具。用它來構(gòu)造損傷識別中所需要的特征因子，或直接提取對損傷有用的信息。小波分析在損傷識別中的應(yīng)用是多方面的，如：奇異信號檢測、信噪分離、頻帶分析等。
(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識別法
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在損傷識別中的基本思路是：首先用無損傷系統(tǒng)的振動測量數(shù)據(jù)來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法確定網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)：然后將系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)送入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)就有對應(yīng)的輸出，如果學(xué)習(xí)過程是成功的，當(dāng)系統(tǒng)特性無變化時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出應(yīng)該吻合：相反，當(dāng)系統(tǒng)有損傷時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出就有一個差異，這個差異就是損傷的一種測度。
四、結(jié)語
總之，隨著新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)形式的采用增多，橋梁病害的不斷出現(xiàn)，我國的橋梁很多都需要檢測。橋梁檢測技術(shù)也應(yīng)該相應(yīng)發(fā)展，工作人員要有豐富的實際現(xiàn)場經(jīng)驗，而且同時需要堅實的理論基礎(chǔ)作為指導(dǎo)。只有把理論和實際充分結(jié)合起來，再加上指揮者與各試驗人員之間的默契配合，才能做好檢測工作并取得滿意的數(shù)據(jù)，也只有這樣才有可能做出準(zhǔn)確的評估。
1、橋梁健康狀況檢測的主要因素
橋梁在長期的使用過程中難免會發(fā)生各種結(jié)構(gòu)損傷，損傷的原因可能是使用、維護(hù)不當(dāng)、車禍?zhǔn)鹿实热藶橐蛩兀部赡苁堑卣?、風(fēng)暴等自然災(zāi)害。此外，某些要道上的交通量大大高于預(yù)測流量也加劇了橋梁結(jié)構(gòu)的自然老化。這些因素均導(dǎo)致了橋梁承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運營的安全。
(1)缺乏設(shè)計、施工資料的橋梁：
(2)施工質(zhì)量較差，不符合設(shè)計要求的橋梁：
(3)橋梁竣工經(jīng)過運營一段時間后發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的病害，影響其承載能力：
(4)橋梁施工質(zhì)量較好，運營情況也良好，但希望提高其允許的承載能力：
(5)需要通過超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的特殊荷載車輛檢測工作。
3、橋梁檢測的前期準(zhǔn)備
3.1資料收集
資料收集的范圍比較廣，不僅僅包括設(shè)計資料，還包括施工資料以及有關(guān)的養(yǎng)護(hù)、維修加固資料。
3.2外觀檢查與病害分析
(1)根據(jù)受力特征確定調(diào)查重點。
(2)按照部位逐一檢查。
(3)內(nèi)部缺陷檢查。
(4)材料特性調(diào)查。
(5)混凝土強度測定。
(6)鋼筋銹蝕的評價技術(shù)。
(7)結(jié)構(gòu)性能狀況檢測與評價。
(8)當(dāng)不能獲得詳細(xì)資料時，驗算結(jié)果將不具有可靠的置信度
二、橋梁工程的檢測技術(shù)
1、橋梁基礎(chǔ)檢測
橋梁的基礎(chǔ)檢測技術(shù)包括基樁成孔檢測，它可獲得孔徑、孔底沉渣、傾斜、深度等參數(shù)：樁身質(zhì)量采取超聲波、反射波、單樁靜載、鉆孔取芯等檢測方法檢測：立柱、墩身承臺則采用回彈法、超聲回彈法及取芯法。諸多檢測方法中除鉆孔取芯法外，已有先進(jìn)的儀器和科學(xué)的理論來保證檢測數(shù)據(jù)的真實有效，在此重點來探討鉆孔取芯檢測技術(shù)。
鉆芯檢測其核心技術(shù)是芯樣的鉆取，取得的芯樣質(zhì)量好壞直接關(guān)系到對整個結(jié)構(gòu)的質(zhì)量評價的準(zhǔn)確性。例如影響樁身完整性及質(zhì)量的缺陷有：斷樁、夾泥樁、縮徑、樁底沉渣太厚、混凝土離析、膠結(jié)差、強度不足等。取芯過程中，如遇到鉆進(jìn)速度突然加快，則可能鉆遇斷層、夾層、混凝土嚴(yán)重離析層、縮徑層、灌注時坍落進(jìn)入樁身的砂土等，遇此情況應(yīng)立即停鉆，測量孔深位置，記錄異常情況后，才可繼續(xù)鉆進(jìn)穿過病害層并取出相應(yīng)層位的芯樣。對存在局部缺陷的樁，如夾泥、縮徑等，因缺陷范圍只占部分樁截面，則取芯孔可能未穿過該缺陷部分，導(dǎo)致不能發(fā)現(xiàn)缺陷，從而留下事故隱患。對此，當(dāng)施工過程或無破損檢測懷疑樁基有此類缺陷，就應(yīng)增加鉆芯孔數(shù)。鉆孔位置布置時可將孔位偏向外側(cè)，并按等距離布置三個鉆孔取芯點，這樣才能比較準(zhǔn)確反映此類樁的缺陷情況。鉆孔布置一般不宜在樁截面中心也不能太靠近邊緣，且鉆孔要始終保持垂直鉆進(jìn)，以此來避免碰上鋼筋籠后無法鉆進(jìn)或鉆眼斜出樁體外而取不到芯樣的情況發(fā)生。
2、靜載檢測技術(shù)
靜載試驗檢測橋梁的項目通常包括撓度(結(jié)構(gòu))、沉降(支座以及橋臺)、托工程度(結(jié)構(gòu))、裂縫(橋面)等各項指標(biāo)。進(jìn)行靜載試驗時，最重要的是試驗點的選取。凡是所選取的試驗點，必須是能滿足試驗?zāi)康牡狞c，同時也是具備代表性能的點，試驗點的數(shù)量也必須滿足靜載試驗的全部要求。靜載試驗時，一般檢測位移、應(yīng)變和裂縫檢測三大類。位移測量可用機(jī)械儀器測量或電測法進(jìn)行檢測。應(yīng)變測量通常采用應(yīng)變片、電阻應(yīng)變儀、振弦式應(yīng)變計、鋼筋應(yīng)力計等進(jìn)行檢測。裂縫測量通常依靠目測輔以刻度放大鏡。在靜載作用下，橋梁會產(chǎn)生或大或小的變形。通常橋梁的變形分為整體變形和局部變形。整體變形，指的是橋梁整體工況的形變：局部變形，即梁的結(jié)構(gòu)荷載處發(fā)生的形變。按照靜載檢測規(guī)范，必須按照先整體后局部的方式，即優(yōu)先考慮橋梁的整體變形。在靜載試驗檢測時，主體檢測的是橋梁上面結(jié)構(gòu)的承載能力，在一定面積作用下測量其截面應(yīng)力以及變形情況。當(dāng)在檢測常年使用的老式橋梁時，靜載試驗主要檢測的指標(biāo)是裂縫，彎度、應(yīng)變程度以及抗壓拉程度。
3、動載檢測技術(shù)
橋梁動載檢測技術(shù)是為了滿足橋梁工程使用性能的需要，應(yīng)用計算機(jī)模擬探析和實際檢測相互融合的科學(xué)方法，也是橋梁檢測技術(shù)水準(zhǔn)的具體體現(xiàn)之一， 它為橋梁今后運行性能和動力承載能力提供實質(zhì)上的依據(jù)。橋梁工程動載檢測的內(nèi)容包括橋梁結(jié)構(gòu)動載性能以及結(jié)構(gòu)動載響應(yīng)兩個方面，其檢測的對象表征的是結(jié)構(gòu)動載效果最優(yōu)構(gòu)建應(yīng)力和變形的控制面。測試傳感器、信號放大器、光線示波器、磁帶記錄儀和數(shù)字信號處理機(jī)是動載試驗的測試的常見儀器。根據(jù)儀器的性能和使用傳感器的特性，可以選配不同的測試系統(tǒng)。具體而言，動載檢測技術(shù)檢測流程基本為：橋梁固有頻率、振型、阻尼比的測試一一橋梁動撓度、動應(yīng)力、加速度、沖擊系數(shù)的測試。前者為動力特性參數(shù)，后者為動力響應(yīng)測試。實踐證明，對橋梁進(jìn)行動載檢測，是基于橋梁結(jié)構(gòu)動力特性來研究的。中交路橋科技有限公司，專業(yè)從事橋梁工程動靜載荷試驗，有很多豐富的經(jīng)驗，可隨時與我們聯(lián)系：一七七，三六九二，0八二六。
三、橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢
1、橋梁無損傷檢測技術(shù)
近年來，無損檢測技術(shù)相對多的應(yīng)用于橋梁檢測，研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進(jìn)行非破壞性評估。一些新的方法被廣泛應(yīng)用于橋梁檢測，如利用相干激光雷達(dá)測試橋粱下部結(jié)構(gòu)的撓度，利用全息干涉儀和激光斑紋測量橋體表面的變形狀態(tài)，利用雙波長遠(yuǎn)紅外成像榆測橋梁混凝土層的損傷、利用磁漏攝動檢測鋼索、鋼梁和混凝土內(nèi)部的鋼筋等等。
2、橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)
(1)基于振動的損傷識別方法
這種技術(shù)的基本本思想是：損傷會引起結(jié)構(gòu)中物理參數(shù)(質(zhì)量、剛度等)的改變，結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)(模態(tài)頻率、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼等)隨之發(fā)生改變，根據(jù)此改變量即可確定損傷的位置與程度。這種方法在國外稱為結(jié)構(gòu)的損傷識別。包括：利用頻率變化進(jìn)行損傷識別，利用振型變化進(jìn)行損傷識別，基于柔度矩陣的損傷識別，試驗?zāi)B(tài)分析與有限元分析相結(jié)合的方法，殘余力向量損傷識別。
(2)小波分析損傷識別法
由于小波分析非常適合分析非平穩(wěn)信號，因此可作為損傷識別中信號處理的較理想的工具。用它來構(gòu)造損傷識別中所需要的特征因子，或直接提取對損傷有用的信息。小波分析在損傷識別中的應(yīng)用是多方面的，如：奇異信號檢測、信噪分離、頻帶分析等。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在損傷識別中的基本思路是：首先用無損傷系統(tǒng)的振動測量數(shù)據(jù)來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法確定網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)：然后將系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)送入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)就有對應(yīng)的輸出，如果學(xué)習(xí)過程是成功的，當(dāng)系統(tǒng)特性無變化時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出應(yīng)該吻合：相反，當(dāng)系統(tǒng)有損傷時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出就有一個差異，這個差異就是損傷的一種測度。
四、結(jié)語
總之，隨著新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)形式的采用增多，橋梁病害的不斷出現(xiàn)，我國的橋梁很多都需要檢測。橋梁檢測技術(shù)也應(yīng)該相應(yīng)發(fā)展，工作人員要有豐富的實際現(xiàn)場經(jīng)驗，而且同時需要堅實的理論基礎(chǔ)作為指導(dǎo)。只有把理論和實際充分結(jié)合起來，再加上指揮者與各試驗人員之間的默契配合，才能做好檢測工作并取得滿意的數(shù)據(jù)，也只有這樣才有可能做出準(zhǔn)確的評估。
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