顧超

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及科技的不斷改革創(chuàng)新，國民對于便利安全的交通提出了更高的要求。在這種背景之下，我國橋梁上的車輛動力作用加劇，橋梁的承載力和使用壽命都面臨嚴峻考驗，出現(xiàn)各種橋梁病害，甚至坍塌現(xiàn)象，造成財產(chǎn)上的損失或是生命安全的威脅。因此，需要對橋梁進行定期檢測和狀態(tài)評估，掌握橋梁病害的現(xiàn)狀及動態(tài)發(fā)展規(guī)律，以便保證車輛的安全通行和充分發(fā)揮橋梁自身的功效。橋梁有可能會在很長的一個時間段內(nèi)受到車輛、風(fēng)雨等動荷載的作用而導(dǎo)致橋體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷，再加上不可避免的自然環(huán)境災(zāi)害以及材料老化等問題的共同作用，就很容易使橋梁在使用過程中出現(xiàn)各種隱患，導(dǎo)致橋梁無法正常使用，給人們出行帶來了不便。如果任其發(fā)展，毫不理會，就會給橋梁的安全使用帶來巨大的隱患。本文主要探討了應(yīng)如何進行橋梁檢測與狀態(tài)評估。

關(guān)鍵詞：橋梁檢測;狀態(tài)評估;如何應(yīng)用

1 進行橋梁檢測和狀態(tài)評估的必要性

大多數(shù)橋梁在很長的時間內(nèi)必然會發(fā)生各種不可避免的結(jié)構(gòu)損傷。損傷的原因各不相同，可能是自然災(zāi)害，例如風(fēng)雨、地震海嘯等;當(dāng)然也可能是人為因素，不遵守相應(yīng)的法律法規(guī)，在橋梁之上行車時，超速超載，使橋梁不堪重負，埋下安全隱患。除此之外，隨著我國基礎(chǔ)交通設(shè)施的不斷建成，交通運輸量在短時間內(nèi)就有了大幅度增加，交通量和車輛載重不斷增加，造成橋梁結(jié)構(gòu)的損傷，進一步加劇橋體結(jié)構(gòu)自然老化，還有可能直接威脅到人們的生命健康以及財產(chǎn)安全，并可能引起一系列更加復(fù)雜、更加嚴重的問題。因此我們需要對橋梁進行相應(yīng)的維修、改造以及加固來解決這些問題。進行橋梁檢測和狀態(tài)評估，才有可能確保橋梁可以時常處于一個健康的運營狀態(tài)、橋梁的老化及損壞速度不會過快、不存在嚴重影響公眾安全以及社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的明顯缺陷。近年來，我國相應(yīng)管理部門對新建橋梁進行完工之后的驗收，以后就轉(zhuǎn)入維護階段。如果橋梁發(fā)生明顯塌陷或者損毀，甚至?xí)θ嗣裆踔辽鐣a(chǎn)生危害時，才去進行狀態(tài)評估工作，此時已經(jīng)晚矣。因為橋梁從出現(xiàn)病害到轉(zhuǎn)為更大更嚴重的事故往往只需要很短的時間，因此，對橋梁狀況進行經(jīng)常性評估對橋梁管理人員來說是一項至關(guān)重要、不可懈怠的任務(wù)。

2 傳統(tǒng)檢測手段與現(xiàn)代化技術(shù)

前一個世紀的一段時間，橋梁監(jiān)測廣泛采用常規(guī)地面測量技術(shù)。之前的常規(guī)測量就是用濕度計測量橋梁周邊環(huán)境的濕度，pH值傳感器測量橋梁周圍水體中的酸堿度，地震儀記錄最近地震情況，統(tǒng)計橋梁日交通流量以推算交通荷載。后來經(jīng)過不斷地發(fā)展和進步，已經(jīng)采用測距儀、經(jīng)緯儀、水準儀、全站儀等常規(guī)測量設(shè)備測量定點位的變形值。這些不僅可以提供橋梁整體的變形狀態(tài)，也可以在很大程度上滿足測量精度要求，適應(yīng)各種不同的監(jiān)測環(huán)境。

但是這一檢測手段也有一定的不足之處，即現(xiàn)場工作量不小，布點會受橋梁地形條件影響。這一時期，也出現(xiàn)了一些不同尋常的測量手段，就像應(yīng)變測量、準直測量和傾斜測量等手段。這些測量手段雖然具有過程簡單、可測量內(nèi)部的變形和自動化測量等優(yōu)點，但是也存在只能得到局部以及相對的變形信息的缺點。

橋梁檢測的時候主要檢測以下幾方面：

（1）常規(guī)定期檢測：主要指橋面系檢測、上部結(jié)構(gòu)檢測以及下部結(jié)構(gòu)檢測。

（2）結(jié)構(gòu)定期檢測：包括混凝土強度檢測、鋼筋位置及混凝土保護層厚度檢測。

（3）水下構(gòu)件檢測：對水下樁基混凝土脫落、裂紋、露筋、空洞、機械損傷等病害進行探查，并錄像。

近幾年，橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)檢測分為局部檢測和整體檢測兩種。局部檢測主要是對橋梁需要重點了解和檢測的部位進行細致、仔細地檢查;整體檢測則是試圖從全局上把握結(jié)構(gòu)的真實狀態(tài)。最近幾年以來，我國科技取得了長足的發(fā)展，已經(jīng)研究出了全新的檢測方法。

2.1 模型修正法

模型修正法主要包括以下幾個方面：（1）構(gòu)建有限元分析模型對結(jié)構(gòu)損傷進行模擬，此時該模型必然會產(chǎn)生變化，輸出結(jié)構(gòu)剛度。（2）對試驗測得的試驗數(shù)據(jù)進行反演。（3）對兩者的數(shù)據(jù)進行比較、修正，找出橋梁結(jié)構(gòu)的剛度信息，從而確定橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷的位置。模型修正法的試驗包括靜載試驗和動載試驗兩種，且不同試驗所對應(yīng)的有限元模型是不同的。模型修正方法在橋梁結(jié)構(gòu)損傷檢測中的優(yōu)勢突出體現(xiàn)在，其可以有效完成模態(tài)檢測，但是，此類方法也很容易受到自由度、噪聲等外界因素的干擾，對損傷檢測結(jié)果的準確性和可靠性造成不良的影響，因此，還需要對該方法進行進一步優(yōu)化。精確的有限元建模是大型橋梁風(fēng)震響應(yīng)預(yù)測的重要前提，同時也是結(jié)構(gòu)安全檢測、損傷檢測以及實現(xiàn)最優(yōu)振動控制的基礎(chǔ)。如果從另一方面來看的話，盡管有限元建模已經(jīng)發(fā)展到了一個很高的層面，但是在結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的有限元模型中，仍然會在一定程度上出現(xiàn)偏差。有限元建模為橋梁結(jié)構(gòu)的完整性提供了理論模態(tài)參數(shù)集，但是在很多時候，這些參數(shù)與結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗得到的參數(shù)會有一定的偏差。針對這一現(xiàn)象，相關(guān)工作部門應(yīng)該對結(jié)構(gòu)理論模型進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整或修正，使得修正后的模態(tài)參數(shù)與試驗數(shù)據(jù)相一致，這一過程就被我們稱為有限元模型修正。

2.2 指紋分析法

橋梁結(jié)構(gòu)動力特性是其結(jié)構(gòu)本身所特有的，因此我們可以形象的將其比成 “指頭上的紋理”。我們可以通過結(jié)構(gòu)起始狀態(tài)與以后各個不同時期的“指紋”的相關(guān)變化，來對橋梁結(jié)構(gòu)的真實狀況做出正確的判斷。作為結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別的指標，就必須要對結(jié)構(gòu)變化有很高的靈敏度，并且可以通過簡捷易操作的測試和快速分析計算得到。在這一檢測中，頻率是非常容易得知的一個模態(tài)參數(shù)，不僅如此，它的精度也可以達到一個很高的標準。

但是我們經(jīng)過進行大量的模型和實際結(jié)構(gòu)實驗，得出了結(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致的固有頻率變化并不是特別明顯，但是振型形式有比較明顯的變化這一結(jié)論。因此，我們在大多數(shù)情況下認為自振頻率并不能直接用來作為橋梁監(jiān)測的“指紋”。而振型雖然對局部剛度有很高的敏感性，但是對其進行比較精確測量是有很大的難度與挑戰(zhàn)。這就需要我們繼續(xù)為之付出努力，不斷摸索前行，找到它的“指紋”。

3 結(jié)束語

從上文我們可以看出，橋梁檢測與狀態(tài)評估是一項十分復(fù)雜而又追求細致的工作，是保證橋梁安全運營的重要手段。這就要求相關(guān)的工作人員不僅需要具備豐富的實踐經(jīng)驗，也需要有堅實的理論基礎(chǔ)作為有力的支撐。在實際生產(chǎn)生活中，一定要不斷總結(jié)經(jīng)驗與規(guī)矩，嚴格遵守相關(guān)的準則與規(guī)范，采用既合理又正確的檢測和狀態(tài)評估方法，只有這樣才能確保橋梁結(jié)構(gòu)的使用安全性。當(dāng)前情況下，橋梁工程領(lǐng)域已經(jīng)開始重視橋梁的安全性能檢測和狀態(tài)評估工作，橋梁工程的重點也慢慢的向橋梁的相關(guān)檢測、加固改造和鑒定評價等方面轉(zhuǎn)移。因此，必須要完善常規(guī)的人工檢測，工程技術(shù)人員只有親自到場進行勘察，結(jié)合當(dāng)?shù)貥蛄旱木唧w情況，采取極具有針對性的橋梁檢測方案與決策，才可以對這一橋梁是否可以得到安全地使用做出正確的檢測和評估，進而保證橋梁的安全使用。

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