概述公路桥梁试验检测技术及应用

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  【摘 要】 为确保公路桥梁建设质量与桥梁安全运营,公路桥梁的检测技术显的尤为重要,我们从公路桥梁试验检测的科学意义、检测的原因、技术与应用方面简单阐述。
  【关键词】 公路桥梁;检测;技术
  我国的公路桥梁技术现在已得到很大的发展,可以和世界公路桥梁技术相竞争,但是就目前的经济发展速度而言.仍然无法满足日益严峻的交通需要。所以,在今后的交通运输系统发展中,应该重点关注公路桥梁检测技术的研究,进一步推进桥梁建设中的技术创新,加强日常的维护工作。
  一、公路桥梁检测的科学意义
  路桥建设过程中,工程材料的自然缺陷、工程结构设计、建造和施工的失误难以避免,路桥建成之后.如何对路桥的实际品质进行鉴定是业主最关心的问题。由于对路桥的质量目前尚缺乏严格系统的量化检验方法,致使一些劣质工程得不到及时发现和处理。轻则增加了日后的路桥维修保养成本,使国家和地方财政负担加重,重则会发生桥毁人亡的惨剧。所以加强公路桥梁检测对于保证人民生命财产安全和改善交通质量以及促进经济发展都有着很重要的作用和影响。
  二、目前国内外路桥试验检测的问题
  众多国家目前的公路桥梁检测技术发展方向主要是加强土木结构的技术实际的应用。桥而板的检测技术包含地而渗透的雷达技术以及双带远结的外热成像技术,桥梁测试以及安全健康监测技术包含全桥检测中无线电的发送技术,可以通过精确差分式的全球定位系统来对桥梁的变形情况进行测量,采用'钢传感器测量桥梁的超载紧系疲劳裂纹的探测技术及评估技术,包含桥梁裂纹的热成像仪技术、新超声波技术以及便携式声发射技术以及微波探测技术等,锈蚀探测技术包含磁漏的探测技术、先张法的压浆技术等,要在路桥检测中真正的使用这些手段还只是一个初步的计划,在检测中全而实施这些手段还是有很大差距的。特别是对路桥检测中使用的检测手段步骤具备着很大的挑战。
  光纤传感器目前在世界范围内,被广泛应用,对于桥梁检测使用的传感器,其原理是当光纤受到拉压的时候,应变发生位置处的布里渊散射光会产生相应的改变,通过设备测量采集光纤温度及断裂情况,进而计算得到桥梁变形情沉。但工程设计规定的成本使得光纤数量少,不能代表整个路桥的损害程度。
  为桥梁各类物理量检测而开发的传感器多种多样。各类小型的可埋置于梁体内部的感应装置为测量桥梁翼墙位移的位移传感器。桥梁检测的工作量大的需求与桥梁检测设备不尽完善、功能单一,价格昂贵还是个重要的问题。另外因环境设计的原因,检测到的不一定是关键位置,导致检测的结果不准确。使用雷达、红外热象仪、激光光学、超声波和其它一些新的技术这种方法不适用,成本高,实时需要人管理操作。
  三、公路桥梁检测的原因
  公路桥梁的检测涉及到的问题,具体原因包括以下几个方面:
  a)公路桥梁缺乏充分的设计和施工资料作为质量检测依据;
  b)公路桥梁的施工质量会出现不符合规范要求,同时与公路桥梁的设计要求也有差距;
  c)公路桥梁在竣工试用一段时间以后发现了较为严重的病害和质量隐患,对其承载力有重要影响;
  d)公路桥梁的质量满足要求,但是要求进一步提高它们的承载力;
  e)为了获得更丰富的相关资料,公路桥梁需要进行设计标准的检测。此外,一些短期的检测工作已经不满足现在大型公路桥梁的质量要求,需要对它们进行更长时期的检测和健康监护。
  四、公路桥梁检测技术及应用
  1、公路桥梁结构整体性能、功能鉴定
  按照受力状态可分为静载试验和动载试验,按照试验持续的时间长短分为瞬时试验及长期试验。在静载作用下,一般要测定作用力的大小(包括静荷载、支座反力、推力等的大小)、构件的内力(包括弯矩、轴向力、剪力、扭矩等)、断而上各种应力的分布状态及其大小、各种变形(包括挠度、相对位移、转角等)以及局部损坏现象(如裂纹),按主要承重结构的形式分有实腹梁桥和桁架梁桥两大类。实腹梁桥的横截面积主要由弯矩决定,而弯矩大致与跨度的平方成正比(均布荷载条件下),当跨度大时,梁的腹板上的平均法向应力颇小,不能使材料充分利用,所以跨度不宜做得太大;桁架梁桥的杆件承受轴向力,材料能充分利用,自重较轻,跨越能力大,多用于建造大跨度桥。但实腹梁桥构造简单,制造与架设均比较方便。
  2、公路桥梁健康检测
  桥梁检测往往仅是为了确定桥梁的损伤状况,最多是在一定程度上对桥梁的继续工作能力提出评价。这对已用的桥梁设计理论提供长期的、及时的由足尺寸真实构件在真实环境下结构响应为基础的设计验证,继而为研究发展桥梁理论提供低成本高效率的“试验”支持。以桥梁健康检测作为设计的验证具有前所未有的优越性,道路交通量以大大高于预测流量的速度猛增也加剧了桥梁结构的自然老化。目前在国内的桥梁健康状况检测领域比较成熟的检测技术主要有以下几种:红外热像仪检测技术、光纤传感器检测技术电磁波探测技术、声探测技术等。桥梁健康状况检测技术已得到了一定的发展,对结构在工作环境、运营条件特性的认识也将不断地得到深化。
  3、公路桥梁机械检测技术
  机械测试仪器一般有杠杆、齿轮、轴、弹簧、指针和度盘等部件构成,其传感机构的功能是直接感受被测量的构件变化,并把这种变化传到转换机构在接触式机械量测仪器中。转换机构的功能是把传感机构传来的被量测构件的变化转化为长度的变化,并且把它放大或缩小,或者改变方向,如百分表中的大小齿轮指示机构的功能,是将经过转换机构转化为长度并加以放大、缩小或改变方向之后的变化用一定形式表现出来。
  4、公路桥梁射线检测技术
  首先,对桥梁的检测就是当桥梁中有缝隙或损伤的时候,发出的红外线与周围的不一致,所以可以依靠红外线成像的原理来检测桥梁的损伤。简单的说红外热像检测技术就是依据物体的红外辐射、表而温度、材料特性三者间的内在关系,借助红外热像仪把来自目标的红外辐射转变为可见的热图像,红外热像仪检测技术,从而得以显现。其次,电磁波探器是利用超高频短脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。检测在桥梁无损中的典型应用,如混凝土中的钢筋和孔道的定位以及缺陷和疲劳探测等,电涡流的大小与分布受构件材料介质和表层缺陷的影响,根据所测电涡流的变化量,就可以判定材料表层的缺陷情况。对检测装置或设计的检测仪器的射线源一定要进行有效的防护,将射线对人体的影响控制在最低的程度。这是核子仪在设计时所必须考虑的关键问题。
  五、路桥试验检测技术的发展趋势和展望
  随着时代的进步,路桥检验技术也在不断地进步中,首先是以专家的个人经验进行目测检验,并对数据进行简单处理,接下来是光纤传感器,它通过将光信号作为变换和传输的载体,并利用光线作为传输工具来传输信号,进而对新浇筑混凝土内的空隙进行检测。如果光纤传感器经过优化,那么它不仅占用空间小,而且重量也较轻,只需较低的电压就可以带动,对使用环境也没有过高要求,此外,经过优化的光纤传感器还不受电磁波的十扰,进而降低了使用成木。现在是感应检测技术应用更为广泛,为桥梁各类物理量检测而开发的传感器多种多样。该类设备普遍造价低廉,结构简单,性能可靠,可大规模适用于各类新建或在役桥梁。以下就是新型技术的主要内容:研发和运用通过无线通信方案为措施进行收集数据的体系;研发能够定点测试负荷、风负荷以及交通负荷能够使用的传感设备最佳布置措施:能更准确、快速、方便的获取需要收集的数据。
  总之,应加强公路桥梁检测技术的研究,推进技术的创新与应用,以确保桥梁建设质量与桥梁安全运营,保障国家的财产安全、个人的生命安全。
  参考文献:
  [1]范立.胡世德.叶爱君.大跨度桥梁抗震设计.[M].北京:人民交通出版社.2011.
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