橋梁工程檢測技術分析

鐘運明，楊承玉

(江西公路開發總公司梨溫高速公路公司)

1 橋梁工程檢測的方法

1.1 橋梁的靜載試驗

一般而言，橋梁靜載實驗主要用于判斷橋梁結構的工作性能，判斷其最大承載力，檢測橋梁結構的質量、可靠性及安全性，通過驗證橋梁結構的相關理論來完善橋梁結構的施工技術等等。橋梁靜載試驗分為三個階段，即試驗準備階段、加載試驗及觀測階段和分析總結測試結果階段。

在試驗準備階段，首先要綜合考慮以下條件來確定試驗孔(墩、臺)，該孔(或墩)工程質量較差，病害較多;該孔(墩、臺)的計算受力最不利;該孔(墩、臺)搭設腳手架或設置測點時便于操作。確定了試驗孔(墩、臺)之后再進行試驗方案的選定，而試驗方案一般包括試驗目的及測量要求的確定、試驗內容的安排、試驗程序的制定、試驗人員的組織和分工、加載和測量方法的判斷、安全措施的選擇等等。

加載和觀測階段是橋梁靜載試驗的核心，在此階段，要在前期準備充分的基礎上，依據先前制定的試驗方案對橋梁結構施加試驗荷載，在測試儀表的輔助下進行觀測，通常橋梁觀測項目有結構的最大撓度、支座沉降程度、裂縫寬度、結構的最大拉力應力和最大壓力應力、結構整體的變形程度等等，在觀察后取得試驗一系列數據。在試驗的計算分析階段，應做好結構撓度的計算、測點應力的計算、主應力的計算、截面應力的計算、殘余變形值的計算以及荷載橫向分布影響線的計算等等;而在試驗的總結階段則應做好試驗資料的分析整理，為橋體結構強度、剛度、抗裂度的進一步研究奠定基礎。

1.2 橋梁的動載試驗

動載試驗是指采用震蕩方法激起橋跨結構的振動，繼而通過傳感器、放大器和記錄系統記錄下橋梁結構的振型、固有頻率、動力沖擊系數等物理量，判斷橋梁結構的運營性能和整體強度。對于公路實橋的橋梁結構，可以采用讓一輛或多輛滿載重車進行跑車、跳車和剎車試驗來進行檢測;而對鐵路橋的測試則可以采用機車牽引滿載車以不同速度過橋或橋上進行制動的方式。與靜載試驗相比，動載試驗在試驗目的、方法和數據分析等方面均有所不同。動載試驗的試驗目的主要是測定橋梁結構的固有頻率、阻尼特性、振型和結構動力響應等，在測試方法上，主要采用自振法、脈動法等激振方法，通常情況下兩種方法結合起來使用。

1.3 橋梁的混凝土無損檢測技術

常用的混凝土無損檢測技術包括對混凝土強度的無損檢測、對混凝土缺陷的無損檢測及其他性能的無損檢測。

對混凝土強度的無損檢測包括半破損法、非破損法、綜合法等方法。半破損法是指采用鉆芯法、射擊法等方法對構件直接進行局部破壞性試驗，前提是不能影響構件的承載能力。它的特點是直觀性強、可靠性高，缺點是會造成局部損傷，不適用于大面積檢測。與破損法相對應的是非破損法，是指在不對混凝土造成任何局部破壞的前提下，以混凝土強度與某些物理量的相關性為基礎，通過相關關系分析來推測混凝土的強度。它的特點是測試方便、無需花費大量修補費用，但推測結果的可靠性受同測物理量的影響程度較大。綜合法指的是運用兩種或兩種以上無損檢測的方法，從不同的角度測定混凝土的強度，該方法主要依據多項物理參量的測量，在此基礎上建立混凝土強度與這些物理參量的綜合相關關系。

對混凝土缺陷的無損檢測主要包括超聲脈沖回波法、紅外熱譜法、雷達掃描法、聲發射法等方法。混凝土的其他性能主要有含水量、滲水性、密實度、碳化深度、含氯鹽量、受凍層深度、水泥含量等等，而這些都是導致鋼筋銹蝕的因素。

2 橋梁工程檢測技術的發展新趨勢

2.1 橋梁無損傷檢測技術

20 世紀90年代以來，無損檢測技術發展十分迅猛，一大批新的檢測技術和檢測手段如雨后春筍般涌現，推動了無損檢測技術向智能化、系統化、快速化的方向邁進。這些新方法包括用激光雷達測試橋梁結構的下撓度，利用全息干涉儀和激光斑紋測量橋體表面的變形程度，利用磁漏振動檢測混凝土內部的鋼筋，利用雙波長遠紅外線成像檢測橋梁混凝土層的損傷等等。毫無疑問，這些新的檢測方法為橋梁結構的性能檢驗開辟了新的天地。

2.2 橋梁結構損傷識別技術

對橋梁結構損傷的識別一直是近年來各方高度關注的問題。由于多方面原因，許多橋梁并不能保證足夠的安全性和可靠性，造成橋梁坍塌事故頻發，帶來了嚴重的人員傷亡和財產損失。基于振動的損傷識別方法在國外被稱作“結構的損傷識別”，這種方法的基本思想包括利用頻率變化、振型變化進行損傷識別，基于柔度矩陣的損傷識別，基于殘余力向量的損傷識別以及試驗模態分析與有限元分析相結合等等。小波分析損傷識別法主要應用于信號檢測、信噪分離、頻帶分析等方面。由于小波分析適用于分析非平穩信號，因此是損傷識別中信號處理的理想工具。神經網絡損傷識別法的基本思想是利用無損傷系統的振動測量數據來訓練網絡，待確定出網絡的參數之后，將數據送入網絡，相對應的網絡會產生輸出。若系統特性無變化，則表明學習過程是成功的，反之，當系統輸出與網絡輸出不吻合，則表明系統有損傷，差異即為損傷的一種測度。

3 結 語

橋梁工程檢測是檢驗橋梁整體性能的重要手段，由于近年來因橋梁病害引發的重大事故不斷出現，因此加強橋梁檢測可以說迫在眉睫。但橋梁工程檢測是一項復雜而系統的工作，需要把理論與實際相結合，要求每一位工作人員與指揮者相互配合、協同合作。

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