曾　輝

[摘要]在對橋梁檢測技術(shù)的現(xiàn)狀做一個大致介紹的基礎(chǔ)上，去橋梁檢測技術(shù)進行分析評價，并介紹一些橋梁檢測技術(shù)的最新發(fā)展趨勢。

[關(guān)鍵詞]橋梁檢測技術(shù)評價

中圖分類號：TU19文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597(2009)0210086－01

一、橋梁檢測對象、內(nèi)容

需要進行檢測的橋梁原因多種多樣，需要檢測的橋梁類型也不盡相同。橋梁檢測的對象有很大部分是舊橋，許多舊橋難以適應(yīng)新的使用要求，需要進行橋梁健康和使用安全性檢測，對于現(xiàn)行建造的橋梁，由于新工藝、新材料的使用，同時橋梁規(guī)模也越來越大，因此大部分新橋也要求做檢測工作。

二、橋梁評定方法

目前對于橋梁承載力的評定可分為4類：基于病害調(diào)查的經(jīng)驗評定方法，分析計算法，綜合分析法，荷載試驗法。

1．基于病害調(diào)查的經(jīng)驗評定方法此方法的主要依據(jù)是《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》。在橋梁檢查的基礎(chǔ)上，通過對橋梁的技術(shù)狀況及缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢的調(diào)查，弄清出現(xiàn)缺陷和損傷的主要原因，分析和評價既存缺陷及損傷對橋梁質(zhì)量和使用承載能力的影響，并為橋梁維修和加固設(shè)計提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)和依據(jù)。這種方法要求現(xiàn)場檢查人員必須具有豐富的工程經(jīng)驗和專業(yè)知識。

2．分析計算法。這一方法主要根據(jù)實測的材料性能、結(jié)構(gòu)幾何尺寸、支撐條件、外觀缺陷及通行荷載，按照橋梁結(jié)構(gòu)的計算理論來評定承載力，是一種定量了解舊橋承載力的方法，國內(nèi)外學(xué)者作了大量研究工作，許多國家都趨向于以“鑒定系數(shù)”來評價承載力。隨著計算機技術(shù)特別是鋼筋混凝土有限元理論的發(fā)展，有限元計算法引起了各國學(xué)者的重視。編制有限元計算程序或采用通用的有限元分析軟件，用計算機模擬實際橋梁的荷載試驗，計算橋梁的實際承載力，評定步驟如下：(1)橋梁調(diào)查；(2)確定加載形式并劃分單元；(3)分級加載計算；(4)評定承載力。

3．綜合分析法。此方法是在橋梁檢查的基礎(chǔ)上，采用無破損方式測定混凝土強度、混凝土碳化深度、混凝土氯離子含量、混凝土電阻率、鋼筋混凝土保護層厚度和結(jié)構(gòu)混凝土中鋼筋銹蝕狀況，進行折減后的結(jié)構(gòu)承載力驗算，綜合分析計算結(jié)果和結(jié)構(gòu)裂縫等外觀條件，評定結(jié)構(gòu)材料狀況。

4．荷載試驗法。如前所述的基于病害調(diào)查的經(jīng)驗評定法和綜合分析法對于橋梁承載力的初步評定是有效的，特別是對于全線橋梁的總體評價、劃分橋梁類型、確定維修加固的輕重緩急是經(jīng)濟有效的方法。然而，對于重要的大型橋梁，需進一步進行荷載試驗來評定實際的承載能力。荷載試驗方法是在橋梁結(jié)構(gòu)鑒定中應(yīng)用歷史最長的方法。主要優(yōu)點是直觀，較可靠，故多用于新結(jié)構(gòu)的研究和橋梁質(zhì)量的評定。在舊橋的評定中，又多用于橋梁實際工作狀態(tài)不明確情況下的評定和研究工作，以彌補根據(jù)外觀調(diào)查評定和綜合分析評定方法的不足。但是，一般進行荷載試驗要封閉路線，花費的資金較多，耗費時間長，只能對重要的大型橋梁進行荷載試驗。這種荷載試驗是非破壞性的，根據(jù)試驗荷載的作用性質(zhì)，通常分為靜載試驗和動載試驗，前者反映橋梁在靜載作用下的結(jié)構(gòu)工作性能，后者反映橋梁結(jié)構(gòu)的動力性能靜載試驗，通常采用車輛加載方式，測定梁的應(yīng)變、撓度和裂縫，根據(jù)試驗結(jié)果與理論計算值的對比分析，來判斷橋梁的實際承載能力。

三、橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢

橋梁無損傷檢測技術(shù)。傳統(tǒng)的橋梁檢測方法主要依賴于動靜載試驗和檢測人員的現(xiàn)場目測，輔以混凝土硬度實驗、超聲波探測、腐蝕作用實驗等多種檢測手段。進入20世紀(jì)90年代，隨著現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)更是出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢態(tài)，先后涌現(xiàn)出一大批新的檢測方法和檢測手段，使無損檢測技術(shù)向著智能化、快速化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。近年來，致力于橋粱檢涮。研究人員提出了許名成功的方法對橋粱講行非破壞件評估。一些新的方法被廣泛應(yīng)用于橋梁檢測，如利用相干激光雷達測試橋梁下部結(jié)構(gòu)的撓度，利用全息干涉儀和激光斑紋測量橋體表面的變形狀態(tài)，利用雙波長遠紅外成像檢測橋梁混凝土層的損傷，利用磁漏攝動檢測鋼索、鋼梁和混凝土內(nèi)部的鋼筋等等。隨著振動實驗?zāi)B(tài)分析技術(shù)的發(fā)展，運用振動測試數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)動力模型修正理論得到了充分的發(fā)展，為橋梁結(jié)構(gòu)的安全檢測開辟了新的途徑?；谡駝幽B(tài)分析技術(shù)，人們研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)是整體狀態(tài)的一種度量，當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼特性發(fā)生變化時，選用結(jié)構(gòu)振動模態(tài)作為權(quán)數(shù)，對結(jié)構(gòu)損傷前后的模態(tài)變化量進行加權(quán)處理，從而實現(xiàn)對單元損傷的識別和有效定位。

橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)。多年來，許多橋梁工程結(jié)構(gòu)的安全可靠性已成為人們廣泛關(guān)注的問題，橋梁工程結(jié)構(gòu)正朝著高層次、大柔度方向發(fā)展，在風(fēng)載、地震作用下可能產(chǎn)生危險振動；橋梁工程結(jié)構(gòu)的使用年限已接近或超過設(shè)計壽命，產(chǎn)生老化現(xiàn)象；承包商為利潤所驅(qū)動，在施工過程中偷工減料，未能達到設(shè)計要求，致使工程質(zhì)量的安全性產(chǎn)生嚴(yán)重的問題，在我國已有不少悲慘的事故發(fā)生。因此，對橋梁的損傷識別是一個日益引起重視的課題。以下是幾種應(yīng)用較多的橋梁損傷識別方法：(1)基于振動的損傷識別方法。這種技術(shù)的基本思想是：損傷會引起結(jié)構(gòu)中物理參數(shù)(質(zhì)量、剛度等)的改變，結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)(模態(tài)頻率、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼等)隨之發(fā)生改變，根據(jù)此改變量即可確定損傷的位置與程度。這種方法在國外稱為結(jié)構(gòu)的損傷識別。包括：利用頻率變化進行損傷識別，利用振型變化進行損傷識別，基于柔度矩陣的損傷識別，試驗?zāi)B(tài)分析與有限元分析相結(jié)合的方法，殘余力向量損傷識別。(2)小波分析損傷識別法。由于小波分析非常適合分析非平穩(wěn)信號，因此可作為損傷識別中信號處理的較理想的工具，用它來構(gòu)造損傷識別中所需要的特征因子，或直接提取對損傷有用的信息。小波分析在損傷識別中的應(yīng)用是多方面的，如：奇異信號檢測、信噪分離、頻帶分析等。(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識別。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在損傷識別中的基本思路是：首先用無損傷系統(tǒng)的振動測量數(shù)據(jù)來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法確定網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)；然后將系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)送入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就有對應(yīng)的輸出，如果學(xué)習(xí)過程是成功的，當(dāng)系統(tǒng)特性無變化時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出應(yīng)該吻合；相反，當(dāng)系統(tǒng)有損傷時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出就有一個差異，這個差異就是損傷的一種測度。

四、結(jié)語

國內(nèi)外橋梁、土木、機械等各領(lǐng)域的科學(xué)家提出了許多檢測和分析方法進行橋梁的安全性能評估和預(yù)報。隨著計算機和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能將廣泛地運用在各類橋梁結(jié)構(gòu)的檢測試驗和分析上，為橋梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量性能做出更準(zhǔn)確的評價。同時，學(xué)科交叉的現(xiàn)象日益普遍，特別是將一些高新技術(shù)的最新研究成果應(yīng)用于橋梁無損檢測技術(shù)的研究，必將推動該技術(shù)的飛速發(fā)展。