橋梁檢查及(jí)檢測的(de)目的在於通(tōng)過對橋梁的技(jì)術狀況及缺陷(xiàn)和損(sǔn)傷的性質、部(bù)位、嚴重程(chéng)度及發展趨勢,弄(nòng)清出現(xiàn)缺陷和損(sǔn)傷的主要原因,以便能分析(xī)評價既存缺陷和損傷(shāng)對(duì)橋梁質量和使用承載能力的(de)影響,並(bìng)為橋梁維修和加固設計提供可靠(kào)的技術數據和依據(jù)。因此,橋梁(liáng)檢查是進行橋梁養(yǎng)護、維修與加(jiā)固的先導工作,是決定維修(xiū)與加固方案可(kě)行和正確與否的可靠保證。
按照(zhào)檢查的範圍、深度(dù)、方式和(hé)檢查結果的用途等(děng)的不同(tóng),橋(qiáo)梁檢查歸納為日常(cháng)檢查、定期檢查和特殊檢查。按照《公路養護技術(shù)規範》規定,日常檢查和定期檢查由公路管理機構和具有一定檢查經驗並受(shòu)過專門(mén)橋梁檢查培訓及(jí)熟悉橋梁設計(jì)、施(shī)工等(děng)方麵知識的檢查工程師(shī),按規定周期,對橋梁主體及附(fù)屬結構的技術狀(zhuàng)況進行定期跟(gēn)蹤的全麵檢查,提交檢查成果文件,提出養護(hù)建(jiàn)議,如有特殊檢查需求,則限製交(jiāo)通進行特殊檢查。
外觀(guān)檢查包括橋梁總體性與局(jú)部構造(zào)幾何尺(chǐ)寸的量測、結構病害的檢查與量測等,不同橋型在檢查(chá)方麵各有側重(chóng)點。一般來說,從總體上可將橋梁分為三部(bù)分:
(1)上部結構,在(zài)梁式橋中主要指(zhǐ)主梁;
(2)下部結構,一般包括基礎與(yǔ)承台、拱圈拱頂裂縫、墩(dūn)的位移、樁以及橋台等(děng);
(3)附屬(shǔ)結構一般應著(zhe)重檢查橋麵鋪裝、伸縮縫、欄杆等,其它的還有梁橋部(bù)分檢查端部的斜裂縫(féng)與跨中部位的裂縫、撓(náo)度等檢查要點。對於鋼筋混凝(níng)土橋梁(liáng)類型,主要是檢測鋼筋(保(bǎo)護層厚度、鏽蝕狀況測試)與混凝土(碳(tàn)化深度、強度等級與耐久性有關的含堿量和氯離子含量(liàng));對於材料檢測類型,則主要是檢查橋梁結構材料的無損或微損檢測,這也是當前的重點研究領域;結構(gòu)資料則主要是掌握橋梁的原(yuán)施工工藝(yì)、結構設計以及橋梁的結構維修養護(hù)曆史等過程,從(cóng)而根據(jù)相關規範作為標準分析橋梁質量狀況(kuàng)。此外,為了提高檢查效率(lǜ),可(kě)采購用於橋麵檢測的先進高新(xīn)技術儀器,如激光雷達,就是用來測量整橋;雙(shuāng)頻帶紅外線自(zì)動溫度成像係統,可用來(lái)檢測橋麵;探地雷(léi)達成像係統,可(kě)用來檢(jiǎn)測橋麵板等。
二、荷載試驗(yàn)法
(1)橋梁的靜載試驗首先要針對(duì)橋梁的豎向撓度、側向撓度以(yǐ)及扭轉變形三個方麵進行重點檢測(cè)。而且在對橋梁結構中應(yīng)該保(bǎo)證相應跨度內檢測時至(zhì)少要(yào)對三個(gè)檢測點進行相應檢測,並且要按照規範要求求(qiú)出最(zuì)大撓度值、變形值以及支座的相對下沉值。另外,試驗時(shí)采用的計算理論通過長期的(de)觀測進行有效的驗證(zhèng)關鍵是針對橋梁控製截麵的(de)內力檢測,並且(qiě)還要對撓度縱向和橫(héng)向影響線進行計算和實際檢測。
(2)要對控製截麵(miàn)的應力分析時得出的數(shù)據進行記錄,同時總(zǒng)結出最大值和橋梁(liáng)發生的偏載特性。而且沿著截麵的高度的方向至少要設置個檢測點,其中包括上邊緣、下邊緣和截麵特(tè)殊位置檢測。在有(yǒu)些特殊情況下還應該進行支點、橫隔(gé)板的剪應力和主應力進行檢測。
(3)要對支座的伸縮量和(hé)轉角改變程度、支座的沉降量以(yǐ)及墩(dūn)頂相對位移進行檢測。
(4)要認真仔細的找出運營橋(qiáo)梁的表麵是否有裂縫(féng)出(chū)現,如果通過檢測發現有初始裂縫出現就要記錄試驗所(suǒ)施加的加荷載,並且對於(yú)裂縫出現的位(wèi)置、裂縫發展的(de)方(fāng)向(xiàng)、長度、寬度以及卸載後裂縫發生閉合情況等(děng)相關資料要保證全部詳細記錄。如果尚(shàng)未加到預計最大試驗荷載時橋梁的控製截麵發(fā)生的形變位移(yí)、應力或者是(shì)裂縫擴展的寬(kuān)度就已經達到或(huò)者是超出了初期設(shè)計的荷載(zǎi)標準,此時就應該停止加載而且還要對裂縫仔細觀(guān)察撤載後(hòu)裂縫的擴(kuò)展和恢複情況和殘餘(yú)變形的(de)影響等。如果是特(tè)殊結構的橋梁,在對其進行靜載(zǎi)試驗時要觀察索力和(hé)塔的(de)變位的變化,同時要對支座進行測定。
2.2動載試驗橋(qiáo)梁動載試驗,指通(tōng)過對橋梁本(běn)身施加(jiā)一定的附加振動(dòng)力,使得橋(qiáo)梁產生共振,並對橋梁回饋的振動信號進行檢測和記錄,進而得出相應的檢測橋梁的結構頻(pín)率,了解橋梁的基(jī)本結構情況和工(gōng)作水平和狀態。動載試驗是最基礎的動力檢(jiǎn)測方法,它以應用振動理論和試驗為基礎,對(duì)橋梁運營時的震動問題進行檢測的主要方法。主(zhǔ)要包括橋梁動力特性(xìng)檢測、動載響應的試驗等。
三、橋梁(liáng)結構損傷檢測
(1)矩陣型法,利用矩陣型法進行相關檢測是發展最早也是最成熟的方法,它常常用於修正計算模型的整個矩陣,精度比較高,執行操作相對容易。這種方法的主要缺點在於所修正模型的(de)物(wù)理意義並不是非常明確,這往往會(huì)喪失原有(yǒu)限元模型的帶狀性特點,因此,需要輔助其它的修正方法進行修正。
(2)子矩陣修(xiū)正法,通過對(duì)需要修正的矩(jǔ)陣定義相關的修正係數以及對宇矩(jǔ)陣修正係數的調整可以修正橋梁的(de)結(jié)構(gòu)剛(gāng)度,這種方法的最(zuì)大優勢在於修正後的剛度矩陣仍然與原矩陣保持對稱性與稀疏性。
(3)靈敏度法,運用靈敏度(dù)法,檢測人員可以(yǐ)修正(zhèng)結構參數,並且通(tōng)過設(shè)計參數以及彈性模量的截麵麵積等可以實現對有限元(yuán)模型的修改(gǎi)。
(4)指紋分析方法,就是在
橋梁檢測中(zhōng),尋找與其結(jié)構動力特性有關的動力指紋,並且通過相應(yīng)指紋(wén)的(de)變化情況來判斷橋梁結構的真實狀況。在線監測中,最易獲得的模態參數是頻率,而且所獲得(dé)的參數的精度(dù)非常高。因此,檢測人員可以通過監(jiān)測頻率的(de)變化這種方式來識別結(jié)構破損情況,這種(zhǒng)方式操作(zuò)起來也是比較簡(jiǎn)單的。此外,振型也可以(yǐ)適用於橋梁結(jié)構破損情況的發現與(yǔ)識別,雖然運用振型進行測試的精度低於頻率,但是振型可以包含更多的檢測信息。大量的檢測模型以及實踐實驗表明,由於橋梁(liáng)結構損傷導致的固有頻率的變化(huà)非常小,但是振型(xíng)形(xíng)式變化卻十分(fèn)明(míng)顯,一般損傷導致的結構自振頻率的變化一般在5%以內。有一些研究人員采用模糊理論與指紋分析結合的方式進行檢測,這種方式(shì)的可靠度建立在規範的理論框架基礎之上,對不(bú)同種類橋梁的(de)使用性能以及專家評估數據(jù)的(de)科學性要求較高。
四、借(jiè)鑒國外目前關(guān)注的檢測技術
當前,國外方(fāng)麵已經展開結合橋梁管理係(xì)統與量化的(de)無(wú)損(sǔn)檢測方法的研究,即通過用強迫振動響應法定量檢測技術,用激光振動計測量斜拉索索力,評估橋梁下部結構。我國一(yī)直(zhí)倡導引進國外先進技術,本文就其主要技術概括:
(1)先進的疲(pí)勞裂(liè)紋探測和評估係統,涉及橋梁裂紋的無(wú)線應變測量係統(tǒng)、無源疲勞荷載(zǎi)測量設備、便攜式聲發射係統、新型超聲波以及電磁聲發射傳感(gǎn)器等,目前在此基礎上一種具有產生(信(xìn)號(hào))並探測不同受力模式下的疲勞裂紋的寬帶E探測器;
(2)先(xiān)進(jìn)的鏽蝕探測技術,如探測先張法壓漿(jiāng)空隙、磁漏探測技(jì)術(shù)的埋入(rù)式鏽蝕微傳感器;
(3)先進的(de)橋麵板檢(jiǎn)測係統,如雙帶遠紅外熱成像係統;
(4)擁有先進的(de)橋梁測試和健康(kāng)監測係統,如測(cè)量橋梁超載的鋼傳感器