淺析橋梁檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

連小琳

石家莊市道橋管理處 河北 石家莊 050000

前言

橋梁作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾獦屑~之一，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于氣候變化、自然災(zāi)害的影響，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，此外，隨著我國(guó)交通建設(shè)的不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸量不斷增大，行車(chē)密度增加，行車(chē)荷載增加，加速橋梁結(jié)構(gòu)老化，降低了橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力，甚至影響運(yùn)營(yíng)安全,由此而引起的一系列問(wèn)題，這些問(wèn)題的解決都需要進(jìn)行維修、改造和加固，只有不斷提升橋梁的檢測(cè)技術(shù)，并應(yīng)用于橋梁的檢測(cè)與維護(hù)中，才能增強(qiáng)橋梁安全。

1 橋梁檢測(cè)主要內(nèi)容

橋梁檢測(cè)主要分為橋梁表面檢測(cè)、內(nèi)部檢測(cè)以及橋梁承載力荷載檢測(cè)，橋梁表面檢測(cè)主要是對(duì)橋梁外表進(jìn)行分析，確定橋梁基本狀況，當(dāng)橋梁出現(xiàn)問(wèn)題后，要進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)和承載力檢測(cè)，下文將對(duì)檢測(cè)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1.1 橋梁表面性檢查

橋梁表面檢測(cè)主要是以橋梁表面或局部為檢查范圍，例如檢測(cè)橋梁外觀(guān)尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、混凝土碳化程度等，以觀(guān)測(cè)形式得到表面判斷結(jié)果，其主要適用于結(jié)構(gòu)的沒(méi)有重大損害的橋梁。橋梁表面性檢查有著檢查方式快捷、檢查費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但是如果橋梁存在嚴(yán)重隱性病害，會(huì)影響橋梁整體使用壽命，同時(shí)由于是表面性檢查過(guò)多的依賴(lài)于檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)性判斷，所以只能作為橋梁修建與使用年限較短、交通量較小的橋梁適用。目前橋梁表面性檢查儀器的測(cè)量研究方向是用融合電、磁、雷達(dá)、數(shù)字信號(hào)處理等相關(guān)學(xué)科的高技術(shù)成套測(cè)試儀器和設(shè)備[1]。

1.2 橋梁局部檢測(cè)

橋梁局部檢測(cè)的方法是一種基礎(chǔ)檢測(cè)方法，這一檢測(cè)方法能夠獲得對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)局部損傷和缺陷的初步認(rèn)識(shí)。橋梁局部檢測(cè)方法主要是進(jìn)行人工目測(cè)或是通過(guò)一些專(zhuān)門(mén)檢測(cè)儀器進(jìn)行。橋梁局部檢測(cè)的發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)手段也不斷改進(jìn)。傳統(tǒng)的橋梁局部檢測(cè)技術(shù)有渦流和磁粉，之后由出現(xiàn)了一些比較先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，比如全息攝影和遠(yuǎn)紅外熱象等。

1.3 橋梁承載力的荷載檢測(cè)

橋梁承載力的荷載檢測(cè)包括靜態(tài)荷載和動(dòng)態(tài)荷載兩個(gè)方面。靜載試驗(yàn)檢測(cè)方法主要是通過(guò)靜載實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，測(cè)得橋梁結(jié)構(gòu)相關(guān)性能參數(shù)，以確定橋梁自身狀況。在橋梁承載力靜態(tài)荷載檢測(cè)中，每跨內(nèi)至少要設(shè)置3個(gè)橋梁承載靜態(tài)荷載點(diǎn)。參照撓曲度值、支座變形下沉值在實(shí)際測(cè)量得到這些主要參數(shù)后，就能測(cè)算出橋梁主要截面的豎向撓度、橋梁主要截面的側(cè)向撓度和橋梁主要截面的扭轉(zhuǎn)變形。在靜態(tài)荷載實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在加載完成過(guò)程中如果發(fā)生橋梁控制截面變形、應(yīng)力縫擴(kuò)展時(shí)應(yīng)馬上停止加載，同時(shí)注意觀(guān)察應(yīng)力縫擴(kuò)展情況，馬上撤離儀器和人員。當(dāng)撤離儀器和人員后，要同時(shí)觀(guān)察在沒(méi)有靜態(tài)荷載下的橋梁剩余變形情況。同時(shí)對(duì)照觀(guān)察支座變形情況，綜合所有橋梁靜載數(shù)據(jù)確認(rèn)橋梁狀況。

動(dòng)力荷載實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能和車(chē)輛荷載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的損傷，橋梁動(dòng)力荷載實(shí)驗(yàn)具有一定的特殊性，其主要是通過(guò)動(dòng)態(tài)荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)本身對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)，以及這種響應(yīng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的破壞。橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力性荷載實(shí)驗(yàn)的主要目的是：測(cè)定引起橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)的作用力的主要數(shù)值大小與動(dòng)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)頻率和作用規(guī)律等主要方面；測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能及其特性，固有的振動(dòng)頻率等主要數(shù)值；測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)荷載作用下的被動(dòng)性振動(dòng)響應(yīng)范圍，振動(dòng)性應(yīng)力的大小和其他主要性能作用[2]。

2 橋梁檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

2.1 橋梁無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)

隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，橋梁檢測(cè)技術(shù)也有了突破性地發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)橋梁檢測(cè)方法和手段不斷更新。傳統(tǒng)橋梁檢測(cè)技術(shù)，對(duì)人的依賴(lài)性較強(qiáng)，現(xiàn)代傳感技術(shù)與通信技術(shù)的出現(xiàn)，使橋梁檢測(cè)技術(shù)逐漸趨于智能化。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)得益于現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，全新的檢測(cè)方法為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展注入了活力，加快了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)化、智能化、快速化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

近年來(lái)，對(duì)于如何減少橋梁檢測(cè)誤差，研究人員提出了許多有效的方法，并在實(shí)踐中取得顯著的效果，在橋梁檢測(cè)過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用。例如研究人員設(shè)計(jì)的應(yīng)用激光雷達(dá)對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)的撓度進(jìn)行檢測(cè)，極大地降低了對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的損傷；再比如在檢測(cè)橋梁鋼索、鋼梁時(shí)運(yùn)用的磁漏手段，這些先進(jìn)的手段極大地降低了橋梁檢測(cè)損傷，使得我國(guó)的橋梁檢測(cè)技術(shù)提升了一個(gè)層次。

2.2 橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)

橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)是比較先進(jìn)的橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)，這一技術(shù)可以通過(guò)多種方法識(shí)別橋梁結(jié)構(gòu)的損傷，下文主要介紹小波分析損傷識(shí)別法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識(shí)別法。小波分析可以分析非平穩(wěn)信號(hào)，因此，其可以準(zhǔn)確識(shí)別損傷信號(hào)，進(jìn)而識(shí)別損傷中的特征因子或直接提取損傷數(shù)據(jù)。小波分析在橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別中應(yīng)用較為廣泛，例如信噪分離、奇異信號(hào)檢測(cè)等；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識(shí)別法，主要通過(guò)無(wú)損傷系統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，并確定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。然后將橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)會(huì)輸出相關(guān)數(shù)據(jù)，如果橋梁整體狀況出現(xiàn)穩(wěn)定或者達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)應(yīng)吻合。相反如果輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)存在差異，那么則會(huì)判定橋梁結(jié)構(gòu)受損，并根據(jù)差異的不同，判定橋梁結(jié)構(gòu)受損的程度[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

橋梁是公路建設(shè)中重要組成部分，其起著跨越地面障礙的作用，在長(zhǎng)期運(yùn)行中會(huì)受外界因素影響出現(xiàn)損傷，影響橋梁本身和及交通通行安全。因此，必須要進(jìn)一步落實(shí)橋梁檢測(cè)技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)不斷開(kāi)發(fā)新型檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)依托于現(xiàn)今的信息技術(shù)，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)等加以完善，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁工程的量化檢測(cè)，在為橋梁加固修復(fù)提供參考依據(jù)的同時(shí)，促進(jìn)我國(guó)橋梁工程技術(shù)的全面發(fā)展。

[1]甘小龍.橋梁檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與前景[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2017,(26):91.

[2]李承霖.關(guān)于橋梁檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)述[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2017,(06):83.

[3]楊怡.橋梁檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)述[J].四川水泥,2015,(06):329.