隨著經濟的飛速發展(zhǎn)和交通(tōng)運輸事業的日趨繁榮,橋梁建設的規模越來越大(dà),結構類型越來越(yuè)新穎、複(fù)雜。橋梁在國民經(jīng)濟和(hé)社會生活中(zhōng)的作用越(yuè)來越重要,人們對大型橋梁的安全性、耐(nài)久(jiǔ)性與正常使用功能日漸關注。本文對現階段國內外的橋梁檢測技術的現狀進行分析,探討橋梁檢測技術未來的發展趨勢(shì)。
關鍵詞:公路橋梁;檢(jiǎn)測技(jì)術(shù);發展趨勢
橋梁在長期的使用過程中不可避(bì)免會發生各種各樣的(de)結構損傷。根據對國內橋梁的損傷情況進行原因調查的結果顯示,導致(zhì)橋梁損傷的主要因素(sù)有3個方麵(miàn):① 早期橋梁的設計理論較為保守且不夠全麵,無法滿(mǎn)足目前的交通量以(yǐ)及荷載要求,橋(qiáo)梁長期處於超負荷工作狀態(tài);②早期對橋梁養護維修的重要性認識不足,部分橋梁長期處於帶病工作狀態導致病害進一步擴大;③外部環境因素對橋梁產生的影響,如洪水、溫度變化、地(dì)震、海水腐蝕、撞擊等。這些損(sǔn)傷橋梁的使用輕則導致交通受阻(zǔ)、人們生活不便、重則可能造成嚴重的人員傷亡和財產損失。因此,橋梁檢測技術對橋梁的安全運營具(jù)有重要意義。
1、紅外熱(rè)像儀(yí)與雷達檢測技術
在橋梁的質量檢測中采用超生(shēng)波、紅外熱像儀(yí)以及雷(léi)達等檢測技(jì)術,一天內可對幾(jǐ)十種橋梁的橋麵或是上千(qiān)公裏路麵進行準確的測量。紅外熱像儀是(shì)通過紅(hóng)外攝影機而獲取橋梁的溫度圖。其中溫(wēn)度較高的(de)點(熱點)則是由於橋梁薄得仿佛是充滿空氣的絕緣體般,因此熱點部分的混凝土,其溫度上升速度相比(bǐ)其他點更快些。雷達是借助電磁波對受測目標進行探測。其工作原理是想受測目標(biāo)發射電磁脈衝,使發射出的電磁脈衝構成電磁波並從混凝土的異質界麵中反(fǎn)射回來,形成回(huí)波。回波(bō)對混(hún)凝土而言具有(yǒu)密切(qiē)的關係,其交替變化的波形可將混凝土中的損害情況以及裂縫情況檢測出來。紅外熱像儀與雷達聯合使用可有效檢測公路橋梁現有的大部分病害種類。
2、光纖傳感器檢測技術(shù)
現階段(duàn),光纖傳感器的應用範圍(wéi)相當廣(guǎng)泛,可遍及全世界,此種檢測技術所涉及的物理量檢測種類已超出 100 種,常見的有輻射、液位、水聲、磁場、電壓、電流、電場、位移、振動、壓力以及溫度等(děng)物理量(liàng)。橋梁質量檢測所用傳感器的工作原理是,光(guāng)纖(xiān)在經受了拉壓影響後,應變位置的布裏淵散射光也會相應的發生改變。通過對頻率的觀察,光(guāng)纖軸向的應變量與布裏淵散射(shè)頻移呈正比關(guān)係。
通(tōng)過檢(jiǎn)測設備對布裏(lǐ)淵散射頻移以及光纖溫(wēn)度的測量結果,進一步計算橋(qiáo)梁的變形情況。根(gēn)據“光損”的測量情況而計算橋梁的變形詳細數據,其計算(suàn)結果可精確到0.02mm。通過光脈衝反射(shè)的傳輸時間可明(míng)確橋梁發生變形的具體位置,其誤差大小在0.75m 內。在橋梁檢測中結(jié)合這兩種方法可(kě)了解一定長度內橋梁的變形(xíng)大小(xiǎo)與變形位(wèi)置分(fèn)布詳情。光纖傳感器處於狹窄的範圍內依舊可實現測量效果,因此施工期間可將傳(chuán)感器埋藏於橋梁內,通過兩端(duān)的接收儀器可起到長期監控橋梁(liáng)質量的效果。
3、無線電檢測(cè)技術
美國聯邦的公路管理局曾針對鋼橋疲(pí)勞損(sǔn)傷情況的檢(jiǎn)測而開發了橋梁檢測設備,該檢測設(shè)備的主要原理認為導致鋼橋構件產生裂縫的原因(yīn)是由於橋梁(liáng)長期承受具有周期性特點的荷載。橋(qiáo)梁結構的裂縫的(de)擴大程度較(jiào)細微,而橋(qiáo)梁結構表麵的擴大會隨著(zhe)釋放出的(de)能量為產生應力波(bō)。無線電檢測技術可確定一定數量的應力波(bō)以及(jí)相應(yīng)的準確位置。此外,美國聯邦的公路(lù)管理局還為此開發了其他的檢測技術,即聲發射檢測技術,此技術原先常用檢測礦山(shān)地壓的施工(gōng)質量,如今其檢(jiǎn)測範圍以及普及到其他行(háng)業,例如高架橋梁、水壩、化工容器、造船業、飛機等行業。
現階段,國內(nèi)已生產出聲發射類型的橋梁檢測設備,並(bìng)以在現有橋梁的檢測工作中成功應用。
聲發射類型的檢測設備(bèi)可對橋梁各項(xiàng)材料的內部情況進行(háng)了解,例如裂紋分布情況、裂紋發(fā)展情況等,通過對材料內部情況的了解,對橋梁的施工技(jì)術進行深入研究,從(cóng)而(ér)預測橋梁的使用壽命。聲發射監測設備的原理是,掌握聲波在各類材料內部的縱波傳播(bō)速度以及傳(chuán)播方向,然後結合縱波與各傳感器接觸時的時差,對材料內部存在缺陷的位置進行判斷。小波分析是(shì)指小波形的分析,常用於分析橋梁(liáng)結構以及樁基的檢測(cè)結(jié)果。
4、感應檢測技術
感(gǎn)應檢測技術的應用範圍相當廣泛,針對檢測橋梁當中的(de)物理量而研發的傳感器種類相當多。例如(rú)加速計,主要用於測(cè)量由於橋梁鋼筋斷裂所引起的應力波;小型感應裝置(zhì),可埋藏於橋梁梁體內部,主要測量鋼筋鏽蝕情況與混(hún)凝土的氯離子含量、導電率;位移傳感器,主要用(yòng)於橋梁(liáng)翼牆的位移。這幾類設備具有結構簡單、性能穩定、價格低(dī)廉等特點,可在各種在建(jiàn)橋梁與在用橋梁中大量使用。
5、其他橋梁檢測(cè)技術
5.1.激光係(xì)統。該技術使采用激光係統對受測目標的(de)三維坐標進行即時測量。該係統(tǒng)在測量(liàng)木材、混凝土以及普通鋼材中可起到良好的測量效果(guǒ)。激光係統可快速而準(zhǔn)確的對橋梁(liáng)中因汽車通過而產生變(biàn)形的部(bù)分(fèn)進行測量,借助長時間的(de)檢測還可對(duì)坐標數據進行對比分析,從而判斷橋梁有無產生預應力或是沉降等損傷。
5.2.新型傳感器。國內外已開發(fā)的傳感器有多種,例如光纖光柵問(wèn)題傳感器(qì)、三向加速度計(jì)、磁(cí)通量傳感器與超聲波三向風速儀等。伴隨著國內大量早期建設橋梁均步入了病害爆發的時期,突出了橋梁檢測工作量大、檢測(cè)設備功能單一、檢測設備昂貴以(yǐ)及(jí)設備不完善等問題。與國外的橋(qiáo)梁檢測技術相比,國內檢測技術仍存在許多不足,可進步空(kōng)間還很大(dà),國內橋梁檢測技術實現信息化(huà)、智能化以及自動化還須進行長期的努力發展。
5.3.智能支座。智能支座內部(bù)設有多個光學纖維傳(chuán)感器,主要用於(yú)測(cè)量橋梁的剪力與壓應變。該測量設備可借助預設在內部(bù)的光學纖(xiān)維傳感器對橋梁恒載(zǎi)以(yǐ)及活(huó)載的分布情況進行采集,為橋梁技術(shù)狀況的(de)判斷提供依據。
6、橋梁檢測未來發展方向
①將通過無線電通訊方式進行的數(shù)據采集係統應用到實踐中去,開發出能夠適應風荷載和交通荷載等的最優傳(chuán)感器測試技術,以便(biàn)於更加快速、精(jīng)確、便利的采(cǎi)集(jí)相關數據(jù)。②組裝能(néng)進行自動損傷識(shí)別的係統,及時快速(sù)的自動進行識別、反饋信息(xī)至控製中心。③把現代網絡係統的先進技術應用到橋(qiáo)梁工程檢測技(jì)術係統中,雙雙結合(hé),發(fā)揮(huī)各自優勢,進而達成(chéng)網(wǎng)絡技術資源的共享(xiǎng)。④建立設計、施工到營運的各個環節的完備數(shù)據資料統計庫,方便隨時進行校對及安全檢測等(děng)。 可以預見,未來關於橋梁工程檢測(cè)技術(shù)的研究將會伴隨新材料、新技術的(de)更新不斷前進,朝著實用性強、操(cāo)作簡單、可靠性強、高效智能化、信息化等(děng)多個方麵研究(jiū)發(fā)展,做到盡量(liàng)減少橋(qiáo)梁工程中的不安全因素,進而保證橋梁(liáng)工程(chéng)的質(zhì)量(liàng)。
7、結束語
隨著公路交通建設的發展(zhǎn),以(yǐ)及橋梁使用年(nián)齡的增長,結構(gòu)老化的數量越(yuè)來越多,橋梁檢(jiǎn)測的(de)需(xū)求會越來越強烈。雖然目前已有不少可以應用的檢測技術,但有些技術仍需進一步完善才能達到普遍應用的階段。因(yīn)此,橋梁檢測領(lǐng)域需不斷研(yán)究更新的橋梁檢測技術,借助不斷優化的檢(jiǎn)測技術,發現在用橋梁(liáng)的現存問題,及早掌握處理橋梁中的病害,從而保持橋梁(liáng)的長期健康狀態,維護正常(cháng)的交通運行。
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