橋梁檢測(cè)和狀態(tài)評(píng)估研究

摘 要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路運(yùn)輸量急劇增加，使得橋梁上的車輛動(dòng)力作用加劇，從而將對(duì)橋梁承載力和使用壽命產(chǎn)生不利影響。目前，我國(guó)的橋梁普遍具有一些先天弱點(diǎn)導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)老化現(xiàn)象，這就需要對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)，建立合適的狀態(tài)評(píng)估方法，明確橋梁檢測(cè)與狀態(tài)評(píng)估的依據(jù)與內(nèi)容，從而確保車輛運(yùn)行安全和充分發(fā)揮橋梁自身的功能。本文主要研究了橋梁檢測(cè)與狀態(tài)評(píng)估方面的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞 橋梁；檢測(cè)；狀態(tài)評(píng)估

中圖分類號(hào) U446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-（2012）112-0146-01

橋梁由于長(zhǎng)期受車輛、風(fēng)等動(dòng)荷載的作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞，加上環(huán)境災(zāi)害和材料老化等因素的聯(lián)合作用，使橋梁容易出現(xiàn)各種缺陷，從而影響橋梁的正常使用，如果任其發(fā)展，將給橋梁的安全使用帶來(lái)巨大的隱患。近年來(lái)，橋梁的檢測(cè)評(píng)估工作越來(lái)越受到重視，各級(jí)管理部門均按照規(guī)范要求對(duì)橋梁進(jìn)行定期檢測(cè)和評(píng)估，橋梁的準(zhǔn)確評(píng)估以檢測(cè)為基礎(chǔ)，檢測(cè)是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的工作，需要掌握第一手的資料，對(duì)橋梁的病害情況有全面細(xì)致的了解才能進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，否則會(huì)導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果的偏差甚至錯(cuò)誤，直接影響橋梁的安全或造成社會(huì)資源的浪費(fèi)。因此，必須對(duì)橋梁進(jìn)行定期的檢測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的缺陷或者損傷，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、適用性與耐久性。

1 橋梁檢測(cè)和狀態(tài)評(píng)估的內(nèi)容

1.1 橋梁檢測(cè)

我國(guó)橋梁檢測(cè)的內(nèi)容主要可以分為三大類：1）結(jié)構(gòu)檢測(cè)。對(duì)橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)，首先要進(jìn)行靜力試驗(yàn)和荷載試驗(yàn)來(lái)獲得測(cè)試需要的主要數(shù)據(jù)；其次進(jìn)行動(dòng)力試驗(yàn)，其是橋梁檢測(cè)工作中的重要環(huán)節(jié)，其對(duì)橋梁使用狀況和承載力的評(píng)價(jià)提供了重要的數(shù)據(jù)參數(shù)。其主要包括測(cè)試動(dòng)載試驗(yàn)的儀器、橋梁動(dòng)載試驗(yàn)的激振方法、動(dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及評(píng)定三個(gè)步驟。2）外觀檢查。外觀檢查按檢測(cè)對(duì)象分為：混凝土碳化深度的檢查、裂縫的檢查、鋼筋銹蝕的檢查、混凝土強(qiáng)度的檢查、鋼筋分布的檢查和混凝土保護(hù)層厚度的檢查以等；按橋梁的構(gòu)件可分為：橋梁上部結(jié)構(gòu)檢查、橋面系的外觀檢查、支座的檢查、墩臺(tái)基礎(chǔ)的檢查、墩臺(tái)的檢查。3）材料檢測(cè)。橋梁的材料檢測(cè)主要分為：混凝土強(qiáng)度測(cè)定、鋼筋銹蝕直接評(píng)價(jià)技術(shù)、鋼筋銹蝕間接評(píng)定技術(shù)。

1.2 橋梁狀態(tài)評(píng)估

橋梁狀態(tài)評(píng)估是指利用特定信息來(lái)分析橋梁可靠性和橋梁的水平可靠性而做出相應(yīng)工程決策的過(guò)程。在實(shí)際狀態(tài)評(píng)估過(guò)程中，橋梁狀態(tài)評(píng)估主要可以非為兩大類：一類是以狀態(tài)評(píng)價(jià)為主的綜合評(píng)價(jià)方法；一類是以承載能力評(píng)價(jià)為主的方法。在大型橋梁評(píng)估研究中，經(jīng)常采用綜合評(píng)價(jià)的方法對(duì)大型橋梁的安全性做出科學(xué)、可靠的評(píng)價(jià)。在中小橋梁的狀態(tài)評(píng)估中，一般采用定期或不定期的檢測(cè)手段對(duì)橋梁做出可靠的評(píng)價(jià)。

2 我國(guó)傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)和狀態(tài)評(píng)估

傳統(tǒng)上，我國(guó)采用人工目測(cè)檢查或借助于便攜式儀器測(cè)量得到的信息對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。傳統(tǒng)橋梁檢測(cè)和評(píng)估有很大的不足，主要表現(xiàn)在：1）主觀性強(qiáng)，難于量化；2）需要大量人力、物力并有諸多檢查盲點(diǎn)；3）影響正常交通運(yùn)行；4）人工檢查以單一構(gòu)件為對(duì)象，缺少整體性；5）周期長(zhǎng)，時(shí)效性差。

3 現(xiàn)代橋梁監(jiān)測(cè)和狀態(tài)評(píng)估

目前，我國(guó)建立和發(fā)展橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)，用以監(jiān)測(cè)和評(píng)估運(yùn)營(yíng)期間橋梁的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)承載力和耐久能力等。通過(guò)建立一個(gè)穩(wěn)定高效、技術(shù)先進(jìn)的橋梁健康監(jiān)測(cè)和安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)，有利于提升橋梁工程的設(shè)計(jì)、施工和管理水平?，F(xiàn)代的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合了多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，例如現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)管理方法、信號(hào)分析與處理技術(shù)、預(yù)測(cè)技術(shù)及橋梁結(jié)構(gòu)分析理論等，極大地拓展了橋梁的檢測(cè)領(lǐng)域，提高了橋梁狀態(tài)評(píng)估的可靠性。橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能包括：1）提供橋梁定期維修養(yǎng)護(hù)所需要的信息；2）監(jiān)測(cè)橋梁的運(yùn)營(yíng)狀況和結(jié)構(gòu)安全；3）檢驗(yàn)橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)假定的準(zhǔn)確性和可靠性。

4 橋梁檢測(cè)和狀態(tài)評(píng)估存在的問(wèn)題

目前，我國(guó)橋梁檢測(cè)存在的問(wèn)題主要有：1）檢測(cè)儀器設(shè)備落后。對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)具有耗時(shí)長(zhǎng)、檢測(cè)復(fù)雜、工作量大、技術(shù)要求高、費(fèi)用高等特點(diǎn)，甚至還有一些檢測(cè)項(xiàng)目必須中斷交通進(jìn)行，造成交通不便。2）橋梁檢測(cè)的主要手段仍是目測(cè)，橋梁檢測(cè)技術(shù)落后，評(píng)估采用專家評(píng)分方法，不能客觀準(zhǔn)確反映橋梁的實(shí)際情況。3）沒(méi)有充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最新成果和理論。橋梁狀態(tài)評(píng)估存在的問(wèn)題有：1）橋梁的安全性受到很多因素的影響，主要可以分為兩類：先天因素和荷載作用；管理養(yǎng)護(hù)、自然環(huán)境等后天因素。2）影響橋梁的這些因素由于之間的相互作用，可能損壞橋梁，其中可以定量表示的部分由于量綱不一樣，難以歸一化。3）由于橋梁狀態(tài)評(píng)估不過(guò)關(guān)的橋梁認(rèn)仍在使用中，增加了橋梁使用的危險(xiǎn)性。

5 發(fā)展趨勢(shì)

5.1 橋梁檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)

傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)技術(shù)主要分為靜力檢測(cè)和表觀檢測(cè)兩類，它們都有一定的局限性。目前，隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，橋梁檢測(cè)技術(shù)由靜力檢測(cè)逐漸過(guò)渡為動(dòng)力檢測(cè)，橋梁狀態(tài)檢測(cè)中逐漸引入一些技術(shù)分高的檢測(cè)手段，例如將振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)作為一種常規(guī)的檢測(cè)手段，而不是特殊檢測(cè)手段。今后橋梁檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)是：1）開(kāi)發(fā)高效、高精度的測(cè)量?jī)x器；2）研制和開(kāi)發(fā)高技術(shù)的儀器和設(shè)備；3）明確橋梁狀態(tài)指標(biāo)與表觀檢測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)方式；4）分析與測(cè)試技術(shù)的集成；5）靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)與動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合。

5.2 橋梁評(píng)估的發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者越來(lái)越重視橋梁的評(píng)估工作，并在橋梁的評(píng)估方面作了大量的研究，特別是在橋梁的結(jié)構(gòu)損傷、承載能力評(píng)估和構(gòu)件疲勞等方面取得一定的進(jìn)展。但是，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者的研究成果大多是關(guān)于中小型橋梁的構(gòu)件檢測(cè)與單獨(dú)評(píng)價(jià)，以及橋梁維修和管理方面，對(duì)于大型橋梁的評(píng)估的研究較少。由于對(duì)大型橋梁進(jìn)行評(píng)估具有一定的復(fù)雜性，加上現(xiàn)有的各種評(píng)價(jià)方法在理論上均有一定的局限性，單純應(yīng)用某一種方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，很難保證評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。因此，今后橋梁評(píng)估的主要方向是針對(duì)大型橋梁，改進(jìn)各評(píng)價(jià)理論的缺陷，探討綜合多種評(píng)價(jià)理論進(jìn)行評(píng)價(jià)的可行性。現(xiàn)代大型橋梁管理系統(tǒng)要求具備多種功能，我們可以同時(shí)采用多種方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，開(kāi)發(fā)具有評(píng)價(jià)功能的專家系統(tǒng)，從而提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。

6 結(jié)論

綜上所述，橋梁檢測(cè)與狀態(tài)評(píng)估是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，是保證橋梁安全運(yùn)營(yíng)的重要手段。在實(shí)踐中，應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格履行規(guī)范要求，采用合理的檢測(cè)和狀態(tài)評(píng)估方法，確保橋梁結(jié)構(gòu)的使用安全性。橋梁工程領(lǐng)域越來(lái)越重視橋梁的安全性能檢測(cè)和狀態(tài)評(píng)估工作，橋梁工程的重點(diǎn)也逐步向橋梁的養(yǎng)護(hù)維修、加固改造和鑒定評(píng)價(jià)方面發(fā)展。在橋梁檢測(cè)與狀態(tài)評(píng)估中，必須發(fā)揮現(xiàn)代安全維護(hù)技術(shù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，進(jìn)一步完善常規(guī)人工監(jiān)控，建立與智能技術(shù)相結(jié)合的橋梁運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)橋梁的現(xiàn)代化管理。

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