桥梁检测技术及其发展趋势简述.docx

桥梁检测技术及其发展趋势简述摘要：随着我国社会主义经济的不断发展,公路桥梁建设也发展很快,桥梁结构数量不断增加,大大的提高并改善了我国的交通运输状况。但是,由于公路桥梁负荷日益加重,许多的在役桥梁损伤问题日益突出,结构构件受损、承载力不足、通行能力降低等问题不断出现。本文主要阐述了桥梁表观检测、动载和静载检测方法以及桥梁检测技术的发展趋势，可为同行提供一定的参考与借鉴。关键词：桥梁检测；长期运营；结构性损伤；表观检测；动载；静载。引言随着我国交通事业的蓬勃发展，桥梁在长期的运营过程中不可避免的会产生结构性的损伤，从而使其结构承载能力和耐久性逐步降低，直至影响到桥梁的运营安全。造成桥梁结构性损伤的原因可能来源于人为因素，也可能是受自然因素影响。由桥梁结构型损伤而引发的桥梁维修、加固和改造工程，必须要建立在对桥梁整体结构检测的基础上。因此，在桥梁使用过程中，应对桥梁的整体结构进行检测。1桥梁表观检查与评价桥梁的表观检测主要包括桥梁整体结构体系和局部构造的测量、结构病害的检查与测量。在表观检查过程中，不同的桥梁有不同的检查重点。表观检查既要能反映出桥梁结构的整体状况，也应依据相关规范确定桥梁的技术等级。结构检查的主要内容包括：桥梁原结构设计、施工工艺和养护记录等。材料检测主要通过无损伤检测方法对桥梁的内部结构进行检测。对于钢筋混凝土桥梁来说，检测重点为混凝土和钢筋，包括混凝土的强度指标、耐久性和钢筋锈蚀状况等。桥梁表观检测技术发展非常迅猛，尤其是在桥梁无损伤检测方面，国内外相继研制出利用电、磁、雷达和数字信号等高新技术为主体的检测设备，如双频红外线自动温度成像仪、探地雷达成像系统和无线脉冲转发器等。2桥梁承载力的荷载检测2.1 静载检测法静载检测法主要是通过静载试验对桥梁进行相关检测，从而获得与桥梁结构性能相关的参数，如挠度、应变、裂缝等。根据静载试验所获取的相关参数，可以分析出桥梁结构的强度和抗裂能力等，以此作为判定桥梁承载能力的重要依据。混凝土桥梁在进行静载试验时，主要进行以下几方面检测。（1）桥梁整体结构的竖向、侧向挠度和扭转变形。在每个桥梁跨度之间最少检测并监测3个点，选取其中最大的挠度和变形数值，同时记录支座的下沉数值。（2）记录控制截面的应力分布情况，从而分析出最大值和偏载特征。检测过程中，在检测截面最少选取五个检测点，且必须包含上、下边缘和截面突变区域。（3）检测桥梁支座的转角和伸缩量、支座的沉降量以及桥墩顶部的位移和转角。（4）仔细观察桥梁结构是否出现裂缝，记录出现初始裂缝时所加荷载大小，并对裂缝出现的位置、方向、长度、宽度和卸载后闭合情况进行相关记录。尚未达到最大试验荷载时，桥梁结构的控制界面裂缝扩展已经提前达到或者超过设计标准值，应立即停止加载，撤离相关检测人员。（5）仔细记录卸载后桥梁的残余变形。2.2 动载试验检测方法动载试验的目的是为了研究桥梁结构的动力性能，桥梁的动力性能是判断桥梁承载能力和耐久性的重要指标之一。近几年来，科研人员不断进行动力检测方法的功能拓展，主要原理如下：当桥梁结构在动荷载作用下发生破损时必然会引起结构参数的变化，如果能够恰当地运用这些参数，就可以为桥梁结构损伤检测提供一个量化指标。在桥梁动载试验中，均以冲击系数作为分析变量，现阶段动载试验主要包括：（1）测定桥跨在车辆动荷载作用下的振动特征，如冲击系数、动位移和动应力等；（2）测定桥跨的自振特征。3桥梁检测技术的发展趋势3.1 无损伤检测技术传统的桥梁检测工作，主要依赖于动静荷载试验和检测人员目测，然后利用多种辅助手段进行桥梁损伤检测。20世纪90年代中，随着遥感技术和通信技术的快速发展，桥梁无损伤检测呈现出更广阔的发展空间，朝着智能、快速、系统化的方向发展。特别是振动试验模态分析技术的发展，为桥梁检测开辟了新的发展思路。3.2 无损伤识别技术（1）小波损失识别法由于小波信号具有稳定的特征，因此其非常适合应用于损失识别的波段，通过小波的传导和反射确定出所需要的特征因子，从而判定桥梁损伤程度和部位。小波分析在损伤识别中具有很广泛的应用，如奇异信号检测、信噪识别、频带分析等。（2）神经网络损伤识别法神经网络识别法的原理为：利用无损伤系统的振动数据形成数据网络，通过数学方法确定出相关参数，然后输入数据。如果数据正确，系统特征无明显变化，系统输出与网络分析输出相互吻合。相反，如果两者出现差异则说明有损失部位。3.3 国外桥梁检测技术发展趋势3.3.1 已启动的研究程序（1）在桥面板检测中逐步采用远红外热成像系统和地面渗透雷达等。（2）利用全桥检测系统的无线电发送、全球定位系统和应用钢传感器进行桥梁的健康检测和超载检测。（3）疲劳裂缝探测器，主要是针对桥梁裂缝进行检测，较成熟的设备有：热成像系统、无线应变检测设备、微波探测设备和电磁声发射传感器等。（4）先进的锈蚀探测和检测技术，主要包括磁漏探测技术、埋深式锈蚀传感系统等一系列以电磁作为基础的检测设备和检测技术。（5）利用振动响应法进行桥梁下部的检测。3.3.2探索性研究项目（1）以声发射技术作为基础的研发设备。该设备能够产生并且探测出不同受力模式所引发的疲劳裂缝。（2）磁力控制遥感研发。（3）光纤设备在疲劳检测中研究。计算车速在4090km/h交通载荷作用于桥梁的离心应力值。得出：当车速为40kmh时，统计值为计算规范值的1.5倍；当车速为60kmh时，计算规范值为统计值的11倍；当车速为80kmh时，计算规范值为统计值的1.5倍。由此可以看出，随着车速的增加，规范值逐渐增大，大于统计值，当车速大于60kmh时桥梁比较安全。4结语高速公路计算交通载荷离心应力时，载荷标准值应按照折减系数横向折减，离心力的着力点一般选距离路面12m处。本文以某桥梁为研究对象，得出50m简支梁桥剪应力频谱呈双峰曲线模式，并根据交通载荷设计参数，建立了交通载荷离心力数值模型，分析得出离心力分布函数，且当车速大于60kmh时桥梁比较安全。此可为高速公路桥梁结构的设计和施工提供有益的参考。参考文献郑小红，黄培彦，姚国文，等.桥梁随机载荷数据采集和数值模拟J.暨南大学学报：自然科学与医学版,2005,26（1）：114-116.张立业，郭学东，董丽娟.载荷共享过程的桥梁系统首次失效平均时间几吉林大学学报：工学版，2013,43(5)：1247-1252.吴小刚，张土乔，宋洁人，等.参变管道系统在随机交通载荷下响应特征分析J.中南公路工程，2006,31(2)：58-61.