谈桥梁检测技术与发展趋势研究

2021-11-04 15:26:18 来源:写作指导

摘要:伴随着我国交通运输发展得越来越快,由此产生的交通运输量和道路所需要承受的重量也都大大增加了。因此,由于桥梁较长时间的运营,桥梁的承载能力和耐久度也就会逐渐下降,导致桥梁在此期间不可避免的产生结构性损害,也就同时阻碍了桥梁的安全运营。致使桥梁在使用过程中受到结构性伤害的原因有很多,大概就是在两方面:一是人为因素、二是自然因素。当我们在对受损桥梁进行修复、加固和整治之前,必须对其结构进行全面的检查。所以十分有必要在桥梁运营过程中对其整体结构进行检测。基于此,本文主要对桥梁检测技术进行了综合的分析,并在此基础上提出了当前存在的问题并制定了有效的发展策略,希望可以为相关工作人员提供一定的参考。

关键词:桥梁检测;技术要点;发展趋势;研究

1引言

桥梁作为公路网建设当中的重要组成部分,其整体的通行安全作为确保公路路网安全关键因素之一,需加强桥梁工程技术研究。在桥梁工程建设过程中,桥梁的损伤原因存在有多方面因素,具体包含人为因素、自然灾害、行车荷载等方面的因素。伴随着我国交通量越来集中,超载车辆越来越集中,给桥梁带来的损伤也越来越受到公路养护建设者的重视。桥梁一旦出现损伤就需要做出维修、改造或改建,所有的维修、改造与改建的问题要在桥梁检测的基础上才能进行。

2桥梁检测技术的应用价值

第一,桥梁本身可能因为年久失修还有长期频繁使用,导致其某一节部位出现了错位、裂缝和沉降等不同程度的损伤。然而这些都是需要根据相关人员利用技术对桥梁结构和受损部位的严谨勘测来进行判断的,以此来解析目前桥梁本身可以承受的重量大小。

第二,很早之前我国就建设了很多桥梁,所以目前有些大桥的使用时间是非常久远的,而整个桥梁结构和荷载都是根据当年的实际情况来进行设计建造的。但是随着我国社会经济逐渐的增长,交通流量逐渐增加,各种交通工具带来了更复杂的交通体系,所以随着车辆荷载的增加我们对桥梁的结构和承载能力又有了新的标准和要求。对这种桥梁的有效检测工作,让我们可以以此为据来判断整个桥梁的结构和荷载能量是否可以满足现在社会发展的需求,同时是否可以在修复加固桥梁的时候对桥梁的荷载能力进行一个全面的提高。

第三,应该完善我们的桥梁信息数据,对所有有关桥梁技术的数据进行收集存档,同时让这些数据与当代技术相结合,来对桥梁工程进行更加合理的修复和维护,同时深入分析桥梁养护方面出现的问题,并根据当时的实际情况进行有效的指导,为桥梁养护措施提供更加合理的意见,以此来对桥梁的加固和研究进行更好的施工。

第四,对于一些新型结构的桥梁,通过有效使用桥梁检测技术,能够对相关理论的实践性和可靠性进行相应的判断和分析,当桥梁在使用过程中发生问题的时候,就可以及时解决,并同时判断桥梁结构的形式和设计理论。因此加强桥梁检测技术研究具有重要的意义,需给予更多的关注。

3桥梁检测技术分析

3.1桥梁表面性检查

所谓的桥梁表面性检查,就是主要检查桥梁局部或者全部的表面性,主要包含外形的长宽高、混凝土强度等级、混凝土碳化程度以及目测桥梁主要结构病害等能够用眼看到的表面性伤痕和数据。而此项检查只是针对没有受到严重损伤,主要结构没有出现重大损害的桥梁。同时桥梁表面性检查也具有检查费用低、方式快捷有效等优点。但如果桥梁存在重大的隐性损伤,那就会影响整个桥梁的使用期限,与此同时因为大多数桥梁表面性检测都是根据检察人员的经验来判断的,所以此检查技术仅适用于修建使用寿命较短,交通运输量小的桥梁。因为我省没有很多检测桥梁表面性的仪器,所以这一点也是桥梁无损检测的关键研究领域。现如今用融合电、磁、雷达、数字信号处理等高科技技术研发的成套测试仪器和设备是关于桥梁表现型检查仪器测量研究方向的主要目标。

3.2桥梁承载力检测

3.2.1静载试验检测

桥梁荷载试验是目前测定桥梁实际可具备承载力的主要方法,分为静载试验和动载试验。静载试验可以分析桥梁在实际运营中的承载能力和状态,为桥梁检测提供依据;桥梁的目前寿命质量和运营荷载等级评定可根据动载试验结果确定。根据《公路养护技术规范》(JTGH10—2009)相关规定,为桥梁的质量鉴定提供依据,特别是采用新工艺、新材料、新结构的桥梁质量,需要检测桥梁结构的实际承载能力,评价桥梁主体质量与设计。静载检测主要是根据静载的方式对桥梁结构工程的变形量、挠度、应变或者裂缝等相关参数进行检测。一般来讲,在静载检测的过程中,首先要对桥梁的钢材结构进行竖侧两向的挠度和扭转变形量来进行检测,每跨的测试点应该在三个以上。另外,也要对桥梁截面的应力分布进行检测,尤其是要根据承载点的应力分布情况对应变进行分析。此外还要检测一下桥梁承载点的位移等,对未来会产生或者已经产生的裂缝区域进行全面检测,对于已有裂缝区域一定要对裂缝的长度、宽度、深度、方向及其静载作用后的数据情况给予认定,当裂缝已经开始持续扩大或者已经超出裂缝最大值的时候,工作人员应立即疏散桥上人员,同时也要根据其桥梁工程结构的强度、刚度和抗裂能力,对桥梁的承载力进行认定。

3.2.2动载试验检测

动载检测是测试桥梁工程运行状况和桥梁承载力的重要指标,也是检测桥梁工程结构的承受动力荷载时的性能指标。目前,因为桥梁结构出现损伤,所以整个桥梁工程结构的强度、刚度等参数也就随之发生了变化。基于此原理,我们对因各种原因损伤桥梁结构的关系给予坚定的答案,从而通过构建桥梁工程震动动态模式,为量化参数评价桥梁结构损伤提供了重要的参考依据,然后与桥梁工程结构稳定阶段的参数进行比较,进一步测定了桥梁结构的损伤点、损伤类型和损伤点的扩散情况。桥梁动静荷载试验技术已经十分成熟,在道路桥梁质量检测方面应用较多。

4桥梁检测技术发展的瓶颈

4.1理念瓶颈

欧美等发达国家在桥梁建设中的主导思想一直遵循着精细化、全寿命的设计理念,在整个桥梁结构设计的阶段就充分预留了关于桥梁未来的养护和检修等情况,同时也设置了相对应的构造措施。现如今,我国总体的桥梁设计一直在桥梁养护这一方面欠缺斟酌,以至于我们检修人员在对桥梁进行检测与监测的过程中,不能做到“可达、可检、可修”,就更不要提“易达、易检、易修”了。这一点也就映射出我国的桥梁设计在全局性理念上还是有所不足的。比如,在我国只给跨江或者跨海的大桥设计了专门的检修通道,但其他的普通的桥梁却没有相应的检修通道,这也就导致无法对桥梁进行易检的工作。如果没有检修通道,也就让桥梁的检测和监测变得更加困难,就会有很多区域不能做到及时检查和修复,也就让桥梁的检测和监测变得举步维艰。如果,我们选择用检测车进行桥梁检查,也就会因为占道时间长而影响交通,同时也会增加了一些监测工作的经济投入,这与“低成本”的桥梁检测目标是相悖的。

4.2技术瓶颈

目前我国的桥梁检测技术还在发展阶段,有几点一直都是需要我们改进的:首先,我们没有对于传统桥梁检测技术外观测试中测试人员的高技术要求的全面培训体系。检测人员也受到了来自桥梁检测过程中对检测人员技术水平的限制。其次,对于检测仪器本身也存在着不具备完整的校对体系和相匹配的调试方法,另外操作人员也缺少对仪器工作原理等方面的知识理解,所以大部分还是靠平常的工作经验来判定。再者,在检测过程中,对于检测数据的手机也没有完整的调整机制,也就导致不能对损伤区域进行有效的识别和定位。

5桥梁检测技术发展趋势分析

5.1准确把握技术趋势

现如今有关桥梁工程界的巨大挑战主要包括,桥梁的安全性、桥梁的耐久性和桥梁的使用功能。桥梁工程技术的发展在基于建设的基础上也同时向建设和养护一起转型。因为对桥梁结构的要求和长期使用的性能要求都在逐步提高,所以关于桥梁的检测或者监测及其相关的损害判断与分析技术的研究也有了新的趋势,主要体现在了深入化、集成化、标准化和智能化4个方面:

(1)深入化,桥梁结构损伤机理研究将从短期到长期、微观到宏观、单因素到多因素逐步耦合发展;

(2)集成化,无损检测、维修和保养省的小型化、专业化和一体化变得越来越重要,在BIM的平台上,将设计、施工、检测、监测、维护和维修的信息紧密集成融合,将传感、采集、与传输设备强有力的纳入健康检测系统中也是一个主要趋势;

(3)标准化,要将检测、监测、维护动作和质量评定的方法在传统的意义上进行标准化,还要将数据互联互通的信息标准化;

(4)智能化,随着对机理的深入研究了解,数据的累积、信息整合的日益增多和加强,以及云计算、海量数据分析和机器学习的科学技术的提高,桥梁养护智能化研究备受关注,人们也会通过智能化,能够对桥梁结构的病害进行早期识别,趋势推演、自动进行监测评分、自动排序安全风险、智能优化养护资金配置或者桥梁的寿命预测等功能,从没可能变成有可能。

5.2实现重点技术突破

5.2.1无损伤检测技术传统的桥梁检测工作,是在检测人员目测和动静荷载实验为基础的前提下对桥梁损伤进行多种辅助手段的检测。早在1990年,桥梁无损伤检测就伴随着遥感技术和通信技术的日渐提高展现出了朝着智能、快速、系统化发展的十分宽阔的上升空间。尤其是振动实验模态分析技术的研发为桥梁检测开辟了新的发展方向。

5.2.2无损伤识别技术

(1)小波损失识别法,因为小波损失识别法中的小波信号有很强的稳定性,所以这种方法就适用在损失识别的波段,通过小波的反射和传导出的特征因子,来判断桥梁结构损伤的部位和程度。小波分析在起义信号检测、识别信噪、分析频带等多种损伤识别中被广泛地使用。

(2)神经网络损伤识别法,神经网络识别法的工作原理是:利用无损伤系统的振动数据所形成的数据网络,在经过数学方法确定出相关参数后,输入数据。如果输入的数据是正确的,那系统将不会发生什么变化,证明网络数据与系统数据是一样的。反之,就证明整个桥梁结构是有损伤部位的,需要及时维护。6结束语通过上文分析能够发现,桥梁工程在运营过程中极易受到诸多因素的干扰导致其出现质量问题,同时伴随着当前我国交通运输行业发展的迅猛,进一步增加了桥梁工程压力。因此为了有效地保证桥梁工程整体质量,需加强桥梁技术分析,及时发现桥梁工程建设当中存在的问题并提出有效的解决措施,从而更好地保证桥梁工程的整体建设质量,进一步促进交通运输行业的稳定发展。

作者:马晓冬 单位:中铁第五勘察设计院集团有限公司