綜述檢測技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用

宋吉偉　鄭志剛

摘 要：隨著橋梁工程的不斷新建，從很大程度上緩解了我國的交通壓力。然而，橋梁隨著使用年限的增長，再加上超載、施工材料質(zhì)量及施工工藝等一系列問題，將很容易出現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)性損傷，從而影響人們的出行安全。為了盡可能的減少質(zhì)量問題的發(fā)生，保證橋梁施工效率及質(zhì)量實現(xiàn)最優(yōu)化，如何科學(xué)合理的選擇及實施相關(guān)檢測技術(shù)是相當(dāng)重要的。筆者給出的一些看法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁檢測技術(shù)；橋梁結(jié)構(gòu)；綜合評價

1 橋梁工程中檢測技術(shù)的重要性

1.1 為橋梁的安全施工提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。在橋梁建設(shè)施工中運用檢測技術(shù)，同時對施工方案與加荷程序做一定調(diào)整，為施工安全與工程質(zhì)量提供真實、可靠、科學(xué)的數(shù)據(jù)，是保證安全施工的關(guān)鍵。例如，在進(jìn)行鋼筋混凝土拱橋施工時，由于主橋拱上結(jié)構(gòu)受力體系需進(jìn)行多次變換，拱肋受力變化狀況較為復(fù)雜，因此施工難度也相應(yīng)較大。雖然設(shè)計時會對施工可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行考慮，但卻很難預(yù)先精確地估計橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀況，所以必須在鋼管合攏后對其上部結(jié)構(gòu)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范的現(xiàn)場檢測，并通過檢測所得結(jié)果相應(yīng)調(diào)整施工中的控制參數(shù)，如果已建結(jié)構(gòu)確已偏離控制目標(biāo)，則應(yīng)迅速對下一階段施工進(jìn)行調(diào)整，以保證結(jié)構(gòu)線性順滑。同時，對橋梁結(jié)構(gòu)實際內(nèi)力分布進(jìn)行監(jiān)控，可保證拱橋處在偏安全的受力范圍之內(nèi)。可見，橋梁施工中檢測技術(shù)是十分重要的，通過檢測取得的科學(xué)、可靠的數(shù)據(jù)，是橋梁質(zhì)量與施工安全的重要保障。

1.2 保證橋梁施工安全，預(yù)防橋梁事故發(fā)生。檢測技術(shù)的運用是保證橋梁建設(shè)施工安全的關(guān)鍵。橋梁施工的檢測體系建立的質(zhì)量直接決定了橋梁在施工中的安全，同時也是影響其后續(xù)使用安全性的重要因素。對數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確采集與及時傳遞，是橋梁施工檢測的重要保障，應(yīng)在施工前建立包括組織體系、技術(shù)體系及協(xié)調(diào)體系在內(nèi)的檢測體系，組織體系負(fù)責(zé)組織施工的進(jìn)行，技術(shù)體系通過對施工中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析，做出施工誤差評價并制定調(diào)整誤差與控制精度的具體措施，協(xié)調(diào)體系則保證信息傳遞的可靠性、準(zhǔn)確性、時效性及暢通性。在檢測體系的作用下，通過具體的檢測手段可獲得施工每個階段橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形，從而全面掌握施工的進(jìn)度及發(fā)展。若在施工中發(fā)現(xiàn)檢測值與設(shè)計值存在較大誤差是，應(yīng)該立即停工，同時進(jìn)行相應(yīng)檢查與原因分析，以防止事故出現(xiàn)而導(dǎo)致的不必要損失。

1.3 積累更多的技術(shù)資料與施工經(jīng)驗。結(jié)合多次施工過程的檢測，積累檢測所得數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)計之初的預(yù)估數(shù)據(jù)，可逐漸積累特定地形條件及相關(guān)因素干擾下實際施工會出現(xiàn)的具體反映，從而為下一次的類似施工環(huán)境施工計劃的制定提供有力依據(jù)。同時利用監(jiān)控與檢測所得數(shù)據(jù)調(diào)整原施工計劃，并在后續(xù)施工中積累檢測所得數(shù)據(jù)的偏差值，從而為施工方案出現(xiàn)偏差的調(diào)整積累了經(jīng)驗。

2 評定橋梁的主要方法

2.1 分析計算法。此方法主要依據(jù)對結(jié)構(gòu)尺寸、材料性能、外觀缺陷及通行荷載等指標(biāo)進(jìn)行實測，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)計算理論對承載力進(jìn)行評定，是對舊橋承載力定量了解的一種方法，國內(nèi)外研究人員開展了大量研究，許多國家都趨向于采用鑒定系數(shù)對承載力進(jìn)行評價。隨著不斷發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)尤其是鋼筋混凝土有限元理論，各國學(xué)者十分重視有限元計算法。編制有限元計算程序或采用通用的有限元分析軟件，橋梁荷載試驗采用計算機(jī)進(jìn)行模擬，對橋梁實際承載力進(jìn)行計算，具體采用以下評定步驟，一是橋梁調(diào)查；二是對加載形式進(jìn)行確定并劃分單元；三是計算采用分級進(jìn)行加載；四是對承載力進(jìn)行評定。

2.2 基于病害調(diào)查經(jīng)驗評定方法。該方法依據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，基于對橋梁的檢查，通過調(diào)查橋梁狀況、缺陷及損傷部位、程度等內(nèi)容，分析產(chǎn)生缺陷及損傷的原因，以實現(xiàn)對缺陷及損傷影響橋梁質(zhì)量的評價，為橋梁加固及維修提供重要依據(jù)，此方法需要檢查人員具有非常豐富的實踐經(jīng)驗。

2.3 綜合分析法。該方法基于橋梁檢查，采用無破損方式對混凝土強(qiáng)度、氯離子含量、電阻率、碳化深度及結(jié)構(gòu)混凝土中鋼筋銹蝕狀況進(jìn)行測定，驗算對結(jié)構(gòu)折減后的承載力，對計算結(jié)果及結(jié)構(gòu)裂縫等進(jìn)行綜合分析，才能對結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行評定。

2.4 荷載試驗法。針對大型橋梁，就要采用荷載試驗對實際承載能力進(jìn)行評定。在橋梁結(jié)構(gòu)鑒定中應(yīng)用時間最長的就是荷載試驗方法，該方法具有直觀可靠的優(yōu)點，因此在新結(jié)構(gòu)研究及評定橋梁質(zhì)量中應(yīng)用較多。評定舊橋時，大部分用于評定橋梁工作狀態(tài)不明的情況，用于對評定外觀調(diào)查與綜合分析評定方法不足的彌補(bǔ)。但在荷載試驗時一般要將路線封閉，花費較多資金，耗費較長時間，因此荷載試驗只能針對大型橋梁進(jìn)行。這種非破壞性荷載試驗，結(jié)合試驗荷載作用性質(zhì)，一般可分為靜載與動載試驗兩種，前者對在靜載作用下橋梁的結(jié)構(gòu)工作性能進(jìn)行客觀反映，后者對橋梁結(jié)構(gòu)動力性能靜載試驗進(jìn)行反映，一般采用車輛加載方式對梁撓度、應(yīng)變及裂縫進(jìn)行測定，對比分析結(jié)合試驗結(jié)果與理論計算值，對橋梁實際承載力進(jìn)行判斷。

3 檢測技術(shù)在橋梁工程中的具體應(yīng)用

3.1 橋梁檢測中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。在橋梁檢測的具體過程中，難以隨時了解橋梁受力情況，這不只是耗費較多的人力、物力，還在測量中因測量人員存在的技術(shù)差異及繁重工作導(dǎo)致的疲勞，一定會在檢測結(jié)果中引人人為誤差。若BP 模型采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行構(gòu)造，映射關(guān)系可建立在橋梁結(jié)構(gòu)受力之間，在橋梁實際檢測過程中，只需實地檢測部分橋索受力情況，利用BP 模型的映射，就能獲得其余的橋索受力值。

3.2 基于GPRS 實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸橋梁檢測數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程監(jiān)測在早期主要利用專用網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備現(xiàn)場與控制中心，狀態(tài)信息由傳感器進(jìn)行采集，遵循協(xié)議向控制中心進(jìn)行傳送。此方式自成系統(tǒng)具有傳送數(shù)據(jù)迅速安全的優(yōu)點，不足之處主要在于通信線路需要單獨進(jìn)行布設(shè)，在距離較遠(yuǎn)時，使工程建設(shè)成本明顯增大。隨著不斷發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及日臻完善的公用通信網(wǎng)絡(luò)，采用GPRS 實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸已逐漸成為傳遞信息十分便捷的手段而作為遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

3.3 橋梁檢測中光纖應(yīng)變傳感器測試系統(tǒng)的應(yīng)用 。在橋梁檢測中一般采用應(yīng)變片電測技術(shù)作為無損檢測方法，但測試常規(guī)電阻應(yīng)變片的結(jié)果受溫濕度、導(dǎo)線長度等環(huán)境因素的影響。光纖傳感器是近年來發(fā)展起來的新型傳感器，因其體積小、非導(dǎo)電、抗電磁干擾強(qiáng)等優(yōu)點明顯，并可實時多點測量一維連續(xù)空間，所以可對發(fā)電機(jī)組、智能大廈等很多設(shè)備或物體實施實時多點監(jiān)測。

3.4 橋梁檢測中數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用 。近年來，在測量領(lǐng)域中逐漸形成圖像測量技術(shù)這一新的測量技術(shù)。圖像測量就是對被測對象進(jìn)行測量時，將圖像作為檢測和信息傳遞的有效手段或利用載體的測量方法，主要將有用的信號從圖像中提取出來。避免人工檢測中的低效、環(huán)境局限性大、緩慢、重復(fù)可比性差等不足。尤其是對于檢測人員觸及范圍外的情況，采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行量測，具有較大的難度與危險性，還容易出現(xiàn)測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的情況。

4 結(jié)語

綜上所述，橋梁工程中的檢測技術(shù)不僅與其自身的使用壽命及人們的人生安全有著直接性的影響，同時對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重大的影響，因此，橋梁建設(shè)中的檢測技術(shù)是十分重要的，它關(guān)系到我國的民生發(fā)展，影響著人民的生活水平。在新時代的背景下，我們更需對橋梁檢測技術(shù)引以重視，從而促進(jìn)橋梁施工質(zhì)量的有效提高，更好地造福于社會。