桥梁工程检测技术研究

　　[摘要]在对桥梁检测技术的现状做一个大致介绍的基础上，去桥梁检测技术进行分析评价，并介绍一些桥梁检测技术的最新发展趋势。[关键词]桥梁检测技术评价

　　中图分类号：TU19文献标识码：A文章编号：1671－7597(2009)0210086－01

　　一、桥梁检测对象、内容

　　需要进行检测的桥梁原因多种多样，需要检测的桥梁类型也不尽相同。桥梁检测的对象有很大部分是旧桥，许多旧桥难以适应新的使用要求，需要进行桥梁健康和使用安全性检测，对于现行建造的桥梁，由于新工艺、新材料的使用，同时桥梁规模也越来越大，因此大部分新桥也要求做检测工作。

　　二、桥梁评定方法

　　目前对于桥梁承载力的评定可分为4类：基于病害调查的经验评定方法，分析计算法，综合分析法，荷载试验法。

　　1．基于病害调查的经验评定方法此方法的主要依据是《公路养护技术规范》。在桥梁检查的基础上，通过对桥梁的技术状况及缺陷和损伤的性质、部位、严重程度和发展趋势的调查，弄清出现缺陷和损伤的主要原因，分析和评价既存缺陷及损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响，并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。这种方法要求现场检查人员必须具有丰富的工程经验和专业知识。

　　2．分析计算法。这一方法主要根据实测的材料性能、结构几何尺寸、支撑条件、外观缺陷及通行荷载，按照桥梁结构的计算理论来评定承载力，是一种定量了解旧桥承载力的方法，国内外学者作了大量研究工作，许多国家都趋向于以“鉴定系数”来评价承载力。随着计算机技术特别是钢筋混凝土有限元理论的发展，有限元计算法引起了各国学者的重视。编制有限元计算程序或采用通用的有限元分析软件，用计算机模拟实际桥梁的荷载试验，计算桥梁的实际承载力，评定步骤如下：(1)桥梁调查；(2)确定加载形式并划分单元；(3)分级加载计算；(4)评定承载力。

　　3．综合分析法。此方法是在桥梁检查的基础上，采用无破损方式测定混凝土强度、混凝土碳化深度、混凝土氯离子含量、混凝土电阻率、钢筋混凝土保护层厚度和结构混凝土中钢筋锈蚀状况，进行折减后的结构承载力验算，综合分析计算结果和结构裂缝等外观条件，评定结构材料状况。

　　4．荷载试验法。如前所述的基于病害调查的经验评定法和综合分析法对于桥梁承载力的初步评定是有效的，特别是对于全线桥梁的总体评价、划分桥梁类型、确定维修加固的轻重缓急是经济有效的方法。然而，对于重要的大型桥梁，需进一步进行荷载试验来评定实际的承载能力。荷载试验方法是在桥梁结构鉴定中应用历史最长的方法。主要优点是直观，较可靠，故多用于新结构的研究和桥梁质量的评定。在旧桥的评定中，又多用于桥梁实际工作状态不明确情况下的评定和研究工作，以弥补根据外观调查评定和综合分析评定方法的不足。但是，一般进行荷载试验要封闭路线，花费的资金较多，耗费时间长，只能对重要的大型桥梁进行荷载试验。这种荷载试验是非破坏性的，根据试验荷载的作用性质，通常分为静载试验和动载试验，前者反映桥梁在静载作用下的结构工作性能，后者反映桥梁结构的动力性能静载试验，通常采用车辆加载方式，测定梁的应变、挠度和裂缝，根据试验结果与理论计算值的对比分析，来判断桥梁的实际承载能力。

　　三、桥梁检测技术的发展趋势

　　桥梁无损伤检测技术。传统的桥梁检测方法主要依赖于动静载试验和检测人员的现场目测，辅以混凝土硬度实验、超声波探测、腐蚀作用实验等多种检测手段。进入20世纪90年代，随着现代传感与通信技术的发展，无损检测技术更是出现了前所未有的发展势态，先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段，使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。近年来，致力于桥粱检涮。研究人员提出了许名成功的方法对桥粱讲行非破坏件评估。一些新的方法被广泛应用于桥梁检测，如利用相干激光雷达测试桥梁下部结构的挠度，利用全息干涉仪和激光斑纹测量桥体表面的变形状态，利用双波长远红外成像检测桥梁混凝土层的损伤，利用磁漏摄动检测钢索、钢梁和混凝土内部的钢筋等等。随着振动实验模态分析技术的发展，运用振动测试数据进行结构动力模型修正理论得到了充分的发展，为桥梁结构的安全检测开辟了新的途径。基于振动模态分析技术，人们研究发现，结构的动力响应是整体状态的一种度量，当结构的质量、刚度和阻尼特性发生变化时，选用结构振动模态作为权数，对结构损伤前后的模态变化量进行加权处理，从而实现对单元损伤的识别和有效定位。

　　桥梁结构损伤识别技术。多年来，许多桥梁工程结构的安全可靠性已成为人们广泛关注的问题，桥梁工程结构正朝着高层次、大柔度方向发展，在风载、地震作用下可能产生危险振动；桥梁工程结构的使用年限已接近或超过设计寿命，产生老化现象；承包商为利润所驱动，在施工过程中偷工减料，未能达到设计要求，致使工程质量的安全性产生严重的问题，在我国已有不少悲惨的事故发生。因此，对桥梁的损伤识别是一个日益引起重视的课题。以下是几种应用较多的桥梁损伤识别方法：(1)基于振动的损伤识别方法。这种技术的基本思想是：损伤会引起结构中物理参数(质量、刚度等)的改变，结构的模态参数(模态频率、模态振型、模态阻尼等)随之发生改变，根据此改变量即可确定损伤的位置与程度。这种方法在国外称为结构的损伤识别。包括：利用频率变化进行损伤识别，利用振型变化进行损伤识别，基于柔度矩阵的损伤识别，试验模态分析与有限元分析相结合的方法，残余力向量损伤识别。(2)小波分析损伤识别法。由于小波分析非常适合分析非平稳信号，因此可作为损伤识别中信号处理的较理想的工具，用它来构造损伤识别中所需要的特征因子，或直接提取对损伤有用的信息。小波分析在损伤识别中的应用是多方面的，如：奇异信号检测、信噪分离、频带分析等。(3)神经网络损伤识别。神经网络在损伤识别中的基本思路是：首先用无损伤系统的振动测量数据来训练网络，用适当的学习方法确定网络的参数；然后将系统的输入数据送入网络，网络就有对应的输出，如果学习过程是成功的，当系统特性无变化时，系统的输出和网络的输出应该吻合；相反，当系统有损伤时，系统的输出和网络的输出就有一个差异，这个差异就是损伤的一种测度。

　　四、结语

　　国内外桥梁、土木、机械等各领域的科学家提出了许多检测和分析方法进行桥梁的安全性能评估和预报。随着计算机和科学技术的快速发展，人工智能将广泛地运用在各类桥梁结构的检测试验和分析上，为桥梁结构的施工质量性能做出更准确的评价。同时，学科交叉的现象日益普遍，特别是将一些高新技术的最新研究成果应用于桥梁无损检测技术的研究，必将推动该技术的飞速发展。