混凝土桥梁的检测技术及新发展

1、混凝土桥梁的检测技术及新发展近几十年来，我国的江河上和城市内，都修建了很多特大和大、中型桥梁，包括铁路桥梁、大路桥梁、公铁两用桥和城市的立交桥等。这些桥梁在建设中和运营管理期间，都需要举行大量常规的技术检测工作，以确保工程的设计要求和施工质量及运行平安。而同时很多早期修建的桥梁结构，因为年久失修，导致桥梁局部消失了一些病害，例如，混凝土表面脱落，钢筋外露；混凝土碳化、盐蚀严峻，使主要受力截面的抗压性能受到减弱等等不一而足。因此，今日的桥梁检测领域不仅仅包括成桥前静载和动力实验，还涵盖到大量旧桥的检测与维护上，惟独通过检测，评价其使用牢靠度、估量其剩余寿命，才干为桥梁主管部门的决策供应依据。在我

2、国，混凝土桥梁的检测技术经过几十年的进展，已比较成熟，但与国外研究的最新技术相比，还有一定的差距，本文着重推荐混凝土桥梁的检测技术在我国及世界范围内的应用及其新进展。一、混凝土桥梁的检测技术采集者退散混凝土桥梁的检测离不开荷载实验。一般来说，有以下状况需举行荷载实验：一是兴建的大跨度混凝土桥，尤其当采用了新结构、新材料和新工艺的桥跨结构更需举行荷载实验；二是需通行特种车辆的新旧桥梁，为保证该桥使用平安，需按实际轮位和轴重举行模拟荷载实验或等效菏载实验；三是修复的、改建的或加固的旧桥，为验证工程效果，需举行验收或鉴定性荷载实验；四是年久失修，且缺乏设计和施工技术数据的旧桥，为推断是否能承受预计的

3、荷载，也需举行荷载实验。（一）荷载实验分类及其打算1荷载实验分类，按所加荷载性质，可分为静载实验和动力实验；按加载数量与标准设计荷载的比值（包括冲击系数在内）可分为三种：基本荷载实验、重荷载实验和轻荷载实验，本文着重阐述静载实验和动力实验。2荷载实验打算：实验前，需做好充分的打算，这就要求尽可能的收集设计与施工资料，这也是为决定实验荷载、布置测点以及以后的测试数据的对照分析。这些资料包括桥跨的总体与各截面几何尺寸、标高、设计荷载等级、行车道标准、支座和墩台位置标高及布置，材料的物理力学性能等。如有可能，一方面，从设计单位那里索取该桥的控制截面的计算内力、计算挠度、影响线和结构的自振频率等；另一

4、方面，从施工方那里索取该桥的实际尺寸、标高、施工时材料数据，尤其是混凝土的强度增长数据、弹模数据、荷载实验时混凝土的龄期等。与此同时，还应做好实桥调查工作，对实桥表面的病害，用图标明病害位置和病害程度；摸清桥址处的供电和交通状况，当地的气象状况，有无实验所需的标准车辆等第一手资料，由于这些都可能影响到事先所拟订的实验方案，如能及早发觉状况和间题，就可以对实验方案举行准时修改。（二）静载实验混凝土桥梁的静载实验，一般需举行以下测试内容：1结构的竖向挠度、侧向挠度和扭改变形。每个跨度内至少有三个测点，并取得最大的挠度及变形值，同时观测支座下沉值。有时测试也为了验证所采用的计算理论，要实测控制截面的

5、内力和挠度纵向和横向影响线。2记录控制截面的应力分布，并取得最大值和偏载特性。沿截面高度不少于5 个测点，包括上、下缘和截面突变处。有些结构需测试支点及附近、横隔板附近剪应力和主拉应力，此时需将应变计布成应变花。3支座的伸缩、转角，支座的沉降；墩顶位移及转角。4认真观看是否已消失裂缝，消失初始裂缝时所加的荷载，认真表明裂缝消失的位置、方向、长度、宽度及卸载后闭合状况。倘若结构的控制截面变形、应力或裂缝扩展，在尚未加到预计最大实验荷载前，已提前达到或超过设计标准的允许值，应立刻停止加载，同时留意观看裂缝扩展状况，撤离仪器和人员。5细观看卸载后的残余变形。对于特别结构而言，如悬索桥和斜拉桥，尚需观

6、看索力和塔的变位并举行支座的测定。混凝土桥的静载实验，对关键控制截面的测试，严格在该截面影响线上加载标准荷载车队，以决定标准车辆在桥上的轮位位置。除了对加载车辆的轮位有所控制外，实验时温度是一个重要因素。通常而言，温度变化一摄氏度，混凝土构件将产生十个微应变的变形，对于50 号混凝土，相应于0.35 吻a 的应力误差。因此应做好温度补偿和收缩补偿块等工作，以直接或间接消退温度及收缩的影响。（三）动力实验桥梁结构的动力实验是研究桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性，其测试数据是推断桥梁结构运营情况和承载特性的重要指标。众所周知，桥梁在设计时，要避开外界的强迫振动源，如风、车辆

7、等的频率与桥跨结构的自振频率相等，否则会引起过大的共振振幅危及桥梁的使用平安。同理，当车辆以某一速度通过桥面时，桥跨的动挠度和动应力最大，那么，此时的车速称为临界车速。由临界车速引起的共振将产生动力扩大效应并直接影响到桥梁的平安使用，通常用冲击系数来表示这种扩大效应。桥梁的动力实验，主要是围绕冲击系数做文章，实际的的动力实验包括以下内容：1测定桥跨结构在车辆荷载下的强迫振动特性，如冲击系数、强迫振动频率、动位移和动应力等。2测定桥跨结构的自振特性，如自振频率、振型和阻尼特性等。桥跨结构的动力实验，首先务必使结构产生振动，然后通过仪器记录下结构的振动时程曲线，再通过特地的FFT （迅速傅立叶转换

8、）仪器，分析出结构的各项振动特性。有两种方法可模拟外界对结构的动力激振，这其中包括稳态激振和脉动激振。稳态激振包括以一辆或多辆并行满载车列以不同速度过桥或在桥上制动。而脉动激振可直接利用外界随机振源。动力分析设备越来越先进，具有丰盛阅历的工程师可直接分析输出结果。但与之同时的理论分析，与实际状况仍存在相当的差别。在举行动力实验时，应留意结构控制截面上的实测最大动应力、动挠度和最低标准限值应小于标准的容许值。否则简单对桥梁结构造成损坏。二、国内外检测技术的一些最新进展在美国，每年有大量的桥梁急需修理，为了确保桥梁的修理经费的合理使用，美国大路管理局拟采用一种贝叶斯预报技术，将以前的检测数据和工程

9、推断组合起来，可清晰的考虑到测量的错误，将建立在工程评价和从前的阅历信息上融入到将来的混凝土桥梁衰变预报中，并可随时将新的检测数据增添到已有桥梁的管理系统中的架构中。这种技术现已运用于克罗拉多州的一座预应力桥梁上。美国大路管理局早已开头对美国国内全部的桥梁的基本数据建库，并可将以后的检测所获得数据不断的更新数据库中的内容。美国AASHTO已建立起DATAPAVE路面长期管理使用性能数据库管理系统，信任不久其相应的桥梁数据库管理系统也将建立起来。我国上海市现已着手建立上海市城市桥梁管理系统，它通过对桥梁的不同部位举行评价，通过加权汇总成全桥的桥梁缺损情况值（ Bcl），最后得出该桥的使用牢靠度，这种分析充分运用了迷糊数学的学问。目前，将损伤力学用于桥梁表面病害、故障检测，已有不少成绩间世，有学者认为可用它粗略估量老桥梁的残余寿命。多学科的交错大大进展了桥梁的检测理论，这标志着以后桥梁牢靠度综合评价技术进展的方向，检测方法的进展也是日新月异。过去斜拉桥的斜拉索发生断索事故，无从知晓。现在，使用磁漏检测技术可直接检测出是否断索和断索部位。桩基实验方法也已有大的突破。应用波动方程的解析法（cAs 日、分析法（sMITH）、以及实测曲线拟合法（CAPWAP 、CAPWAP /C）举