橋梁檢測和狀態評估研究與應用

田鋒

摘要：隨著我國經濟的持續快速發展,我國公路建設發展迅速,橋梁建設在道路建設中也進入了快速發展的時期。但是橋梁由于長期受車輛、風等動荷載的作用導致結構疲勞，加上環境災害和材料老化等因素的聯合作用，使橋梁容易出現各種缺陷，從而影響橋梁的正常使用，將給橋梁的安全使用帶來巨大的隱患。因此，為了確定橋梁是否具有安全隱患、能否采取一些補救措施等，就要對橋梁進行必要的檢測和狀態評估，來確定橋梁是否還能繼續安全使用。本文主要闡述橋梁檢測與狀態評估研究與應用。

關鍵詞：橋梁建設；檢測；狀態評估；發展趨勢

中圖分類號： TU997文獻標識碼： A

一、橋梁檢測和狀態評估的重要性

橋梁技術狀態評估是利用橋梁檢測所得到的信息，對橋梁的缺損、承載能力、服務水平等所作的一項綜合評定。在橋梁的整個生命周期內進行定期的狀態檢測評估尤為重要，這樣可以確保：(1)橋梁是否處在健康運營狀態；(2)橋梁退化速度是否過快；(3)是否存在影響公眾安全的明顯缺陷。目前我國管理部門對新建橋梁進行竣工驗收，以后就轉入維護。只有當橋梁發生明顯缺陷時，才進行狀態評估。而橋梁從出現病害到轉變為更大的事故的時間往往很短，所以對橋梁技術狀況進行經常性評估對橋梁管理人員來說是一項很重要的任務。

二、橋梁結構檢測和評估的方法與技術

傳統上，我國采用人工目測檢查或借助于便攜式儀器測量得到的信息對橋梁進行檢測和評估。傳統橋梁檢測和評估有很大的不足，主要表現在：(1)主觀性強，難于量化；(2)需要大量人力、物力并有諸多檢查盲點；(3)影響正常交通運行；(4)人工檢查以單一構件為對象，缺少整體性；(5)周期長，時效性差。

當前，應用較為廣泛的橋梁結構狀態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、仔細的檢查，目的是清晰的了解結構局部的物理、力學和構造特性或者是實際狀態； 整體檢測則是試圖從全局上把握結構的真實狀態。

(一)局部檢測法

局部檢測就是除了采用視察法以外，利用各種技術一起，例如X 射線、超聲波、聲學以及光學儀器對橋梁的局部進行有效地檢測。通常情況下，由于局部檢測的費用較為昂貴，檢測試驗出來的數據也需要具有專業知識的人員。因此，在進行局部檢測之前，一定要對需要檢測的部位或者是損傷部位有大概的了解，并且能夠使人員和設備能夠到達的位置。

(二)外觀檢測法

通過對橋梁進行檢查，對橋梁設計、施工及維修加固的質量與效果評定。橋梁的橋梁的設計、維修加固以施工的質量與使用效果有密切聯系，橋梁各部分結構的營運情況進行調查，然后對可能出現缺陷的原因分析，然后正確評價橋梁設計與施工的質量。外觀檢查是橋梁檢測中一項非常重要的工作。外觀檢查要求做到抓住重點，力求全面。一般情況，病害的產生會有一些表象，這些病害產生的原因通過外觀檢查可分析判斷出，提出整治措施，明確接下來的工作重點。一般調查的要點可根據橋型確定，梁橋的檢查要點包括: 主梁連接部位的狀況；跨中區域的裂縫、撓度；端部的斜裂縫；構件外觀質量等。拱橋的檢查要點有:拱圈拱腳上緣與拱頂下緣裂縫；拱軸線坐標；墩位移等。而索結構則還有索、錨的質量狀況等。橋梁從總體上可分為附屬結構、上部結構、下部結構。通常，附屬結構主要有橋面鋪裝、人行道、緣石、欄桿、伸縮縫等；上部結構在梁式橋中主要是指主梁，在拱中則還包括拱波、拉索、主拱肋、風撐等，根據結構形式有所區別；下部結構包括橋臺、橋墩、基礎與承臺、樁等。如果出現的不是常規病害，每個部位都有其自己的受力特征，病害也有一些共性，應仔細研究，找出病因。常規病害在找出病因的同時，應根據其損壞程度進行評估，然后確定維持正常的運營是否有必要更換構件或加固。

(三)動態檢測法

動力荷載試驗的主要目的是研究橋梁結構的動力性能，該性能是判斷承載能力和橋梁營運狀況的重要標志之一。橋梁檢測動載試驗是動力測定評價方法的基本測試項目，是為了滿足工程應用的需要。解決橋梁振動問題是將試驗測試與理論分析相結合的科學方法來進行，也是橋梁檢測工作中的重要環節，其對承載力的評價和橋梁使用狀況提供了重要的數據參數。

橋梁檢測中，動載試驗的內容主要是動載響應和結構動力特性的試驗與分析，量測的主要部位是結構動力效應最大構件的動變形及動應力的控制截面。通常來說，檢測項目主要包括橋梁動力響應測試和橋梁動力特性模態參數測試。

(四)靜態檢測法

對橋梁進行靜載試驗，測量出與橋梁性能有關的參數，通過對橋梁結構性能有關參數進行分析，進而得出結構強度、剛度以及抗裂性能，以此判斷橋梁的承載能力。橋梁靜載試驗測定的內容包括:(1)靜位移測量，測量的是兩活動端位移和梁的撓度以及墩頂位移等；(2)靜應變測量，能推斷出桿件受到的實際內力與次應力、結構截面的應力分布、混凝土與鋼筋的共同作用情況。

在進行靜載實驗前要做好相應的準備工作，首先要選擇有代表性的試驗孔，選擇時需綜合考慮以下條件:(1)該孔施工質量較差，病害較嚴重或缺陷較多；(2)該孔計算受力為最不利靜載情況下的受力；(3)該孔便于搭設腳手架及設置測點或試驗時便于加載。一定要注意試驗孔的選擇，因為它直接影響著試驗是否能夠準確的反應該部分結構以及整座橋梁的結構性能。其次要確定合適的加載方案。

三、橋梁檢測和狀態評估應用與發展趨勢

(一)橋梁檢測的應用與發展趨勢傳統的橋梁檢測技術主要分為靜力檢測和表觀檢測兩類，它們都有一定的局限性。目前，隨科學技術的快速發展，橋梁檢測技術由靜力檢測逐漸過渡為動力檢測，橋梁狀態檢測中逐漸引入一些技術分高的檢測手段，例如將振動檢測技術作為一種常規的檢測手段，而不是特殊檢測手段。今后橋梁檢測的發展趨勢是：1）開發高效、高精度的測量儀器；2）研制和開發高技術的儀器和設備；3）明確橋梁狀態指標與表觀檢測數據的關聯方式；4）分析與測試技術的集成；5）靜態檢測技術與動態檢測技術相結合。(二)橋梁評估的應用與發展趨勢目前，國內專家學者越來越重視橋梁的評估工作，并在橋梁的評估方面作了大量的研究，特別是在橋梁的結構損傷、承載能力評估和構件疲勞等方面取得一定的進展。但是，國內專家學者的研究成果大多是關于中小型橋梁的構件檢測與單獨評價，以及橋梁維修和管理方面，對于大型橋梁的評估的研究較少。由于對大型橋梁進行評估具有一定的復雜性，加上現有的各種評價方法在理論上均有一定的局限性，單純應用某一種方法進行評價，很難保證評價結果的可靠性。因此，今后橋梁評估的主要方向是針對大型橋梁，改進各評價理論的缺陷，探討綜合多種評價理論進行評價的可行性。現代大型橋梁管理系統要求具備多種功能，我們可以同時采用多種方法進行綜合評價，開發具有評價功能的專家系統，從而提高評價結果的可靠性。

結語

針對橋梁出現的一些問題，應定期對橋梁進行檢測，并建立適合的評估方法已經成為當務之急。事實上橋梁檢測和狀態評估能起到確保橋梁安全運營，延長橋梁使用壽命的作用，同時通過檢測能較早的發現橋梁病害，不僅能大大節約橋梁的維修費用，也可以避免最終頻繁大修關閉交通所引起的重大損失。由此可見，橋梁檢測對于橋梁具有非常重要的作用，應引起橋梁管理者和技術人員的足夠重視。

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