橋梁檢測技術及發展趨勢

楊延軍

（河北省邯鄲市交通運輸局公路工程管理處，河北 邯鄲056000）

0 引言

隨著我國交通事業的蓬勃發展，橋梁在長期的運營過程中不可避免的會產生結構性的損傷，從而使其結構承載能力和耐久性逐步降低，直至影響到橋梁的運營安全。造成橋梁結構性損傷的原因可能來源于人為因素，也可能是受自然因素影響。由橋梁結構型損傷而引發的橋梁維修、加固和改造工程，必須要建立在對橋梁整體結構檢測的基礎上。因此，在橋梁使用過程中，應對橋梁的整體結構進行檢測。

1 橋梁表觀檢查與評價

橋梁的表觀檢測主要包括橋梁整體結構體系和局部構造的測量、結構病害的檢查與測量。在表觀檢查過程中，不同的橋梁有不同的檢查重點。表觀檢查既要能反映出橋梁結構的整體狀況，也應依據相關規范確定橋梁的技術等級。結構檢查的主要內容包括：橋梁原結構設計、施工工藝和養護記錄等。材料檢測主要通過無損傷檢測方法對橋梁的內部結構進行檢測。對于鋼筋混凝土橋梁來說，檢測重點為混凝土和鋼筋，包括混凝土的強度指標、耐久性和鋼筋銹蝕狀況等。

橋梁表觀檢測技術發展非常迅猛，尤其是在橋梁無損傷檢測方面，國內外相繼研制出利用電、磁、雷達和數字信號等高新技術為主體的檢測設備，如雙頻紅外線自動溫度成像儀、探地雷達成像系統和無線脈沖轉發器等。

2 橋梁承載力的荷載檢測

2.1 靜載檢測法

靜載檢測法主要是通過靜載試驗對橋梁進行相關檢測，從而獲得與橋梁結構性能相關的參數，如撓度、應變、裂縫等。根據靜載試驗所獲取的相關參數，可以分析出橋梁結構的強度和抗裂能力等，以此作為判定橋梁承載能力的重要依據。混凝土橋梁在進行靜載試驗時，主要進行以下幾方面檢測。

（1）橋梁整體結構的豎向、側向撓度和扭轉變形。在每個橋梁跨度之間最少檢測并監測3 個點，選取其中最大的撓度和變形數值，同時記錄支座的下沉數值。

（2）記錄控制截面的應力分布情況，從而分析出最大值和偏載特征。檢測過程中，在檢測截面最少選取五個檢測點，且必須包含上、下邊緣和截面突變區域。

（3）檢測橋梁支座的轉角和伸縮量、支座的沉降量以及橋墩頂部的位移和轉角。

（4）仔細觀察橋梁結構是否出現裂縫，記錄出現初始裂縫時所加荷載大小，并對裂縫出現的位置、方向、長度、寬度和卸載后閉合情況進行相關記錄。尚未達到最大試驗荷載時，橋梁結構的控制界面裂縫擴展已經提前達到或者超過設計標準值，應立即停止加載，撤離相關檢測人員。

（5）仔細記錄卸載后橋梁的殘余變形。

2.2 動載試驗檢測方法

動載試驗的目的是為了研究橋梁結構的動力性能，橋梁的動力性能是判斷橋梁承載能力和耐久性的重要指標之一。近幾年來，科研人員不斷進行動力檢測方法的功能拓展，主要原理如下：當橋梁結構在動荷載作用下發生破損時必然會引起結構參數的變化，如果能夠恰當地運用這些參數，就可以為橋梁結構損傷檢測提供一個量化指標。

在橋梁動載試驗中，均以沖擊系數作為分析變量，現階段動載試驗主要包括：

（1）測定橋跨在車輛動荷載作用下的振動特征，如沖擊系數、動位移和動應力等；

（2）測定橋跨的自振特征。

3 橋梁檢測技術的發展趨勢

3.1 無損傷檢測技術

傳統的橋梁檢測工作，主要依賴于動靜荷載試驗和檢測人員目測，然后利用多種輔助手段進行橋梁損傷檢測。20 世紀90 年代中，隨著遙感技術和通信技術的快速發展，橋梁無損傷檢測呈現出更廣闊的發展空間，朝著智能、快速、系統化的方向發展。特別是振動試驗模態分析技術的發展，為橋梁檢測開辟了新的發展思路。

3.2 無損傷識別技術

（1）小波損失識別法

由于小波信號具有穩定的特征，因此其非常適合應用于損失識別的波段，通過小波的傳導和反射確定出所需要的特征因子，從而判定橋梁損傷程度和部位。小波分析在損傷識別中具有很廣泛的應用，如奇異信號檢測、信噪識別、頻帶分析等。

（2）神經網絡損傷識別法

神經網絡識別法的原理為：利用無損傷系統的振動數據形成數據網絡，通過數學方法確定出相關參數，然后輸入數據。如果數據正確，系統特征無明顯變化，系統輸出與網絡分析輸出相互吻合。相反，如果兩者出現差異則說明有損失部位。

3.3 國外橋梁檢測技術發展趨勢

3.3.1 已啟動的研究程序

（1）在橋面板檢測中逐步采用遠紅外熱成像系統和地面滲透雷達等。

（2）利用全橋檢測系統的無線電發送、全球定位系統和應用鋼傳感器進行橋梁的健康檢測和超載檢測。

（3）疲勞裂縫探測器，主要是針對橋梁裂縫進行檢測，較成熟的設備有：熱成像系統、無線應變檢測設備、微波探測設備和電磁聲發射傳感器等。

（4）先進的銹蝕探測和檢測技術，主要包括磁漏探測技術、埋深式銹蝕傳感系統等一系列以電磁作為基礎的檢測設備和檢測技術。

（5）利用振動響應法進行橋梁下部的檢測。

3.3.2 探索性研究項目

（1）以聲發射技術作為基礎的研發設備。該設備能夠產生并且探測出不同受力模式所引發的疲勞裂縫。

（2）磁力控制遙感研發。

（3）光纖設備在疲勞檢測中研究。

4 結語

通過對運營橋梁進行相應的檢測，可判定出該橋梁的使用情況，從而為橋梁的養護提供理論支持，確保橋梁的安全使用。然而，在橋梁檢測中，傳統的檢測方法在精準性和操作上等方面有所不足。隨著人工智能在各種橋梁結構檢測技術上的不斷應用，其為橋梁無損傷檢測開辟了廣闊的應用空間。

[1] 謝開仲，曾倬信，王曉燕.橋梁工程檢測技術研究[J].廣西大學學報，2003（28）：208-211．

[2] 劉沐宇，袁衛國.橋梁無損檢測技術的研究現狀與發展[J].中外公路，2002，22（6）：34-37．

[3] 鐵志杰. 21 世紀橋梁管理的無損檢測[J]. 國外橋梁，1999（4）：48-51.

[4] 潘松林，張紅陽.公路橋梁檢測概述[J].城市道橋與防洪，2003（5）：5-8.