橋梁的檢測方法詳細講解

外觀檢查包括橋梁總體性與局部構(gòu)造幾何尺寸的量測、結(jié)構(gòu)病害的檢查與量測等,不同橋型在檢查方面各有側(cè)重點。一般來說,從總體上可將橋梁分為三部分:

1. 上部結(jié)構(gòu),在梁式橋中主要指主梁;

2. 下部結(jié)構(gòu),一般包括基礎(chǔ)與承臺、拱圈拱頂裂縫、墩的位移、樁以及橋臺等;

3. 附屬結(jié)構(gòu)一般應(yīng)著重檢查橋面鋪裝、伸縮縫、 欄桿等, 其它的還有梁橋部分檢查端部的斜裂縫與跨中部位的裂縫、撓度等檢查要點。對于鋼筋混凝土橋梁類型,主要是檢測鋼筋(保護層厚度、銹蝕狀況測試)與混凝土 (碳化深度、強度等級與耐久性有關(guān)的含堿量和氯離子含量);對于材料檢測類型,則主要是檢查橋梁結(jié)構(gòu)材料的無損或微損檢測,這也是當(dāng)前的重點研究領(lǐng)域;結(jié) 構(gòu)資料則主要是掌握橋梁的原施工工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及橋梁的結(jié)構(gòu)維修養(yǎng)護歷史等過程,從而根據(jù)相關(guān)規(guī)范作為標(biāo)準(zhǔn)分析橋梁質(zhì)量狀況。此外,為了提高檢查效率, 可采購用于橋面檢測的先進高新技術(shù)儀器,如激光雷達,就是用來測量整橋;雙頻帶紅外線自動溫度成像系統(tǒng),可用來檢測橋面;探地雷達成像系統(tǒng),可用來檢測橋面板等。

1. 橋梁的靜載試驗首先要針對橋梁的豎向撓度、側(cè)向撓度以及扭轉(zhuǎn)變形三個方面進行重點檢測。而且在對橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)該保證相應(yīng)跨度內(nèi)檢測時至少要對三個檢測點進行相應(yīng)檢測,并且要按照規(guī)范要求求出最大撓度值、變形值以及支座的相對下沉值。另外,試驗時采用的計算理論通過長期的觀測進行有效的驗證關(guān)鍵是針對橋梁控制截面的內(nèi)力檢測,并且還要對撓度縱向和橫向影響線進行計算和實際檢測。

2. 要對控制截面的應(yīng)力分析時得出的數(shù)據(jù)進行記錄,同時總結(jié)出最大值和橋梁發(fā)生的偏載特性。而且沿著截面的高度的方向至少要設(shè)置5 個檢測點,其中包括上邊緣、下邊緣和截面特殊位置檢測。在有些特殊情況下還應(yīng)該進行支點、橫隔板的剪應(yīng)力和主應(yīng)力進行檢測。

3. 要對支座的伸縮量和轉(zhuǎn)角改變程度、支座的沉降量以及墩頂相對位移進行檢測。

4. 要認(rèn)真仔細的找出運營橋梁的表面是否有裂縫出現(xiàn),如果通過檢測發(fā)現(xiàn)有初始裂縫出現(xiàn)就要記錄試驗所施加的加荷載,并且對于裂縫出現(xiàn)的位置、裂縫發(fā)展的方向、長度、寬度以及卸載后裂縫發(fā)生閉合情況等相關(guān)資料要保證全部詳細記錄。如果尚未加到預(yù)計最大試驗荷載時橋梁的控制截面發(fā)生的形變位移、應(yīng)力或者是裂縫擴展的寬度就已經(jīng)達到或者是超出了初期設(shè)計的荷載標(biāo)準(zhǔn),此時就應(yīng)該停止加載而且還要對裂縫仔細觀察撤載后裂縫的擴展和恢復(fù)情況和殘余變形的影響等。如果是特殊結(jié)構(gòu)的橋梁,在對其進行靜載試驗時要觀察索力和塔的變位的變化,同時要對支座進行測定。

指通過對橋梁本身施加一定的附加振動力,使得橋梁產(chǎn)生共振,并對橋梁回饋的振動信號進行檢測和記錄,進而得出相應(yīng)的檢測橋梁的結(jié)構(gòu)頻率,了解橋梁的基本結(jié)構(gòu)情況和工作水平和狀態(tài)。動載試驗是最基礎(chǔ)的動力檢測方法,它以應(yīng)用振動理論和試驗為基礎(chǔ),對橋梁運營時的震動問題進行檢測的主要方法。主要包括橋梁動力特性檢測、動載響應(yīng)的試驗等。

1. 矩陣型法,利用矩陣型法進行相關(guān)檢測是發(fā)展最早也是最成熟的方法,它常常用于修正計算模型的整個矩陣,精度比較高,執(zhí)行操作相對容易。這種方法的主要缺點在于所修正模型的物理意義并不是非常明確,這往往會喪失原有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. 子矩陣修正法,通過對需要修正的矩陣定義相關(guān)的修正系數(shù)以及對宇矩陣修正系數(shù)的調(diào)整可以修正橋梁的結(jié)構(gòu)剛度,這種方法的最大優(yōu)勢在于修正后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,運用靈敏度法,檢測人員可以修正結(jié)構(gòu)參數(shù),并且通過設(shè)計參數(shù)以及彈性模量的截面面積等可以實現(xiàn)對有限元模型的修改。第四,指紋分析方法, 就是在橋梁檢測中,尋找與其結(jié)構(gòu)動力特性有關(guān)的動力指紋,并且通過相應(yīng)指紋的變化情況來判斷橋梁結(jié)構(gòu)的真實狀況。在線監(jiān)測中,最易獲得的模態(tài)參數(shù)是頻率, 而且所獲得的參數(shù)的精度非常高。因此,檢測人員可以通過監(jiān)測頻率的變化這種方式來識別結(jié)構(gòu)破損情況,這種方式操作起來也是比較簡單的。此外,振型也可以適用于橋梁結(jié)構(gòu)破損情況的發(fā)現(xiàn)與識別,雖然運用振型進行測試的精度低于頻率,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,由于橋梁結(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致的固有頻率的變化非常小,但是振型形式變化卻十分明顯,一般損傷導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)自振頻率的變化一般在5% 以內(nèi)。有一些研究人員采用模糊理論與指紋分析結(jié)合的方式進行檢測,這種方式的可靠度建立在規(guī)范的理論框架基礎(chǔ)之上,對不同種類橋梁的使用性能以及專家評估 數(shù)據(jù)的科學(xué)性要求較高

當(dāng)前,國外方面已經(jīng)展開結(jié)合橋梁管理系統(tǒng)與量化的無損檢測方法的研究,即通過用強迫振動響應(yīng)法定量檢測技術(shù),用激光振動計測量斜拉索索力,評估橋梁下部結(jié)構(gòu)。我國一直倡導(dǎo)引進國外先進技術(shù),本文就其主要技術(shù)概括:

1. 先進的疲勞裂紋探測和評估系統(tǒng),涉及橋梁裂紋的無線應(yīng)變測量系統(tǒng)、無源疲勞荷載測量設(shè)備、便攜式聲發(fā)射系統(tǒng)、新型超聲波以及電磁聲發(fā)射傳感器等,目前在此基礎(chǔ)上一種具有產(chǎn)生(信號)并探測不同受力模式下的疲勞裂紋的寬帶 E 探測器;

2. 先進的銹蝕探測技術(shù),如探測先張法壓漿空隙、磁漏探測技術(shù)的埋入式銹蝕微傳感器;

3. 先進的橋面板檢測系統(tǒng),如雙帶遠紅外熱成像系統(tǒng);

4. 擁有先進的橋梁測試和健康監(jiān)測系統(tǒng),如測量橋梁超載的鋼傳感器