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桥梁检测技术探析范文

时间:2022-12-06 02:02:11

桥梁检测技术探析

摘要:

当今交通事业发展迅速,桥梁在运营中会受到各种各样的结构损伤,为确保结构在使用期间的安全性,很有必要对结构进行检测。因此桥梁检测已成为现代路桥建设中设计,施工人员及养护人员极其感兴趣和重视的领域。此文主要对桥梁的现状,检测中使用的传统检测技术和新型检测技术进行了阐述。

关键词:

桥梁;检测技术;无损检测;光纤

0引言

交通运输业是拉动国名经济增长的一架马车,在服务国家经济建设中占有举足轻重的地位。近几十年来,我国经济迅速发展,人民生活水平有了很大提高,我国在基础设施上的投资规模与比例在大幅度增加,尤其是公路桥梁建设规模相比以前有了大力的发展。我国人口多,经济发展速度快,以及广大民众对交通需求越来越高,和公路桥梁上载重超重汽车的大量增多的现实情况,这就对桥梁通行能力和承载能力的要求,随之也越来越高。总之,在桥梁修建完成投入运营后,要对桥梁进行全方位的检测。以便了解桥梁的技术状况等及病害发生的部位,病害的严重程度及发生原因,并分析和评价既有病害对桥梁的影响,并对桥梁维修加固提供可靠的事实和技术依据。

1国内外桥梁发展现状及存在问题

1.1国内外桥梁发展现状及存在问题

截至2014年我国公路桥梁总数为75.71万座,长4257.89万米,数量比2013年年末增加2.18万座,长度增加280.09万米。其中特大桥有3404座,长610.54万米,大桥72979座,长1863.01万米。关于我国近几年来桥梁发展的情况,详见表1.我国病害桥梁大多是由于修建时间较早,当时设计标准较低,施工不完善造成的。我国桥梁主要存在的问题:(1)设计标准偏低,承载力不足(2)桥梁通行能力不足(3)环境及认为因素破坏(4)桥梁超龄服役,超载运行(5)设计与施工不足(6)运营期养护不完善。美国桥梁出现的问题也较严重。美国FHWA统计了全国在役桥梁情况,截至2007年底,美国桥梁总数达到59.91万座,有病害桥梁总数为151813座,占25.4%。还有资料对美国在1951-1988年发生的114起桥梁倒塌事故进行了统计。其他文献还对1989-2000年的桥梁倒塌情况做了分析,主要是由在这期间发生的几次大的自然灾害造成的,倒塌了的桥梁数达到503座。2000年以后,美国倒塌桥梁任不断增加。

1.2国内外桥梁检测现状

国外发达国家由于工业化程度高,经济发展较早,当交通发展进入高峰期后,便进行桥梁检测技术的相关有益尝试。上世纪80年代中后期以来,美国对总长为522米的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥进行了检测,在桥布设了传感器,用来检测桥梁在动荷载下的振动情况。墨西哥对总长为15.43千米的Tampico斜拉桥进行了动力测试,并对环境振动和传统振动试验的效果进行了分析。英国跨径为194米的Flinshire独塔斜拉桥,加拿大的ConfederationBridge等都建立了桥梁健康检测系统。我国对桥梁检测的研究,起步时间相对滞后。我国从2001年起到2012年底,共投入财政资金438.8亿元,其中交通运输部追加了170亿元,对21610座危桥进行了改造,这一举措意义很大,有效遏制了危桥高发趋势。

2桥梁检测的意义与内容

2.1桥梁检测的意义

桥梁检测是评估桥梁结构物使用性能,安全性能的一种重要方法,产生了很强的效应。桥梁检测的重要性可以从其蕴含的经济性,实用性,社会性等方面体现出来。通过检测可以得知结构物病害,损伤部位与程度;可知结构物的耐久性,强度与稳定性等情况。也可预知桥梁的使用年限,破坏机理,为我们进行即时的桥梁加固维修,减小交通安全事故提供资料。

2.2桥梁检测的内容

桥梁检测的内容包括对混凝土强度,承载力,耐久性检测及混凝土碳化深度,钢筋位置及保护层深度,钢筋应力,钢筋锈蚀率,氯离子含量。焊接钢筋接头强度,混凝土与钢筋间的摩阻力以及钢材性能。对于水下桥墩,要对桩基混凝土的脱落,裂纹,漏筋,机械损伤进行探查。还需对桥梁结构温度检测,包括控制截面温度和施工过程中环境温度值的检测。

3桥梁检测的方法

3.1桥梁外观检测技术

桥梁外观检测技术,是一种很直观,简单且实用的方法,在桥梁检测中经常使用,就是用肉眼观察桥梁结构,获得发生病害的部位方法。通过外观的检测,很容易发现桥梁存在的裂缝,损伤以及桥面的凹陷,剥落等病害。虽然这种方法简单实用,但只能察明桥梁结构外在的病害,不能对其内在的病害损伤程度进行发现。

3.2局部损伤检测技术

局部损伤检测技术,即用目视或专门仪器对有病害的局部地方进行专门检测。这种方法适用广,成本低,节省时间,可以很快地对混凝土强度,碳化深度,钢筋锈蚀率等检测。现在这种方法上采用的技术有回弹法,雷达法,红外法,超声波等。该方法对结构物的整体性能不能进行检测。

3.3整体损伤检测技术

相比局部损伤技术,整体损伤检测方法有很大实用性,它能弥补其不足,能对结构物整体工作性能进行全面检测。目前,该方法主要以荷载试验为主,有静荷载方法和动荷载法两种。通过这两种方法,可以获得结构物的响应数据(应力,应变,位移,速度和加速度)等,通过力学与数学方法分析数据,可对结构物的整体与局部进行检测,分析和评估。静载试验,就是通过在结构指定位置加载静力荷载,记录试验数据,分析结构性能。而动载试验,顾名思义,就是加载动荷载,一般通过振动方法,获得结构物的振动频率,阻尼比等。

3.3.1静载试验法

将静荷载加载在结构指定位置,在截面上布置相关测量仪器。常用仪器有应变仪,应力仪,百分表,位移表,倾角表等。通过这些仪器的记录,可以获得如下参数,包括:①桥梁结构的竖向和侧向挠度值和扭转变形②控制截面上应力的分布情况③桥梁支座的转角大小,位移大小及墩顶位移,转角情况④桥梁结构出现裂缝时所加荷载大小。将这些参数与理论计算值比较,可知实际截面参数是否与设计值相符。这就要求在检测时要有很高的精度,因此必须要精心准备试验前的相关工作。在试验前要对仪器的灵敏度检查,减小由于仪器误差对试验结果造成的干扰。这些试验数据,为桥梁整体结构评估提供了关键参考依据。

3.3.2动载试验法

动载试验法主要是通过振动试验,记录数据从而分析桥梁的承载力。当车辆,人群及风等动荷载作用于桥梁时,会使桥梁产生振动,此而使桥梁结构的性能发生或多或少的变化。而动载试验,正是对桥梁振动的工作机理加以研究,认识振动对桥梁产生的影响。通常这一影响由冲击系数表征。这种试验的内容包括①对桥梁振动频率,振型,阻尼比测试②动挠度,动应力,加速度,冲击系数测试。

4新型桥梁检测技术

科学技术的发展日新月异,一些先进技术逐渐应用于桥梁无损检测方面。桥梁无损检测的特点呈多样化,智能化发展,并有很大的发展前景。包括光纤维技术,新型传感器技术,电子仿真技术,神经网络识别技术等。这些新型技术比传统检测技术功能更先进,检测更精确,能在各种复杂环境工况下,及时检测桥梁病害。

4.1光纤维技术

光纤光栅传感器,它可以测量结构的湿度,应变大小。将光栅传感器作为应变传感器,可以直接粘贴在结构表面或预先埋入结构中,可以对结构物的各种工作性能检测,如桥梁的振动,受冲击情况,及钢筋的锈蚀率,混凝土的剥落等。优点是①抗电磁干扰能力强②电绝缘性能好③耐腐蚀④体积小,重量轻。缺点是环境因素对其的影响较大,在恶劣的环境中容易破坏。

4.2神经网络识别技术

这种技术大量应用于斜拉桥桥索的检测中,是一种数学方法。基本原理是基于人工神经网络法构造BP模型,在桥梁结构受力间建立映射,便可知其余桥索受力值。这就可以节约在检测中所耗的大量人力,物力,财力,也可以避免检测人员在工作中由于疲劳引发的检测误差。因此此方法是高效的方法。

4.3数字图像处理技术的应用

这一检测是随着计算机学科,数学学科的发展而在测量学中开发成的新型技术。方法是在检测时,图像作为信息的载体,利用计算机对获得的图像进行处理,从而对结构进行检测。此法避免人工检测人员效率低,速度慢,以及受环境因素限制的弊端,且应用范围广泛。可以对结构物进行实时动态检测,检测内容包括结构的裂缝,位移等。

5结语

总之,桥梁检测技术已成为当今桥梁建设,养护,加固中十分重要的领域。通过工程人员对在役桥梁的健康检测,可知桥梁结构的使用情况,从而为我们进行即时的加固,维修,改造提供第一手数据。桥梁检测技术不成熟,还不完善,还有待进一步发展。对于我们这个桥梁建设大国,我们的科技人员,工程人员很有必要开发出功能更多,检测手段多样化,检测结果更精确的技术,来确保广大民众的生命,财产安全负责,为经济社会建设服务。通过结合使用传统检测技术与新型检测技术,为这一领域提供了广阔的发展空间。

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作者:王炳智 单位:重庆交通大学土木工程学院

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