行業(yè)資訊
橋梁工程檢測技術(shù)，越來(lái)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(cháng)期的使用過(guò)程中難免會(huì )發(fā)生各種結構損傷，損傷的原因可能是使用、維護不當、車(chē)禍事故等人為因素，也可能是地震、風(fēng)暴等自然災害。此外，某些要道上的交通量大大高于預測流量也加劇了橋梁結構的自然老化。這些因素均導致了橋梁承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運營(yíng)的安全。
2、哪些橋梁工程需要檢測
(1)缺乏設計、施工資料的橋梁：
(2)施工質(zhì)量較差，不符合設計要求的橋梁：
(3)橋梁竣工經(jīng)過(guò)運營(yíng)一段時(shí)間后發(fā)現較嚴重的病害，影響其承載能力：
(4)橋梁施工質(zhì)量較好，運營(yíng)情況也良好，但希望提高其允許的承載能力：
(5)需要通過(guò)超設計標準的特殊荷載車(chē)輛檢測工作。
3、橋梁檢測的前期準備
3.1資料收集
資料收集的范圍比較廣，不僅僅包括設計資料，還包括施工資料以及有關(guān)的養護、維修加固資料。
3.2外觀(guān)檢查與病害分析
(1)根據受力特征確定調查重點(diǎn)。
(2)按照部位逐一檢查。
(3)內部缺陷檢查。
(4)材料特性調查。
(5)混凝土強度測定。
(6)鋼筋銹蝕的評價(jià)技術(shù)。
(7)結構性能狀況檢測與評價(jià)。
(8)當不能獲得詳細資料時(shí)，驗算結果將不具有可靠的置信度
二、橋梁工程的檢測技術(shù)
1、橋梁基礎檢測
橋梁的基礎檢測技術(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：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(lái)保證檢測數據的真實(shí)有效，在此重點(diǎn)來(lái)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(gè)結構的質(zhì)量評價(jià)的準確性。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、膠結差、強度不足等。取芯過(guò)程中，如遇到鉆進(jìn)速度突然加快，則可能鉆遇斷層、夾層、混凝土嚴重離析層、縮徑層、灌注時(shí)坍落進(jìn)入樁身的砂土等，遇此情況應立即停鉆，測量孔深位置，記錄異常情況后，才可繼續鉆進(jìn)穿過(guò)病害層并取出相應層位的芯樣。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(guò)該缺陷部分，導致不能發(fā)現缺陷，從而留下事故隱患。對此，當施工過(guò)程或無(wú)破損檢測懷疑樁基有此類(lèi)缺陷，就應增加鉆芯孔數。鉆孔位置布置時(shí)可將孔位偏向外側，并按等距離布置三個(gè)鉆孔取芯點(diǎn)，這樣才能比較準確反映此類(lèi)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(lái)避免碰上鋼筋籠后無(wú)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(結構)、沉降(支座以及橋臺)、托工程度(結構)、裂縫(橋面)等各項指標。進(jìn)行靜載試驗時(shí)，最重要的是試驗點(diǎn)的選取。凡是所選取的試驗點(diǎn)，必須是能滿(mǎn)足試驗目的的點(diǎn)，同時(shí)也是具備代表性能的點(diǎn)，試驗點(diǎn)的數量也必須滿(mǎn)足靜載試驗的全部要求。靜載試驗時(shí)，一般檢測位移、應變和裂縫檢測三大類(lèi)。位移測量可用機械儀器測量或電測法進(jìn)行檢測。應變測量通常采用應變片、電阻應變儀、振弦式應變計、鋼筋應力計等進(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(huì )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，即梁的結構荷載處發(fā)生的形變。按照靜載檢測規范，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(shí)，主體檢測的是橋梁上面結構的承載能力，在一定面積作用下測量其截面應力以及變形情況。當在檢測常年使用的老式橋梁時(shí)，靜載試驗主要檢測的指標是裂縫，彎度、應變程度以及抗壓拉程度。
3、動(dòng)載檢測技術(shù)
橋梁動(dòng)載檢測技術(shù)是為了滿(mǎn)足橋梁工程使用性能的需要，應用計算機模擬探析和實(shí)際檢測相互融合的科學(xué)方法，也是橋梁檢測技術(shù)水準的具體體現之一， 它為橋梁今后運行性能和動(dòng)力承載能力提供實(shí)質(zhì)上的依據。橋梁工程動(dòng)載檢測的內容包括橋梁結構動(dòng)載性能以及結構動(dòng)載響應兩個(gè)方面，其檢測的對象表征的是結構動(dòng)載效果最優(yōu)構建應力和變形的控制面。測試傳感器、信號放大器、光線(xiàn)示波器、磁帶記錄儀和數字信號處理機是動(dòng)載試驗的測試的常見(jiàn)儀器。根據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。具體而言，動(dòng)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(dòng)撓度、動(dòng)應力、加速度、沖擊系數的測試。前者為動(dòng)力特性參數，后者為動(dòng)力響應測試。實(shí)踐證明，對橋梁進(jìn)行動(dòng)載檢測，是基于橋梁結構動(dòng)力特性來(lái)研究的。中交路橋科技有限公司，專(zhuān)業(yè)從事橋梁工程動(dòng)靜載荷試驗，有很多豐富的經(jīng)驗，可隨時(shí)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(wú)損傷檢測技術(shù)
近年來(lái)，無(wú)損檢測技術(shù)相對多的應用于橋梁檢測，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用于橋梁檢測，如利用相干激光雷達測試橋粱下部結構的撓度，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(cháng)遠紅外成像榆測橋梁混凝土層的損傷、利用磁漏攝動(dòng)檢測鋼索、鋼梁和混凝土內部的鋼筋等等。
2、橋梁結構損傷識別技術(shù)
(1)基于振動(dòng)的損傷識別方法
這種技術(shù)的基本本思想是：損傷會(huì )引起結構中物理參數(質(zhì)量、剛度等)的改變，結構的模態(tài)參數(模態(tài)頻率、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼等)隨之發(fā)生改變，根據此改變量即可確定損傷的位置與程度。這種方法在國外稱(chēng)為結構的損傷識別。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，試驗模態(tài)分析與有限元分析相結合的方法，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(lái)構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(wú)損傷系統的振動(dòng)測量數據來(lái)訓練網(wǎng)絡(luò )。用適當的學(xué)習方法確定網(wǎng)絡(luò )的參數：然后將系統的輸入數據送入網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )就有對應的輸出，如果學(xué)習過(guò)程是成功的，當系統特性無(wú)變化時(shí)，系統的輸出和網(wǎng)絡(luò )的輸出應該吻合：相反，當系統有損傷時(shí)，系統的輸出和網(wǎng)絡(luò )的輸出就有一個(gè)差異，這個(gè)差異就是損傷的一種測度。
四、結語(yǔ)
總之，隨著(zhù)新材料、新工藝、新結構形式的采用增多，橋梁病害的不斷出現，我國的橋梁很多都需要檢測。橋梁檢測技術(shù)也應該相應發(fā)展，工作人員要有豐富的實(shí)際現場(chǎng)經(jīng)驗，而且同時(shí)需要堅實(shí)的理論基礎作為指導。只有把理論和實(shí)際充分結合起來(lái)，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(mǎn)意的數據，也只有這樣才有可能做出準確的評估。
1、橋梁健康狀況檢測的主要因素
橋梁在長(cháng)期的使用過(guò)程中難免會(huì )發(fā)生各種結構損傷，損傷的原因可能是使用、維護不當、車(chē)禍事故等人為因素，也可能是地震、風(fēng)暴等自然災害。此外，某些要道上的交通量大大高于預測流量也加劇了橋梁結構的自然老化。這些因素均導致了橋梁承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運營(yíng)的安全。
(1)缺乏設計、施工資料的橋梁：
(2)施工質(zhì)量較差，不符合設計要求的橋梁：
(3)橋梁竣工經(jīng)過(guò)運營(yíng)一段時(shí)間后發(fā)現較嚴重的病害，影響其承載能力：
(4)橋梁施工質(zhì)量較好，運營(yíng)情況也良好，但希望提高其允許的承載能力：
(5)需要通過(guò)超設計標準的特殊荷載車(chē)輛檢測工作。
3、橋梁檢測的前期準備
3.1資料收集
資料收集的范圍比較廣，不僅僅包括設計資料，還包括施工資料以及有關(guān)的養護、維修加固資料。
3.2外觀(guān)檢查與病害分析
(1)根據受力特征確定調查重點(diǎn)。
(2)按照部位逐一檢查。
(3)內部缺陷檢查。
(4)材料特性調查。
(5)混凝土強度測定。
(6)鋼筋銹蝕的評價(jià)技術(shù)。
(7)結構性能狀況檢測與評價(jià)。
(8)當不能獲得詳細資料時(shí)，驗算結果將不具有可靠的置信度
二、橋梁工程的檢測技術(shù)
1、橋梁基礎檢測
橋梁的基礎檢測技術(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：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(lái)保證檢測數據的真實(shí)有效，在此重點(diǎn)來(lái)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(gè)結構的質(zhì)量評價(jià)的準確性。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、膠結差、強度不足等。取芯過(guò)程中，如遇到鉆進(jìn)速度突然加快，則可能鉆遇斷層、夾層、混凝土嚴重離析層、縮徑層、灌注時(shí)坍落進(jìn)入樁身的砂土等，遇此情況應立即停鉆，測量孔深位置，記錄異常情況后，才可繼續鉆進(jìn)穿過(guò)病害層并取出相應層位的芯樣。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(guò)該缺陷部分，導致不能發(fā)現缺陷，從而留下事故隱患。對此，當施工過(guò)程或無(wú)破損檢測懷疑樁基有此類(lèi)缺陷，就應增加鉆芯孔數。鉆孔位置布置時(shí)可將孔位偏向外側，并按等距離布置三個(gè)鉆孔取芯點(diǎn)，這樣才能比較準確反映此類(lèi)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(lái)避免碰上鋼筋籠后無(wú)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(結構)、沉降(支座以及橋臺)、托工程度(結構)、裂縫(橋面)等各項指標。進(jìn)行靜載試驗時(shí)，最重要的是試驗點(diǎn)的選取。凡是所選取的試驗點(diǎn)，必須是能滿(mǎn)足試驗目的的點(diǎn)，同時(shí)也是具備代表性能的點(diǎn)，試驗點(diǎn)的數量也必須滿(mǎn)足靜載試驗的全部要求。靜載試驗時(shí)，一般檢測位移、應變和裂縫檢測三大類(lèi)。位移測量可用機械儀器測量或電測法進(jìn)行檢測。應變測量通常采用應變片、電阻應變儀、振弦式應變計、鋼筋應力計等進(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(huì )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，即梁的結構荷載處發(fā)生的形變。按照靜載檢測規范，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(shí)，主體檢測的是橋梁上面結構的承載能力，在一定面積作用下測量其截面應力以及變形情況。當在檢測常年使用的老式橋梁時(shí)，靜載試驗主要檢測的指標是裂縫，彎度、應變程度以及抗壓拉程度。
3、動(dòng)載檢測技術(shù)
橋梁動(dòng)載檢測技術(shù)是為了滿(mǎn)足橋梁工程使用性能的需要，應用計算機模擬探析和實(shí)際檢測相互融合的科學(xué)方法，也是橋梁檢測技術(shù)水準的具體體現之一， 它為橋梁今后運行性能和動(dòng)力承載能力提供實(shí)質(zhì)上的依據。橋梁工程動(dòng)載檢測的內容包括橋梁結構動(dòng)載性能以及結構動(dòng)載響應兩個(gè)方面，其檢測的對象表征的是結構動(dòng)載效果最優(yōu)構建應力和變形的控制面。測試傳感器、信號放大器、光線(xiàn)示波器、磁帶記錄儀和數字信號處理機是動(dòng)載試驗的測試的常見(jiàn)儀器。根據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。具體而言，動(dòng)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(dòng)撓度、動(dòng)應力、加速度、沖擊系數的測試。前者為動(dòng)力特性參數，后者為動(dòng)力響應測試。實(shí)踐證明，對橋梁進(jìn)行動(dòng)載檢測，是基于橋梁結構動(dòng)力特性來(lái)研究的。中交路橋科技有限公司，專(zhuān)業(yè)從事橋梁工程動(dòng)靜載荷試驗，有很多豐富的經(jīng)驗，可隨時(shí)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(wú)損傷檢測技術(shù)
近年來(lái)，無(wú)損檢測技術(shù)相對多的應用于橋梁檢測，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用于橋梁檢測，如利用相干激光雷達測試橋粱下部結構的撓度，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(cháng)遠紅外成像榆測橋梁混凝土層的損傷、利用磁漏攝動(dòng)檢測鋼索、鋼梁和混凝土內部的鋼筋等等。
2、橋梁結構損傷識別技術(shù)
(1)基于振動(dòng)的損傷識別方法
這種技術(shù)的基本本思想是：損傷會(huì )引起結構中物理參數(質(zhì)量、剛度等)的改變，結構的模態(tài)參數(模態(tài)頻率、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼等)隨之發(fā)生改變，根據此改變量即可確定損傷的位置與程度。這種方法在國外稱(chēng)為結構的損傷識別。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，試驗模態(tài)分析與有限元分析相結合的方法，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(lái)構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(wú)損傷系統的振動(dòng)測量數據來(lái)訓練網(wǎng)絡(luò )。用適當的學(xué)習方法確定網(wǎng)絡(luò )的參數：然后將系統的輸入數據送入網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )就有對應的輸出，如果學(xué)習過(guò)程是成功的，當系統特性無(wú)變化時(shí)，系統的輸出和網(wǎng)絡(luò )的輸出應該吻合：相反，當系統有損傷時(shí)，系統的輸出和網(wǎng)絡(luò )的輸出就有一個(gè)差異，這個(gè)差異就是損傷的一種測度。
四、結語(yǔ)
總之，隨著(zhù)新材料、新工藝、新結構形式的采用增多，橋梁病害的不斷出現，我國的橋梁很多都需要檢測。橋梁檢測技術(shù)也應該相應發(fā)展，工作人員要有豐富的實(shí)際現場(chǎng)經(jīng)驗，而且同時(shí)需要堅實(shí)的理論基礎作為指導。只有把理論和實(shí)際充分結合起來(lái)，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(mǎn)意的數據，也只有這樣才有可能做出準確的評估。
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