橋梁檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

1、    橋梁檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用    黃立浦摘要：橋梁是供道路、渠道、管線、鐵路等跨越山谷、河流或其它交通線使用的建筑物，需要定期進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，排查安全隱患?，F(xiàn)對(duì)橋梁檢測(cè)的基本內(nèi)容進(jìn)行分析，并重點(diǎn)介紹現(xiàn)有的橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用狀況。關(guān)鍵詞：橋梁檢測(cè)；監(jiān)測(cè)技術(shù)；動(dòng)載實(shí)驗(yàn)；靜載實(shí)驗(yàn)一、概述我國(guó)橋梁大多建于20 世紀(jì)6080 年代，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)多為汽-15、汽-20，施工水平和材料工藝致使橋梁的施工質(zhì)量不高。橋梁檢測(cè)是一項(xiàng)專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)復(fù)雜、危險(xiǎn)性高的工作。定期對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，是保證其可以良好運(yùn)營(yíng)的前提。早期對(duì)橋梁檢測(cè)，主要是通過人工目測(cè)

2、檢查、手工記錄打分，來(lái)判定橋梁結(jié)構(gòu)狀況。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量不斷增長(zhǎng)，車輛軸載不斷提高，超載車輛對(duì)橋梁的損壞也愈發(fā)嚴(yán)重。面對(duì)這種嚴(yán)峻的形勢(shì)，原始的手段已不能與之適應(yīng)。工作人員應(yīng)高度重視，加強(qiáng)對(duì)橋梁的認(rèn)識(shí)，牢牢掌握相關(guān)的橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)，還要做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷開發(fā)學(xué)習(xí)新的技術(shù)并加以應(yīng)用。要更準(zhǔn)確判斷橋梁實(shí)際工作狀況，為橋梁加固或大修提供依據(jù)。在橋梁外觀病害檢查的基礎(chǔ)上，有必要進(jìn)行深一步應(yīng)用必要的檢測(cè)儀器、設(shè)備對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)材料的檢測(cè)和荷載試驗(yàn)。二、橋梁檢測(cè)的基本內(nèi)容橋梁檢測(cè)的內(nèi)容一般包含有橋梁外觀檢測(cè)、靜載試驗(yàn)檢測(cè)和動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)三個(gè)方面。（一）橋梁外觀檢測(cè)依據(jù)交通部公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及

3、公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范對(duì)橋梁進(jìn)行外觀病害檢查打分，其目的是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的外觀損壞狀況，有一個(gè)基本的掌握，并根據(jù)橋梁損壞狀況打分、評(píng)定類別，為下一步橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)提供依據(jù)。在橋梁外觀病害檢查的基礎(chǔ)上，對(duì)外觀損壞較嚴(yán)重的橋梁做進(jìn)一步的橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)，其目的是深入了解橋梁結(jié)構(gòu)材料的工作狀態(tài)及潛在的不利影響，并預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，為判斷橋梁耐久性和可靠性提供技術(shù)依據(jù)。（二）橋梁的靜載試驗(yàn)在工程中，對(duì)新建橋梁進(jìn)行竣工驗(yàn)收，或?qū)\(yùn)營(yíng)階段橋梁進(jìn)行承載力的評(píng)定，最直接的方法就是對(duì)目標(biāo)橋梁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，以檢測(cè)橋梁整體受力性能是否滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，它是評(píng)價(jià)橋梁性能最直接和有效的方法4。靜載試驗(yàn)就是往橋梁上加荷，

4、加的同時(shí)進(jìn)行觀察、記錄，當(dāng)加載到最大荷載時(shí)就要看看橋有沒有損壞的傾向，其目的主要是檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法，能直接了解橋梁結(jié)構(gòu)承載情況，從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際的承載能力。靜載試驗(yàn)大體分為三個(gè)階段，即橋梁結(jié)構(gòu)的考察和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)階段，加載試驗(yàn)與觀測(cè)階段，測(cè)試結(jié)構(gòu)的分析與總結(jié)階段5。采用靜載試驗(yàn)評(píng)定橋梁承載能力的方法是目前評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)性能成熟而高效的方法。橋梁靜載試驗(yàn)技術(shù)含量高，所涉及知識(shí)面廣，在進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)必須細(xì)致、認(rèn)真，方能準(zhǔn)確判斷橋梁的工作性能4。（三）橋梁的動(dòng)載試驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)是以承受車輛荷載為主的，車輛荷載對(duì)橋梁的沖擊和振動(dòng)影響，會(huì)使其產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)大于靜

5、力效應(yīng)。在舊橋上，這種動(dòng)力效應(yīng)增大的影響，隨著目前交通量、交通車輛的行駛速度與載重的不斷提高以及橋面系和部分聯(lián)結(jié)構(gòu)件等的損壞，而日趨嚴(yán)重。依據(jù)動(dòng)力荷載試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)橋梁做出評(píng)價(jià)是十分重要的。 動(dòng)載試驗(yàn)的主要測(cè)試項(xiàng)目包括：測(cè)定橋梁的動(dòng)力荷載本身動(dòng)力特性，如荷載大小、方向、頻率等，測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載下的強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)，如振幅、動(dòng)應(yīng)力、沖擊系數(shù)等。三、現(xiàn)有的橋梁檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的學(xué)者經(jīng)過不斷的探索研究，通過大量的橋梁試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)積累，已經(jīng)在橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)方面有了新的進(jìn)展，成功開發(fā)了一些無(wú)損失檢測(cè)技術(shù)，完成了從傳統(tǒng)的半損失檢測(cè)技術(shù)到先進(jìn)的無(wú)損失檢測(cè)技術(shù)的過渡?，F(xiàn)應(yīng)用比較普遍的無(wú)損

6、失檢測(cè)技術(shù)要包括紅外熱像儀檢測(cè)技術(shù)、感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù)、光纖傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)以及無(wú)線電監(jiān)測(cè)技術(shù)這幾種，現(xiàn)一一對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行介紹。（一）橋梁檢測(cè)技術(shù)1、紅外熱像儀檢測(cè)技術(shù)紅外熱像儀檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于預(yù)測(cè)橋面病害，其檢測(cè)原理是利用紅外攝像儀的紅外輻射，測(cè)取到混凝土裂層上的橋面溫度熱點(diǎn)產(chǎn)生的紅外輻射能，最后轉(zhuǎn)化為可視的橋面溫度熱圖象，據(jù)此圖象就可以直觀地了解橋面溫度分布，借助此就可以推測(cè)出混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及表面狀態(tài)。紅外像儀檢測(cè)設(shè)備輕便，響應(yīng)實(shí)時(shí)、快速而穩(wěn)定，可以遠(yuǎn)距離檢測(cè)，是一種非直接接觸檢測(cè)物的檢測(cè)技術(shù)1。2、感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)在橋梁檢測(cè)中應(yīng)用最廣泛，而且對(duì)應(yīng)的感應(yīng)器種類非常多。

7、譬如加速計(jì)感應(yīng)器，主要用于探測(cè)鋼筋的斷裂情況，因?yàn)殇摻顢嗔褧r(shí)，會(huì)瞬間爆發(fā)出巨大能量，產(chǎn)生的應(yīng)力波由里向外傳播，加速計(jì)感應(yīng)器捕捉到這個(gè)應(yīng)力波后，通過分析其到達(dá)的次數(shù)，就可以判定出斷裂狀況并確定斷裂的位置；還有一種位移感應(yīng)器，通過設(shè)置一個(gè)振蕩感應(yīng)器來(lái)監(jiān)測(cè)翼墻位移情況。這些感應(yīng)器大多造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，特別適合大批量應(yīng)用于橋梁檢測(cè)。3、超聲波檢測(cè)技術(shù)超聲波檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于檢測(cè)隱蔽的橋梁樁基。樁基的質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)橋梁的安全，但由于其隱蔽性，如何檢測(cè)其缺陷、測(cè)定其缺陷位置就成了一個(gè)核心問題，超聲波檢測(cè)技術(shù)的開發(fā)解決了這個(gè)難題，其工作原理是超聲波檢測(cè)儀先發(fā)出一系列周期性的電脈沖，這些電脈沖通過

8、發(fā)射換能器轉(zhuǎn)換成超聲脈沖，該超聲脈沖再通過接收換能器最終轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，最后通過統(tǒng)計(jì)分析超聲脈沖在傳播過程中的速率、振波以及主頻率這些數(shù)據(jù)，就可以確定橋梁的樁基是否存在質(zhì)量問題。超聲波檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)單易操作，成本低，速度快，能夠檢測(cè)的深度大，是使用頻率最高的一種橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。（二）橋梁監(jiān)測(cè)技術(shù)1、光纖傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)光纖傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)檢測(cè)，它是一種新興的無(wú)損監(jiān)測(cè)技術(shù)，其在監(jiān)測(cè)中利用了光纖的兩個(gè)特性：光損矢量和光傳輸時(shí)間原理。光纖傳感器可預(yù)埋在混凝土或碳纖維增強(qiáng)塑料中，用于監(jiān)測(cè)應(yīng)力松馳、施工應(yīng)力和動(dòng)荷載應(yīng)力，從而可以推斷出橋梁的結(jié)構(gòu)性能3。2、無(wú)線電監(jiān)測(cè)技術(shù)無(wú)線電監(jiān)測(cè)技術(shù)主

9、要是用于監(jiān)測(cè)控制鋼橋的疲勞損壞。無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備事實(shí)上就是一個(gè)便攜式的使用無(wú)線電遙控技術(shù)的系統(tǒng)，它由數(shù)據(jù)采集、傳感、數(shù)據(jù)加工、傳輸這些獨(dú)立單元組合為一體，通過隨機(jī)布置這些獨(dú)立模塊，就構(gòu)成一個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)彼此之間可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，而且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠收集到的其周圍的數(shù)據(jù)，如橋梁溫度，濕度等。除以上幾種檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)外，還有更多新開發(fā)的檢測(cè)技術(shù)，譬如激光系統(tǒng)、新型傳感器、智能型支座，但因這些技術(shù)還不夠成熟穩(wěn)定，還沒有被廣泛應(yīng)用，在此就不再累贅介紹。四、結(jié)論語(yǔ)總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在橋梁的通行壓力日益增大，時(shí)不時(shí)就有新聞報(bào)道橋梁事故的發(fā)生，一方面是因?yàn)楝F(xiàn)有橋梁的承載能力已跟不上社會(huì)的發(fā)展，另一方面則是因?yàn)橛嘘P(guān)部門對(duì)橋梁檢測(cè)和監(jiān)測(cè)力度不夠。為了避免橋梁事故的頻頻發(fā)生，保證國(guó)家的財(cái)產(chǎn)安全和個(gè)人的生命安全，有關(guān)部門應(yīng)高度重視對(duì)現(xiàn)有橋梁的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和維護(hù)，工作人員