浅析公路桥梁的检测技术及应用
2015-07-06
前言
随着经济的迅速发展，国内公路桥梁的建设事业也不断进步，现有的桥梁结构日益增加，使国内交通运输的状况有很大程度的改善。然而，近年来公路桥梁所负荷的重量在不断增加，导致大部分在用桥梁的路面损伤情况日益加重，不断出现质量问题，例如通行能力下降、承载力不足以及结构构件损伤等。根据对国内桥梁的损伤情况进行原因调查的结果显示，致桥梁损伤的主要因素有 3 个方面:(1)早期桥梁的设计理论较为保守且不够全面，导致桥梁设计方案与实际的施工情况不一致，存在设计偏差，设计方面的不足难以保证公路桥梁的建设质量;(2)早期桥梁的桥面设计宽度不足，桥面的荷载标准偏低，桥梁的质量在环境因素以及自然因素的影响下不断降低，例如湿度变化、温度变化、风、雨、洪水以及冰冻等因素，而桥梁结构、性能也由于撞击、地震与超载运营等重大损失而发生改变;(3)国内公路桥梁的建设事业发展速度过快，使城市中涌现出大量较复杂的桥梁，例如立交桥梁、高架桥梁以及大跨度桥梁等，然而，尚未成熟的桥梁施工质量以及设计技术导致公路桥梁在建设以及使用中不断出现新的事故;因此，桥梁
检测技术对桥梁建设事业而言具有重要意义。我国的公路桥梁技术现在已得到很大的发展， 可以和世界公路桥梁技术相竞争，但是就目前的经济发展速度而言， 仍然无法满足日益严峻的交通需要。所以，在今后的交通运输系统发展中，应
该重点关注公路桥梁检测技术的研究，进一步推进桥梁建设中的技术创新，加强日常的维护工作。为确保公路桥梁建设质量与桥梁安全运营，公路桥梁的检测技术显的尤为重要。从公路桥梁试验检测的科学意义、 检测的原因、 技术与应用方面， 探讨公路桥梁的检测技术与应用。
一、红外热像仪与雷达检测技术
在桥梁的质量检测中采用超生波、红外热像仪以及雷达等检测技术，一天内可对几十种桥梁的桥面或是上千公里路面进行准确的测量。红外热像仪是通过红外摄影机而获取桥梁温度图。其中温度较高的点(热点)则是由于桥梁薄得仿佛是
充满空气的绝缘体般，因此热点部分的混凝土，其温度上升速度相比其他点更快些。雷达是借助电磁波对受测目标进行探测。其工作原理是想受测目标发射电磁脉冲，使发射出的电磁脉冲成电磁波并从混凝土的异质界面中反射回来，形成回波。回波对混凝土而言具有密切的关系，其交替变化的波形可将混凝土中的损害情况以及裂缝情况检测出来。红外热像仪与雷达联合使用可有效检测公路桥梁现有的大部分病害种类。
二、光纤传感器检测技术
现阶段，光纤传感器的应用范围相当广泛，可遍及全世界，此种检测技术所涉及的物理量检测种类已超出 100 种，常见的有辐射、液位、水声、磁场、电压、电流、电场、位移、振动、压力以及温度等物理量。桥梁质量检测所用传感器的工作原理是，光纤在经受了拉压影响后，应变位置的布里渊散射光也会相应的发生改变。通过对频率的观察，光纤轴向的应变量与布里渊散射频移呈正比关系。通过检测设备对布里渊散射频移以及光纤温度的测量结果，进一步计算桥梁的变形情况。根据“光损”的测量情况而计算桥梁的变形详细数据，其计算结果可确到 0. 02mm。通过光脉冲反射的传输时间可明确桥梁发变形的具体位置，其误差大小在 0. 75m 内。在桥梁检测中结合这两种方法可了解一定长度内桥梁的变形大小与变形位置分布详情。光纤传感器处于狭窄的范围内依旧可实现测量效
果，因此施工期间可将传感器埋藏于桥梁内，通过两端的接收仪器可起到长期监控桥梁质量的效果。
三、无线电检测技术
美国联邦的公路管理局曾针对钢桥疲劳损伤情况的检测而开发了桥梁检测设备，该检测设备的主要原理认为导致钢桥构件产生裂缝的原因是由于桥梁长期承受具有周期性特点的荷载。桥梁结构的裂缝的扩大程度较细微，而桥梁结构表面的扩大会随着释放出的能量为产生应力波。无线电检测技术可确定一定数量的应力波以及相应的准确位置。此外，美国联邦的公路管理局还为此开发了其他的检测技术，即声发射检测技术，此技术原先常用检测矿山地压的施工质量，如今其检测范围以及普及到其他行业，例如高架桥梁、水坝、化工容器、造船业、飞机等行业。现阶段，国内已生产出声发射类型的桥梁检测设备，并以在现有桥梁的检测工作中成功应用。声发射类型的检测设备可对桥梁各项材料的内部情况进行了解，例如裂纹分布情况、裂纹发展情况等，通过对材料内部情况的了解，对桥梁的施工技术进行深入研究，从而预测桥梁的使用寿命。声发射监测设备的原理是，掌握声波在各类材料内部的纵波传播速度以及传播方向，然后结合纵波与各传感器接触时的时差，对材料内部存在缺陷的位置进行判断。小波分析是指小波形的分析，常用于分析桥梁结构以及桩基的检测结果。
四、感应检测技术
感应检测技术的应用范围相当广泛，针对检测桥梁当中的物理量而研发的传感器种类相当多。例如加速计，主要用于测量由于桥梁钢筋断裂所引起的应力波;小型感应装置，可埋藏于桥梁梁体内部，主要测量钢筋锈蚀情况与混凝土的氯离子含量、导电率;位移传感器，主要用于桥梁翼墙的位移。这几类设备具有结构简单、性能稳定、价格低廉等特点，可在各种在建桥梁与在用桥梁中大量使用。
五、其他桥梁检测技术
1、激光系统
该技术使采用激光系统对受测目标的三维坐标进行即时测量。该系统在测量木材、混凝土以及普通钢材中可起到良好的测量效果。激光系统可快速而准确的对桥梁中因汽车通过而产生变形的部分进行测量，借助长时间的检测还可对坐标数据进行对比分析，从而判断桥梁有无产生预应力或是沉降等损伤。
2、新型传感器
国内外已开发的传感器有多种，例如光纤光栅问题传感器、三向加速度计、磁通量传感器与超声波三向风速仪等。伴随着国内大量早期建设桥梁均步入了病害爆发的时期，突出了桥梁检测工作量大、检测设备功能单一、检测设备昂贵以及设备不完善等问题。与国外的桥梁检测技术相比，国内检测技术仍存在许多不足，可进步空间还很大，国内桥梁检测技术实现信息化、智能化以及自动化还须进行长期的努力发展。
3、智能支座
智能支座内部设有多个光学纤维传感器，主要用于测量桥梁的剪力与压应变。该测量设备可借助预设在内部的光学纤维传感器对桥梁恒载以及活载的分布情况进行采集，为桥梁技术状况的判断提供依据。
结束语：
现阶段，社会发展所要求的公路桥梁施工质量与承载能力不断升高。公路的基础建设已随着现阶段社会经济的迅速发展而进入了崭新的发展时期，公路桥梁工程发展迅速，公路所承受的通行压力也不断增加，许多现有的桥梁其承载能力已跟不上现实社会的发展速度。桥梁施工企业需不断研究更新的桥梁检测技术，借助不断优化的检测技术，发现在用桥梁的现存问题，及早掌握处理桥梁中的病害，从而保持桥梁的质量，维护正常的交通运行。
