桥梁检测技术探讨及其工程实践应用研究

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1、桥梁检测技术探讨及其工程实践应用研究湖南省衡南县农村公路管理所湖南衡阳421001摘要：我国桥梁的发展进入新建和维修加固并举的阶段，而检测技术是对旧有桥梁评估和鉴定的必要前提和依据。基于无损（或微损）检测和结构载荷试验的桥梁结构特性分析与评价是旧有桥梁损伤识别的两种重要方法，其中前者主要钮括外观和材料检测，后者为静载和动载的响应分析。在探讨桥梁检测技术的基础上,对某钢筋混凝土T形梁桥进行无损检和静、动荷载试验，对其结构性能进行全面综合评价，为其养护与维修提供可靠依据，并为同类结构的改造和加固提供借鉴。关键词：桥梁结构

2、，损伤检测，载荷试验，性能评价中图分类号：TU375.2文献标识码：A引言随着我国交通事业的迅速发展，我国的桥梁事业己逐步进入大规模新建和维修加固的并举阶段。旧有桥梁在自然环境和使用环境的长期作用下，通常产生混凝土裂缝与碳化、钢筋锈蚀等诸多的病害与损伤。加之重型车辆和自然灾害的影响，对旧桥的安全性能和结构工作状况的评估与鉴定显得日益重要。据不完全统计，我国现有桥梁约40%己基木达到或接近其设计基准期［1］,因此建立桥梁的检测和评价体系成为相关部门的迫切需求和国内外学者的研究重点，以将重大结构性的安全事故消除于萌芽状态

3、。桥梁同其它土木工程结构相同，其损伤检测与健康诊断主要包括损伤状态识别、损伤定位、损伤程度量化及残余寿命预测四项内容［2］,具体地可分为基于无损（或微损）检测与基于载荷试验的结构性能分析与评价两个层次。1基于无损（或微损）检测的桥梁结构特性分析与评价无损（或微损）检测是指在不（微）破损结构或构件内部状态及其使用性能的前提下，利用各种媒介技术（声波、超声波、电磁波、电场、磁场、光、热、和射线）［3］对结构的表观和材料进行检测和评定。1.1表观检查与材料检测表观检查是对桥梁整体与局部构造几何尺T、结构病害（结构裂缝、结

4、构附属设施病害）等进行检查与量测，其检测项0和要求针对不同的桥型具冇不同的侧重点，以定量反映桥梁当前结构状况和依据相关规范［4】评定桥梁技术等级的要求。材料检测主要包括混凝上的强度等级、裂缝宽度及深度、碳化深度、与耐久性有关的含碱量和氯离子含量，以及钢筋的直径和位置、锈蚀状况、保护层厚度测试等。根据表观检查及材料检测的成果，并结合结构资料，利用Ansys、SAP等有限元分析软件，可对桥梁结构进行承载力分析，实现对其结构性能的评价。1.2常规检查内容与方法混凝土强度通常采用机械（敲击法、冋弹仪法、撞击法、枪击法等）和物

5、理法（共振法、超声波探测仪法）及综合法，而以超声冋弹法为主，必要吋可采取局部破损的钻芯法。一般利用塞尺、手持式读数显微镜、长标距裂缝应变片及千分表引伸仪法检测裂缝的发生的部位、走向、宽度、分布状况以及发展情况。钢筋探测仪及四电极法是检测钢筋位置与锈蚀的通用方法。近年来桥梁无损（或微损）检测技术及测试仪器发展较快，融合电、磁、雷达、数字信号处理等相关学科的高新技术和设备成功研制，如用于桥面板检测的双频带红外线自动温度成像系统和探雷达成像系统，用于裂缝检测的新型超卢波与磁分析仪；测量钢桥中疲劳裂缝的温度成像系统等［5］。

6、此外，数字及图像处理技术亦取得重大进展，如基于GPRS实现桥梁检测远程数据传输［6］和神经网络的应用P］。2基于无载荷试验的桥梁结构特性分析与评价桥梁荷载试验是对桥梁结构工作物一种直接、可靠的测试方法，指将标准设计荷载或其等效荷载施加于实桥结构的指定位置，对实桥结构的应变分布、变形量进行检测，以此对评估结构和实际的承载等级性能。按施加的荷载类型可分为静载实验和动载实验，综合评价结构整体性能。结构损伤的发生必然导致结构性能参数（刚度、阻尼等）的改变，故通过桥梁结构施加荷载（静载或动载），并利用奋关的仪器设备可获得相应的

7、结构响应。根据响分析得到的结构的性能参数的变化特性可对结构性能进行评价，为结构损伤状态的评价提供一种量化的方法，即结构反分析。桥梁结构的损伤识别与评价通过基于结构静态和动态荷载响应两种途径实现，相应得到桥梁结构的静力和动力性能参数。2.1基于结构静态荷载响应的桥梁结构损伤识别与评价混凝土桥梁结构静载试验是按照桥梁的设计荷载等级，根据最不利位置布置静载（通常是载重汽车），或者根据桥梁结构的控制内力确定荷载及K•位置，对桥梁结构进行加载，通过主要截面的静位移、静应变、静转角等桥梁结构荷载响应的测试结果推断桥梁结构在荷载作

8、用下的工作状态和使用能力。一般分为四个阶段，即试验方案的设计与分析阶段，加载与观测阶段，试验资料分析阶段，结构性能分析阶段。基于结构静态响应的损伤以系统识别法最为实用，即通过结构响应（位移、应变或应力等）实测值与理论计算值的对比和模型参数的反复修改，使两者达到可接受的程度（0标函数），获得校验系数η,进而评价结构性能［8］。选取适当的识