公路桥梁施工检测技术的研究
2013-01-15 来源：作者：李俊杰 来源：中国论文网
目前，加强桥梁施工检测评定基础理论与技术研究，逐步实现桥检手段自动化、网络化、标准化提高桥检的效率与准确性，实现桥梁结构技术性状评定的科学化、规范化和专业化是桥梁施工检测发展的重要方向。桥梁施工检测的内容比较繁杂，涉及方方面面，按方法可分为动载、静载和无损;按时间可分为短期和长期;按性质可分为施工监控、成桥验收和运营期施工检测。桥梁施工检测除了有外观、线形等一般内容外，还有砼强度、裂缝、钢筋锈蚀、碳化、钢筋保护层厚度、电阻率、氯离子含量和自振频率等多项内容，与其相关的方法和技术手段也多种多样，各有特点。但总结起来，在役桥梁进行施工检测的主要内容即是桥梁检查和荷载试验评定。
目前，各类桥梁施工检测技术主要差异在于其使用的传感器类型。主要桥梁施工检测新技术如下：
一、雷达与红外热象仪施工检测技术
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手段可在一天之内就能准确地测量成百上千公里路面或几十座桥的桥面。
“红外热象仪”是利用一台红外摄像机来产生一幅桥面温度图的。这种温度图象揭示了在阳光照射下混凝土开裂部位对应桥面的“热点”。这种温度较高的“热点”是由于薄的充满空气的空腔就象绝热体一样，使得其上的混凝土的温度上升得更快些而形成的。“雷达”的工作原理是发射短促的电磁脉冲，然后由这些电磁脉冲形成的电磁波可被混凝土中的各种异质界面反射回来而产生回波。雷达回波的交替变化之波形和混凝土发生病害及出现裂缝后状况有密切的对应关系（但解释判读困难）。将雷达施工检测混凝土的冻融裂崩和高含水量以及红外热象仪在干燥情况下施工检测混凝土裂缝这两种方法结合起来就可以创造一种有效地施工检测大多数病害类型的施工检测方法。
二、 光纤传感器技术
光纤传感器目前在世界范围内，被广泛应用于测量温度、压力、振动、位移、电场、电流、电压、磁场、水声、液位、流量以及辐射等物理量，超过100种。
对于桥梁施工检测使用的传感器，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。从频率上看，布里渊频移与光纤轴向应变量成正比。通过设备测量采集光纤温度及布里渊频移，进而计算得到桥梁变形情况。通过测量“光损”，可以量测变形的大小，其精度可达±0.02mm。通过对光脉冲反射传输时间，可以确定变形所在的位置，其误差为±0.75m。通过上述两种手段的结合即可得知光纤传感器整个长度内变形的大小及分布情况。光纤传感器可在狭窄的场合实现测量，可在施工期间埋置，并通过位于两端的接收装置实现自动化的长期监控。
三、 无线电施工检测技术
美国联邦公路局曾成功开发了一套应用于施工检测钢桥（钢梁）的疲劳损伤情况，该设备的原理是反复的周期性的疲劳荷载可以导致钢桥结构（构件）出现裂缝。这些裂缝以很细微的程度在扩大。裂缝的扩大在（结构）构件表面（层）会伴随着能量的释放，产生出应力波。无线电网络技术可以定量的确定应力波及其准确位置。
美国联邦公路局还开发的另一种施工检测技术：声发射施工检测（Acoustic Emission ）技术,该技术原多用于矿山地压施工检测等，现已广泛应用于飞机、造船业、化工容器、水坝和高架桥梁等行业。目前已有国产的声发射类的桥梁施工检测设备并有成功使用的案例。通过该技术，可获得各类材料内部裂纹分布及发展情况，进而研究桥梁技术状况，判明其使用寿命。其原理是当声波在材料内部传播纵波的速度和方向为已知时，根据纵波接触各个传感器的时差可判断材料内部的缺陷位置。小波变换法即小波分析，是在对AE信号进行处理的高性能的滤波的基础上发展出现的。小波分析在桩基、桥梁结构损伤施工检测中得到广泛应用。
四、 自感应施工检测技术
感应施工检测技术应用更为广泛，为桥梁各类物理量施工检测而开发的传感器多种多样。如用于测量、定位桥梁中钢筋断裂产生的应力波的加速计。为测量混凝土氯离子含量、钢筋锈蚀、混凝土的导电率的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。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。
五、 其他施工检测技术
1、激光施工检测系统
通过激光系统可即时测量测点的三维坐标。对普通钢材、混凝土和木材均可良好发挥作用。该系统可以迅速精确地测量任意汽车通过桥梁而产生的变形。通过长期监测还可通过坐标数据的比对分析判断桥梁是否沉降或产生预应力损失。
2、智能桥梁支座
智能支座能通过预制在支座内部的传感器采集桥梁活载和恒载的分布，进而提供分析判断桥梁技术状况的重要依据。支座内设多个用于测量压应变和剪力的光学纤维感应器。
3、新型传感器
国内外开发出多种新型传感器如磁通量传感器、三向加速度计、超声波三向风速仪、光纤光栅温度传感器。
随着我国大量早期建设的桥梁进入了病害集中爆发期，桥梁施工检测的工作量大的需求与桥梁施工检测设备不尽完善、功能单一，价格昂贵的矛盾还将长期存在。我国桥梁施工检测行业自动化、智能化、信息化的发展道路还有较长的路要走。相对于国外，我们桥梁施工检测基本原理及技术手段的研究还有很大提高的空间。
