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隨著我國(guó)交通事業(yè)的飛速發(fā)展,公路水平已能達(dá)到四通八達(dá).公路建設(shè)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(jié)構(gòu),在公路建設(shè)中發(fā)揮著重要作用.
我國(guó)的橋梁數(shù)以萬(wàn)計(jì),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(fēng)荷載、雨水侵蝕、溫濕變異、嚴(yán)重超載、自然地質(zhì)災(zāi)害等影響,橋梁結(jié)構(gòu)不同程度受到損傷.再加之舊的規(guī)范設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低、承受力有限,養(yǎng)護(hù)力度跟不上,已造成遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展需求的現(xiàn)狀.相當(dāng)多的橋梁正在逐步成為危橋,路網(wǎng)障礙越發(fā)顯著,橋梁安全不容樂(lè)觀,一旦發(fā)生垮塌等安全事故,將造成難以估量的財(cái)產(chǎn)、生命損失,甚至產(chǎn)生政治后果.
然而這么多橋梁中,中小型橋梁占橋梁總數(shù)的90%以上,隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)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(yù)之稱的攀枝花市為例,2012年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)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(guān)注中小型橋梁安全問(wèn)題同樣刻不容緩.
1橋梁檢測(cè)現(xiàn)狀
橋梁檢測(cè)是一項(xiàng)新興技術(shù),涉及知識(shí)面廣泛,集交通、力學(xué)、結(jié)構(gòu)、電子、材料、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的綜合體現(xiàn).歐美強(qiáng)國(guó)對(duì)橋梁的長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè),運(yùn)用GPS、光電成像等先進(jìn)技術(shù),但在橋梁振動(dòng)/模態(tài)參量檢測(cè)中,超低頻監(jiān)測(cè)、模態(tài)參量獲取尚存難題.將多個(gè)孤立的橋梁健康遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成一個(gè)集群檢測(cè)系統(tǒng),更是空白.
中國(guó)幅員遼闊,對(duì)所有橋梁的局部或整體服役狀態(tài)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程傳輸技術(shù),智能化、可視化的數(shù)據(jù)分析處理與安全評(píng)估系統(tǒng),形成橋梁的健康監(jiān)測(cè)與預(yù)警,需突破的難點(diǎn)較多,現(xiàn)如今的橋梁檢測(cè)水平還未能實(shí)現(xiàn)這一要求.更何況眾多的中小型橋梁地處偏遠(yuǎn)山區(qū),地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境條件復(fù)雜.所以對(duì)孤立橋梁的一次性傳統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)、人工、事后、靜態(tài)測(cè)試的模式還不能摒棄,反之如何結(jié)合檢測(cè)方法和設(shè)備的不斷更新,針對(duì)橋梁特點(diǎn)選配適宜的檢測(cè)方法和設(shè)備,實(shí)現(xiàn)橋梁快捷、全面、準(zhǔn)確的檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析是非常具有實(shí)際意義的.
2橋梁檢測(cè)技術(shù)
橋梁檢測(cè)技術(shù)包括橋梁檢查和荷載試驗(yàn)評(píng)定技術(shù).其中橋梁檢查是橋梁養(yǎng)護(hù)、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(chǔ),目的在于通過(guò)對(duì)橋梁的技術(shù)狀況、缺陷和損傷進(jìn)行全面、細(xì)致、深入地現(xiàn)場(chǎng)檢查,查明缺陷或潛在缺陷和損傷的性質(zhì)、所在部位、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢(shì),弄清產(chǎn)生缺陷、發(fā)生損傷的原因,以便能分析、評(píng)價(jià)缺陷和損傷對(duì)橋梁質(zhì)量及承載力產(chǎn)生的影響.荷載試驗(yàn)評(píng)定技術(shù)是對(duì)橋梁的整個(gè)結(jié)構(gòu)特性及承載能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一項(xiàng)檢測(cè).
具體對(duì)橋梁的混凝土強(qiáng)度、內(nèi)部缺陷等的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)主要通過(guò)三種檢測(cè)方法：第一種為半破損法,是以在不影響結(jié)構(gòu)物承載力的前提下,在結(jié)構(gòu)上直接進(jìn)行局部破壞試驗(yàn).或直接取樣試驗(yàn)所得的值,經(jīng)一定換算即為檢測(cè)結(jié)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(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度之間的相關(guān)性為基本依據(jù),在不破損結(jié)構(gòu)的前提下,測(cè)出混凝土的某些物理量特性,并按相關(guān)關(guān)系推出混凝土的強(qiáng)度作為檢測(cè)結(jié)果.表面壓痕法、回彈法、超聲脈沖法、回彈-超聲綜合法、振動(dòng)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(cè)；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(cè)效率與精度.
2.2荷載試驗(yàn)
荷載試驗(yàn)是對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接測(cè)試的一項(xiàng)科學(xué)試實(shí)驗(yàn)工作,其主要任務(wù)是通過(guò)有計(jì)劃地對(duì)結(jié)構(gòu)物加載后的性能進(jìn)行觀測(cè)和對(duì)測(cè)量參數(shù)（位移、應(yīng)力、振幅、頻率等）進(jìn)行分析,以便了解橋梁實(shí)際工作狀態(tài),對(duì)結(jié)構(gòu)物的工作性能作出評(píng)價(jià)以及對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用條件作出正確估計(jì).開(kāi)展荷載試驗(yàn)不論是價(jià)格便宜簡(jiǎn)單量具還是一套調(diào)試自動(dòng)化的快速量測(cè)系統(tǒng),盡管在外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、量測(cè)原理及量測(cè)精度等方面有很大的差別,但作為量測(cè)設(shè)備,都必須具備三個(gè)基本組成部分：感受部分（傳感器等）、放大部分（機(jī)械動(dòng)作、電子放大線路、光學(xué)放大等）、顯示記錄部分（指針、數(shù)碼顯示、屏幕等）.
荷載試驗(yàn)包括靜力荷載試驗(yàn)和動(dòng)力荷載試驗(yàn).靜載是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置,測(cè)試結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)變、靜位移以及其他試驗(yàn)項(xiàng)目.動(dòng)載是以承受車輛荷載為主,對(duì)橋梁的產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)影響,通過(guò)試驗(yàn)確定橋梁在車載下的動(dòng)力效應(yīng)及使用條件.
荷載試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間,分長(zhǎng)期觀測(cè)和短期觀測(cè).所以一般對(duì)特大型橋梁、新型結(jié)構(gòu)實(shí)行長(zhǎng)期觀測(cè),對(duì)大型橋梁實(shí)行定期觀測(cè).再加之荷載試驗(yàn)在后期的數(shù)據(jù)分析與處理上也是一項(xiàng)復(fù)雜工作,所以在中小型橋梁上應(yīng)用較少. 3檢測(cè)設(shè)備
橋梁檢測(cè)主要針對(duì)混凝土強(qiáng)度、撓度等常見(jiàn)病害.不同病害可選用儀器也較多,同一種儀器亦可檢測(cè)多個(gè)項(xiàng)目.
混凝土強(qiáng)度檢測(cè)可用回彈法,設(shè)備主要使用回彈儀,其體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本不高,養(yǎng)護(hù)方便；也用超聲法檢測(cè),設(shè)備主要使用超聲波檢測(cè)儀,其讀數(shù)直觀并能存儲(chǔ)數(shù)據(jù),測(cè)量方便、速度快,但成本高、保養(yǎng)不便,嚴(yán)禁機(jī)械碰撞. 橋梁撓度的檢測(cè)常用百分表,水準(zhǔn)儀,全站儀,傾角儀,光電式撓度檢測(cè)儀等.百分表操作簡(jiǎn)單,可多點(diǎn)檢測(cè),結(jié)果可靠,但跨越高山深谷的橋梁不易搭設(shè)支 架；全站儀采用三點(diǎn)高程測(cè)量,操作簡(jiǎn)單,對(duì)地形沒(méi)有要求,受外界影響小.橋梁應(yīng)變的檢測(cè)常用機(jī)械儀表有：簡(jiǎn)易千分表應(yīng)變儀,手持式應(yīng)變儀,張線式位移量測(cè)裝置,機(jī)械式轉(zhuǎn)角量測(cè)裝置等.應(yīng)變檢測(cè)還常用應(yīng)變電測(cè)技術(shù),選用應(yīng)變儀或應(yīng)變片,其靈敏度高、測(cè)速快、結(jié)果可靠,但貼片工作量大、電路復(fù)雜,易受野外干擾、不能重復(fù)利用.橋梁荷載試驗(yàn)中采用光測(cè)法常用的儀器是非接觸式視頻測(cè)量?jī)x.橋梁裂縫檢測(cè),傳統(tǒng)常用裂縫對(duì)比卡、讀數(shù)顯微鏡；快速檢測(cè)選用測(cè)量?jī)x器為裂縫觀測(cè)儀；超聲波無(wú)損檢測(cè)也適用裂縫檢測(cè),如選用塞尺配智能型裂縫深度檢測(cè)儀.
4檢測(cè)方法與設(shè)備組配
檢測(cè)方法多樣,檢測(cè)設(shè)備多樣還不斷更新.就結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),可通過(guò)回彈法檢測(cè)、超聲脈沖法檢測(cè)、綜合檢測(cè)、半破損檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn).采用哪種檢測(cè)方法,選用哪些檢測(cè)設(shè)備需充分結(jié)合橋梁的實(shí)現(xiàn)情況來(lái)進(jìn)行.需充分結(jié)合檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,橋梁的實(shí)際檢測(cè)環(huán)境,檢測(cè)項(xiàng)目的需求來(lái)確定方案.
對(duì)已檢測(cè)橋梁檢測(cè)方法和設(shè)備總結(jié)、分析情況,組配以下方案：
方案一：橋梁撓度檢測(cè)采用機(jī)電百分表,應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)采用應(yīng)變片配數(shù)據(jù)采集儀（如TDS-602）,混凝土強(qiáng)度檢測(cè)采用回彈儀,混凝土裂縫寬度檢測(cè)采用裂縫寬度檢測(cè)儀,裂縫深度檢測(cè)采用塞尺.該方案經(jīng)濟(jì)適用、除應(yīng)變片外均可重復(fù)使用,環(huán)境適應(yīng)性可靠,測(cè)量精度在±0.05%、測(cè)速快、測(cè)量效率高,適用橋型多；缺點(diǎn)在于貼應(yīng)變片工作量大,電路復(fù)雜,與儀器連接、拆卸費(fèi)時(shí)耗力.
方案二：橋梁撓度檢測(cè)采用全站儀（徠卡）,應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)仍采用應(yīng)變片配數(shù)據(jù)采集儀（如TDS-602）,混凝土強(qiáng)度檢測(cè)采用回彈儀,混凝土裂縫寬度檢測(cè)采用裂縫寬度檢測(cè)儀,裂縫深度檢測(cè)采用塞尺.該方案撓度測(cè)量不受限制,不需要在各測(cè)點(diǎn)接線安裝儀表,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),可夜間操作.相比方案一,可多測(cè)測(cè)點(diǎn).缺點(diǎn)對(duì)溫差變化有要求. 方案三：橋梁撓度檢測(cè)采用水準(zhǔn)儀（國(guó)產(chǎn)精密水準(zhǔn)儀）,應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)采用應(yīng)變片配數(shù)據(jù)采集儀（如TDS-602）,混凝土強(qiáng)度檢測(cè)采用回彈儀,混凝土裂縫寬度檢測(cè)采用裂縫寬度檢測(cè)儀,裂縫深度檢測(cè)采用塞尺.該方案適應(yīng)性較強(qiáng),缺點(diǎn)在數(shù)據(jù)誤差會(huì)疊加.
方案四：橋梁撓度檢測(cè)采用撓度檢測(cè)儀（光電圖像式）,應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)采用非接觸式視頻測(cè)量?jī)x,混凝土強(qiáng)度檢測(cè)采用超聲波檢測(cè)儀,混凝土裂縫寬度檢測(cè)采用裂縫寬度檢測(cè)儀,裂縫深度檢測(cè)采用智能型深度檢測(cè)儀.該方案技術(shù)含量高,檢測(cè)快、準(zhǔn),均優(yōu)于前三方案.缺點(diǎn)在于造價(jià)成本高,成套儀器運(yùn)送、報(bào)管要求避免碰撞.
5結(jié)束語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō)組配方案是根據(jù)調(diào)查資料,分析已檢測(cè)橋梁檢測(cè)資料,針對(duì)中小型橋梁加載方法,混凝土強(qiáng)度、撓度、應(yīng)力應(yīng)變及裂縫等的檢測(cè)方法與設(shè)備進(jìn)行研究分析,結(jié)合不同檢測(cè)環(huán)境和橋型提出的.
組配方案是為了快速實(shí)現(xiàn)橋梁檢測(cè),從而了解橋梁實(shí)際的抗力狀態(tài),損傷狀況、實(shí)際承載力、通行能力和剩余壽命等,具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義.