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橋梁檢測方法詳細講解
橋梁檢查及檢測的目的在于通過(guò)對橋梁的技術(shù)狀況及缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴重程度及發(fā)展趨勢,弄清出現缺陷和損傷的主要原因,以便能分析評價(jià)既存缺陷和損傷對橋梁質(zhì)量和使用承載能力的影響,并為橋梁維修和加固設計提供可靠的技術(shù)數據和依據。因此,橋梁檢查是進(jìn)行橋梁養護、維修與加固的先導工作,是決定維修與加固方案可行和正確與否的可靠保證。按照檢查的范圍、深度、方式和檢查結果的用途等的不同,橋梁檢查歸納為日常檢查、定期檢查和特殊檢查。按照《公路養護技術(shù)規范》規定,日常檢查和定期檢查由公路管理機構和具有一定檢查經(jīng)驗并受過(guò)專(zhuān)門(mén)橋梁檢查培訓及熟悉橋梁設計、施工等方面知識的檢查工程師,按規定周期,對橋梁主體及附屬結構的技術(shù)狀況進(jìn)行定期跟蹤的全面檢查,提交檢查成果文件,提出養護建議,如有特殊檢查需求,則限制交通進(jìn)行特殊檢查。
1 橋梁外觀(guān)檢查方法與要點(diǎn)
外觀(guān)檢查包括橋梁總體性與局部構造幾何尺寸的量測、結構病害的檢查與量測等,不同橋型在檢查方面各有側重點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō),從總體上可將橋梁分為三部分:
(1)上部結構,在梁式橋中主要指主梁;
(2)下部結構,一般包括基礎與承臺、拱圈拱頂裂縫、墩的位移、樁以及橋臺等;
(3)附屬結構一般應著(zhù)重檢查橋面鋪裝、伸縮縫、 欄桿等, 其它的還有梁橋部分檢查端部的斜裂縫與跨中部位的裂縫、撓度等檢查要點(diǎn)。對于鋼筋混凝土橋梁類(lèi)型,主要是檢測鋼筋(保護層厚度、銹蝕狀況測試)與混凝土 (碳化深度、強度等級與耐久性有關(guān)的含堿量和氯離子含量);對于材料檢測類(lèi)型,則主要是檢查橋梁結構材料的無(wú)損或微損檢測,這也是當前的重點(diǎn)研究領(lǐng)域;結 構資料則主要是掌握橋梁的原施工工藝、結構設計以及橋梁的結構維修養護歷史等過(guò)程,從而根據相關(guān)規范作為標準分析橋梁質(zhì)量狀況。此外,為了提高檢查效率, 可采購用于橋面檢測的先進(jìn)高新技術(shù)儀器,如激光雷達,就是用來(lái)測量整橋;雙頻帶紅外線(xiàn)自動(dòng)溫度成像系統,可用來(lái)檢測橋面;探地雷達成像系統,可用來(lái)檢測橋 面板等。
2 荷載試驗法
2.1 靜載試驗
(1)橋梁的靜載試驗首先要針對橋梁的豎向撓度、側向撓度以及扭轉變形三個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)檢測。而且在對橋梁結構 中應該保證相應跨度內檢測時(shí)至少要對三個(gè)檢測點(diǎn)進(jìn)行相應檢測,并且要按照規范要求求出最大撓度值、變形值以及支座的相對下沉值。另外,試驗時(shí)采用的計算理 論通過(guò)長(cháng)期的觀(guān)測進(jìn)行有效的驗證關(guān)鍵是針對橋梁控制截面的內力檢測,并且還要對撓度縱向和橫向影響線(xiàn)進(jìn)行計算和實(shí)際檢測。
(2)要對控制截面的應力分析時(shí)得出的數據進(jìn)行記錄,同時(shí)總結出最大值和橋梁發(fā)生的偏載特性。而且沿著(zhù)截面的高度的方向至少要設置5 個(gè)檢測點(diǎn),其中包括上邊緣、下邊緣和截面特殊位置檢測。在有些特殊情況下還應該進(jìn)行支點(diǎn)、橫隔板的剪應力和主應力進(jìn)行檢測。
(3)要對支座的伸縮量和轉角改變程度、支座的沉降量以及墩頂相對位移進(jìn)行檢測。
(4)要認真仔細的找出運營(yíng)橋梁的表面是否有裂縫出現,如果通過(guò)檢測發(fā)現有初始裂縫出現就要記錄試驗所施加的加荷載,并且對于裂縫出現的位置、裂縫發(fā)展的 方向、長(cháng)度、寬度以及卸載后裂縫發(fā)生閉合情況等相關(guān)資料要保證全部詳細記錄。如果尚未加到預計最大試驗荷載時(shí)橋梁的控制截面發(fā)生的形變位移、應力或者是裂 縫擴展的寬度就已經(jīng)達到或者是超出了初期設計的荷載標準,此時(shí)就應該停止加載而且還要對裂縫仔細觀(guān)察撤載后裂縫的擴展和恢復情況和殘余變形的影響等。如果 是特殊結構的橋梁,在對其進(jìn)行靜載試驗時(shí)要觀(guān)察索力和塔的變位的變化,同時(shí)要對支座進(jìn)行測定。
2.2 動(dòng)載試驗 橋梁動(dòng)載試驗,指通過(guò)對橋梁本身施加一定的附加振動(dòng)力,使得橋梁產(chǎn)生共振,并對橋梁回饋的振動(dòng)信號進(jìn)行檢測和記錄,進(jìn)而得出相應的檢測橋梁的結構頻率,了 解橋梁的基本結構情況和工作水平和狀態(tài)。動(dòng)載試驗是最基礎的動(dòng)力檢測方法,它以應用振動(dòng)理論和試驗為基礎,對橋梁運營(yíng)時(shí)的震動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行檢測的主要方法。主 要包括橋梁動(dòng)力特性檢測、動(dòng)載響應的試驗等。 3 橋梁結構損傷檢測
第一,矩陣型法,利用矩陣型法進(jìn)行相關(guān)檢測是發(fā)展最早也是最成熟的方法,它常常用于修正計算模型的整個(gè)矩 陣,精度比較高,執行操作相對容易。這種方法的主要缺點(diǎn)在于所修正模型的物理意義并不是非常明確,這往往會(huì )喪失原有限元模型的帶狀性特點(diǎn),因此,需要輔助 其它的修正方法進(jìn)行修正。
第二,子矩陣修正法,通過(guò)對需要修正的矩陣定義相關(guān)的修正系數以及對宇矩陣修正系數的調整可以修正橋梁的結構剛度,這種方法的最大優(yōu)勢在于修正后的剛度矩陣仍然與原矩陣保持對稱(chēng)性與稀疏性。
第三,靈敏度法,運用靈敏度法,檢測人員可以修正結構參數,并且通過(guò)設計參數以及彈性模量的截面面積等可以實(shí)現對有限元模型的修改。第四,指紋分析方法, 就是在橋梁檢測中,尋找與其結構動(dòng)力特性有關(guān)的動(dòng)力指紋,并且通過(guò)相應指紋的變化情況來(lái)判斷橋梁結構的真實(shí)狀況。在線(xiàn)監測中,最易獲得的模態(tài)參數是頻率, 而且所獲得的參數的精度非常高。因此,檢測人員可以通過(guò)監測頻率的變化這種方式來(lái)識別結構破損情況,這種方式操作起來(lái)也是比較簡(jiǎn)單的。此外,振型也可以適 用于橋梁結構破損情況的發(fā)現與識別,雖然運用振型進(jìn)行測試的精度低于頻率,但是振型可以包含更多的檢測信息。大量的檢測模型以及實(shí)踐實(shí)驗表明,由于橋梁結 構損傷導致的固有頻率的變化非常小,但是振型形式(3)先進(jìn)的橋面板檢測系統,如雙帶遠紅外熱成像系統;
(4)擁有先進(jìn)的橋梁測試和健康監測系統,如測量橋梁超載的鋼傳感器
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