行業(yè)資訊
橋梁工程檢測技術(shù)，越來越先進！
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、維護不當、車禍事故等人為因素，也可能是地震、風暴等自然災害。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(jié)構(gòu)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)計標準的特殊荷載車輛檢測工作。
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(shè)計資料，還包括施工資料以及有關(guān)的養(yǎng)護、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)當不能獲得詳細資料時，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，已有先進的儀器和科學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、灌注時坍落進入樁身的砂土等，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(xù)鉆進穿過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該缺陷部分，導致不能發(fā)現(xiàn)缺陷，從而留下事故隱患。對此，當施工過程或無破損檢測懷疑樁基有此類缺陷，就應增加鉆芯孔數(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，以此來避免碰上鋼筋籠后無法鉆進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。進行靜載試驗時，最重要的是試驗點的選取。凡是所選取的試驗點，必須是能滿足試驗目的的點，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、應變和裂縫檢測三大類。位移測量可用機械儀器測量或電測法進行檢測。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力以及變形情況。當在檢測常年使用的老式橋梁時，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，應用計算機模擬探析和實際檢測相互融合的科學方法，也是橋梁檢測技術(shù)水準的具體體現(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)，后者為動力響應測試。實踐證明，對橋梁進行動載檢測，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)相對多的應用于橋梁檢測，研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進行非破壞性評估。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(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：利用頻率變化進行損傷識別，利用振型變化進行損傷識別，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(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)來訓練網(wǎng)絡(luò)。用適當?shù)膶W習方法確定網(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)就有對應的輸出，如果學習過程是成功的，當系統(tǒng)特性無變化時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出應該吻合：相反，當系統(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)也應該相應發(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。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、維護不當、車禍事故等人為因素，也可能是地震、風暴等自然災害。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(jié)構(gòu)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)計標準的特殊荷載車輛檢測工作。
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(shè)計資料，還包括施工資料以及有關(guān)的養(yǎng)護、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)當不能獲得詳細資料時，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，已有先進的儀器和科學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、灌注時坍落進入樁身的砂土等，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(xù)鉆進穿過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該缺陷部分，導致不能發(fā)現(xiàn)缺陷，從而留下事故隱患。對此，當施工過程或無破損檢測懷疑樁基有此類缺陷，就應增加鉆芯孔數(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，以此來避免碰上鋼筋籠后無法鉆進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。進行靜載試驗時，最重要的是試驗點的選取。凡是所選取的試驗點，必須是能滿足試驗目的的點，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、應變和裂縫檢測三大類。位移測量可用機械儀器測量或電測法進行檢測。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力以及變形情況。當在檢測常年使用的老式橋梁時，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，應用計算機模擬探析和實際檢測相互融合的科學方法，也是橋梁檢測技術(shù)水準的具體體現(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)，后者為動力響應測試。實踐證明，對橋梁進行動載檢測，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)相對多的應用于橋梁檢測，研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進行非破壞性評估。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(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：利用頻率變化進行損傷識別，利用振型變化進行損傷識別，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(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)來訓練網(wǎng)絡(luò)。用適當?shù)膶W習方法確定網(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)就有對應的輸出，如果學習過程是成功的，當系統(tǒng)特性無變化時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出應該吻合：相反，當系統(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)也應該相應發(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。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確的評估。
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