山东省公路桥梁检测中心山东东营257091
摘要:公路桥梁在公路工程中起着关键性的作用,对其质量的检测和评价的重要性也相应提高。但是,我国在公路桥梁检测和评价方面还不够完善,这就要求相关学者和研究人员加强对公路桥梁检测技术的研究和改进,从而提升公路桥梁检测技术的有效性和准确性。本文分析了国内外针对桥梁检测的最新技术和动态,并简述了桥梁检测的发展方向,希望能够对提高我国的桥梁检测技术提供一定的参考。
关键词:桥梁;检测;新技术
从历史统计数据来看,我国的桥梁事件逐年攀升,其中的原因诸多,但是桥梁的检测不到位,养护不及时等都是造成悲惨事故的重要原因之一。当前,我国的大部分公路桥梁都使用多年,进入了病害爆发的关键时期,公路桥梁的检测和评价显得更加重要,所以,促使我们尽快找到先进快速的桥梁检测和评价方法,以适应当前社会发展的需要。
当前应全面深化对桥梁检测评定基础理论方面的研究,同时结合技术创新,以逐步满足检测手段自动化、网络化以及标准化的要求,全面提升检测效能以及准确度,以保障高效、科学且专业的桥梁结构技术性状评定,这也是在未来一段时间内,桥梁检测发展的主导方向。实际上在桥梁检测过程中,其中涉及的内容非常繁杂,如果以方法作为分类标准,可以分为动载、静载以及无损;而如果以时间作为划分标准,可以分为长期以及短期;如果基于性质进行划分,一般可以分为施工监控以及成桥验收,除此之外还包括运营期检测。针对桥梁的检测中,除了外观以及线形等内容之外,还包括砼强度、裂缝以及钢筋的锈蚀、碳化程度,甚至钢筋保护层的实际厚度、电阻率以及氯离子含量等方面都包含在内。因此,所涉及的相关的方法以及技术手段更是复杂多样,各具特色。从总体上来看,针对正在使用中的桥梁所进行的检测主要包含以下两个层面:桥梁检查以及荷载试验判定。就当前来看,存在于各类桥梁检测技术之间的差异实际上主要是传感器类型的差别。现下全新检测技术主要有以下几种:
1.雷达以及红外热象仪检测技术的实际应用
如果可以在实际检测的过程中使用雷达、红外热象仪,或者借助激光光学、超声波等全新高科技手段,能够极大的提成检测效能,甚至可以在一天之内就能够高效准确的检测百公里甚至千公里的路面,或者可以完成几十座桥面的检测。“红外热象仪”实际上就是借助红外摄像机对桥面温度进行检测,同时能够形成一整幅桥面温度图。通过温度图,可以准确判定桥面混凝土的开裂位置,也就是图中所体现的“热点”所在。“雷达”主要依据短促电磁脉冲的发射以及返回这一原理,电磁脉冲在遭遇混凝土中各种异质界面时,会由于反射而形成回波。经过实践验证,回波的交替变化甚至是波形和混凝土病害区域以及出现裂缝之后的路面状况具有非常紧密的关联性(虽然实际解读起来会存在一定的困难)。如果在实际检测过程中,将以上两种方法进行有机融合,必然会更高效的检测出比较普遍的病害类型。
2.光纤传感器技术的实际应用
在世界范围内,光纤穿感器的实际应用非常普遍,既可以用于测量温度、压力,也可以用于检测振动或者位移,甚至还可以用于了解电流电压以及磁场或者辐射等内容,所涉及的相关物理量已经远远超过百种。在桥梁检测过程中所涉及的传感器工作原理如下:如果光纤被拉压,那么此时此处布里渊散射光同样会发生相应的改变。如果以频率的角度进行分析,布里渊频移以及光纤轴向的实际应变量之间会呈现正比的关系。借助相应的设备对光纤温度以及布里渊频移进行测量,由此便可以获得桥梁的实际变形状态。基于“光损”以及光脉冲反射传输的具体时间,可以精准的判定具体发生变形的大小以及位置。如果在实际检测过程中将以上两种手段进行融合,必然可以准确得知桥面变形实况。对于光纤传感器而言,即使是在狭窄的场合中同样可以使用,在具体的施工阶段可以提前埋置,这样便可以通过两端的接受装置对桥面实施长期的全自动实时监控。
3.无线电检测技术的实际应用
在美国,联邦公路局曾经研发出这样一套设备,目的就是为了准确测量钢桥(钢梁)的实际疲劳损伤的状况。对于这套设备而言,能够非常准确的判定出经过周期性的反复疲劳荷载,钢桥结构或者相应的构件会产生裂缝,并且会以细微的发展状态不断扩大,与此同时,结构或者构件进行释放能量时会生成应力波。此时,借助无线电网络技术便可以准确判定具体的位置。除此之外,他们还拥有另一种不同的检测技术:声发射。这一技术原本更多的应用于对矿山地压的检测。当前也普遍应用于飞机乃至造船业,甚至还包括水坝以及高架桥梁等等。在我国国内已经具备成功的检测案例。通过这一技术,既能够准确获得相关材料内部裂纹的实际分布以及发展,基于此可以全面展开对桥梁技术的深入研究,以此判定比较准确的使用寿命。其原理在于:当声波在内部材料进行传播的过城中,我们已经了解其速度以及方向,结合纵波所接触的各个传感器之间的时间差,便可以了解发生缺陷的准确位置。小波变换法简单地说就是小波分析,其创立的基础就是对AE信号所进行的高性能滤波处理。当前,小波分析已经被广泛用于桩基以及桥梁结构的损伤检测中。
4.自感应检测技术的实际应用
这一技术的实际应用更加广泛,其中所涉及的传感器类型更是多种多样。比如加速计就是为了能够更准确的判定桥梁中钢筋断裂时所生成的应力波;为了能够充分把握混凝土中氯离子的实际含量、导电率以及钢筋的锈蚀状况,可以将相应的感应装置提前预埋于梁体内部;还有为了精准判定桥梁翼墙的位移状况可以使用位移传感器等。对于这类设备而言,不但造价低廉,同时结构简单,关键是性能稳定可靠,因此应用非常普遍。
5.和桥梁检测相关的其他技术手段
5.1激光检测系统
借助激光系统能够实时获得测量点的三维坐标,在普通钢材、木材以及混凝土中都能够充分发挥其良好功能。这一系统同样也可以应用于对桥梁变形状态的检测,立足于长期检测数据,还可以通过对比分析准确判定桥梁是否发生沉降甚至是产生预应力损失。
5.2智能桥梁支座
其原理在于:在桥梁支座内部提前预设传感器,以此获得桥梁活载以及恒载的具体分布,这也是判定桥梁技术状况的关键依据以及数据支持。
5.3新型高科技传感器
随着科技的进步,国外以及国内逐渐研发出更多种类的新型高科技传感器,具有典型代表性的有磁通量传感器、三向加速度计等,除此之外还有超声波三向风速仪以及光纤光栅温度传感器等。
我国的公路桥梁正处于病害频发的关键时期,针对桥梁的检测和评价工作量极大,需要通过先进的桥梁检测设备和科学的检测评价方法作为支撑。但是,当前我国的桥梁检测设备落后,功能不完善的状况依然突出。因此,我国桥梁检测要加强在信息化、科技化等发面的发展,为我国的公路桥梁检测工作提供强劲的动力。
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