中小型橋梁檢測中檢測方法與設備選配綜述

摘 要：我國橋梁建設飛速發展，中小型橋梁占很大比重，為保障中小型橋梁的正常服役，實現中小型橋梁的快速檢測，從檢測方法和儀器上采用適宜選配，從而了解橋梁實際的抗力狀態、損傷狀況、實際承載力、通行能力和剩余壽命等，具有重大的經濟價值和社會意義。

關鍵詞：中小型橋梁；橋梁檢測；儀器

引言

隨著我國交通事業的飛速發展，公路水平已能達到四通八達。公路建設中的橋梁、隧道等必不可少。其中橋梁作為一種高聳、跨越江河深溝、翻越高山峽谷的特殊建筑結構，在公路建設中發揮著重要作用。

我國的橋梁數以萬計，大部分已建成并服役多年，除正常的汽車、人群荷載，還受到風荷載、雨水侵蝕、溫濕變異、嚴重超載、自然地質災害等影響，橋梁結構不同程度受到損傷。再加之舊的規范設計要求，設計荷載標準低、承受力有限，養護力度跟不上，已造成遠遠不能滿足現代交通運輸事業發展需求的現狀。相當多的橋梁正在逐步成為危橋，路網障礙越發顯著，橋梁安全不容樂觀，一旦發生垮塌等安全事故，將造成難以估量的財產、生命損失，甚至產生政治后果。

然而這么多橋梁中，中小型橋梁占橋梁總數的90%以上，隨著社會主義新農村建設的加快，中小型橋梁所占的比重還在不斷增大。以有“橋梁博物館”美譽之稱的攀枝花市為例，2012年統計數據顯示：橋梁共547座，其中特大橋8座，大橋45座，中橋120座，小橋374座。關注中小型橋梁安全問題同樣刻不容緩。

1 橋梁檢測現狀

橋梁檢測是一項新興技術，涉及知識面廣泛，集交通、力學、結構、電子、材料、計算機等多學科的綜合體現。歐美強國對橋梁的長期健康監測，運用GPS、光電成像等先進技術，但在橋梁振動/模態參量檢測中，超低頻監測、模態參量獲取尚存難題。將多個孤立的橋梁健康遠程監測系統聯網成一個集群檢測系統，更是空白。

中國幅員遼闊，對所有橋梁的局部或整體服役狀態進行健康監測，實現全自動的數據采集與遠程傳輸技術，智能化、可視化的數據分析處理與安全評估系統，形成橋梁的健康監測與預警，需突破的難點較多，現如今的橋梁檢測水平還未能實現這一要求。更何況眾多的中小型橋梁地處偏遠山區，地質結構環境條件復雜。所以對孤立橋梁的一次性傳統、現場、人工、事后、靜態測試的模式還不能摒棄，反之如何結合檢測方法和設備的不斷更新，針對橋梁特點選配適宜的檢測方法和設備，實現橋梁快捷、全面、準確的檢測和數據分析是非常具有實際意義的。

2 橋梁檢測技術

橋梁檢測技術包括橋梁檢查和荷載試驗評定技術。其中橋梁檢查是橋梁養護、維修和加固的前期工作，是決定維修與加固方案可行和正確與否的可靠基礎，目的在于通過對橋梁的技術狀況、缺陷和損傷進行全面、細致、深入地現場檢查，查明缺陷或潛在缺陷和損傷的性質、所在部位、嚴重程度和發展趨勢，弄清產生缺陷、發生損傷的原因，以便能分析、評價缺陷和損傷對橋梁質量及承載力產生的影響。荷載試驗評定技術是對橋梁的整個結構特性及承載能力進行綜合評價的一項檢測。

2.1 橋梁檢查

具體對橋梁的混凝土強度、內部缺陷等的現場檢測主要通過三種檢測方法：第一種為半破損法，是以在不影響結構物承載力的前提下，在結構上直接進行局部破壞試驗?；蛑苯尤釉囼炈玫闹?，經一定換算即為檢測結果。鉆芯法、拔出法、拔脫法、板析法、射擊法均屬于半破損法，目前鉆芯法和拔出法使用較多；第二種為非破損法，以某些物理量與混凝土標準強度之間的相關性為基本依據，在不破損結構的前提下，測出混凝土的某些物理量特性，并按相關關系推出混凝土的強度作為檢測結果。表面壓痕法、回彈法、超聲脈沖法、回彈-超聲綜合法、振動法、射線法均屬于非破損法，目前回彈法和回彈-超聲綜合法廣泛用于工程檢測；第三種為半破損法與非破損法的綜合使用，兩者的合理綜合，可提高檢測效率與精度。

2.2 荷載試驗

荷載試驗是對橋梁的結構進行直接測試的一項科學試實驗工作，其主要任務是通過有計劃地對結構物加載后的性能進行觀測和對測量參數（位移、應力、振幅、頻率……）進行分析，以便了解橋梁實際工作狀態，對結構物的工作性能作出評價以及對橋梁結構的承載能力和使用條件作出正確估計。開展荷載試驗不論是價格便宜簡單量具還是一套調試自動化的快速量測系統，盡管在外形、內部結構、量測原理及量測精度等方面有很大的差別，但作為量測設備，都必須具備三個基本組成部分：感受部分（傳感器等）、放大部分（機械動作、電子放大線路、光學放大等）、顯示記錄部分（指針、數碼顯示、屏幕等）。

荷載試驗包括靜力荷載試驗和動力荷載試驗。靜載是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，測試結構的靜應變、靜位移以及其他試驗項目。動載是以承受車輛荷載為主，對橋梁的產生沖擊和振動影響，通過試驗確定橋梁在車載下的動力效應及使用條件。

荷載試驗根據試驗持續時間，分長期觀測和短期觀測。所以一般對特大型橋梁、新型結構實行長期觀測，對大型橋梁實行定期觀測。再加之荷載試驗在后期的數據分析與處理上也是一項復雜工作，所以在中小型橋梁上應用較少。

3 檢測設備

橋梁檢測主要針對混凝土強度、撓度等常見病害。不同病害可選用儀器也較多，同一種儀器亦可檢測多個項目。

混凝土強度檢測可用回彈法，設備主要使用回彈儀，其體積小，結構簡單，成本不高，養護方便；也用超聲法檢測，設備主要使用超聲波檢測儀，其讀數直觀并能存儲數據，測量方便、速度快，但成本高、保養不便，嚴禁機械碰撞。

橋梁撓度的檢測常用百分表，水準儀，全站儀，傾角儀，光電式撓度檢測儀等。百分表操作簡單，可多點檢測，結果可靠，但跨越高山深谷的橋梁不易搭設支架；全站儀采用三點高程測量，操作簡單，對地形沒有要求，受外界影響小。

橋梁應變的檢測常用機械儀表有：簡易千分表應變儀，手持式應變儀，張線式位移量測裝置，機械式轉角量測裝置等。應變檢測還常用應變電測技術，選用應變儀或應變片，其靈敏度高、測速快、結果可靠，但貼片工作量大、電路復雜，易受野外干擾、不能重復利用。橋梁荷載試驗中采用光測法常用的儀器是非接觸式視頻測量儀。

橋梁裂縫檢測，傳統常用裂縫對比卡、讀數顯微鏡；快速檢測選用測量儀器為裂縫觀測儀；超聲波無損檢測也適用裂縫檢測，如選用塞尺配智能型裂縫深度檢測儀。

4 檢測方法與設備組配

檢測方法多樣，檢測設備多樣還不斷更新。就結構混凝土強度的現場檢測，可通過回彈法檢測、超聲脈沖法檢測、綜合檢測、半破損檢測來實現。采用哪種檢測方法，選用哪些檢測設備需充分結合橋梁的實現情況來進行。需充分結合檢測技術的發展，橋梁的實際檢測環境，檢測項目的需求來確定方案。

對已檢測橋梁檢測方法和設備總結、分析情況，組配以下方案：

方案一：橋梁撓度檢測采用機電百分表，應力應變檢測采用應變片配數據采集儀（如TDS-602），混凝土強度檢測采用回彈儀，混凝土裂縫寬度檢測采用裂縫寬度檢測儀，裂縫深度檢測采用塞尺。該方案經濟適用、除應變片外均可重復使用，環境適應性可靠，測量精度在±0.05%、測速快、測量效率高，適用橋型多；缺點在于貼應變片工作量大，電路復雜，與儀器連接、拆卸費時耗力。

方案二：橋梁撓度檢測采用全站儀（徠卡），應力應變檢測仍采用應變片配數據采集儀（如TDS-602），混凝土強度檢測采用回彈儀，混凝土裂縫寬度檢測采用裂縫寬度檢測儀，裂縫深度檢測采用塞尺。該方案撓度測量不受限制，不需要在各測點接線安裝儀表，環境適應性強，可夜間操作。相比方案一，可多測測點。缺點對溫差變化有要求。

方案三：橋梁撓度檢測采用水準儀（國產精密水準儀），應力應變檢測采用應變片配數據采集儀（如TDS-602），混凝土強度檢測采用回彈儀，混凝土裂縫寬度檢測采用裂縫寬度檢測儀，裂縫深度檢測采用塞尺。該方案適應性較強，缺點在數據誤差會疊加。

方案四：橋梁撓度檢測采用撓度檢測儀（光電圖像式），應力應變檢測采用非接觸式視頻測量儀，混凝土強度檢測采用超聲波檢測儀，混凝土裂縫寬度檢測采用裂縫寬度檢測儀，裂縫深度檢測采用智能型深度檢測儀。該方案技術含量高，檢測快、準，均優于前三方案。缺點在于造價成本高，成套儀器運送、報管要求避免碰撞。

5 結束語

總的來說組配方案是根據調查資料，分析已檢測橋梁檢測資料，針對中小型橋梁加載方法，混凝土強度、撓度、應力應變及裂縫等的檢測方法與設備進行研究分析，結合不同檢測環境和橋型提出的。

組配方案是為了快速實現橋梁檢測，從而了解橋梁實際的抗力狀態，損傷狀況、實際承載力、通行能力和剩余壽命等，具有重大的經濟價值和社會意義。

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