公路桥梁试验检测技术与质量评定分析
2015-09-22
1．前言
路桥建设过程中，工程材料的自然缺陷、工程结构设计和施工的失误难以避免，公路桥梁建成之后，如何对路桥的实际品质进行鉴定是业主最关心的问题。船舶和汽车等批量生产的机械设备，可以通过破坏性原型试验来检验设计目标的满足程度。路桥等建筑结构属于单件生产，不可能进行破坏性原型试验，因此非破坏性检验技术受到了特别的关注。路桥结构的试验检测方法和技术不仅具有重要的理论价值，而且具有广阔的应用前景。
2．当前路桥试验检测状况及问题
2．1路桥试验检测内容
路桥检测的内容涵盖广泛，主要的检测内容如下表所示：其中，对于路桥的表面缺陷检测目前大部分还是靠单一的人工目视方法进行检测评估。对于混凝土路桥，路桥的裂缝是探测和评估的重要项目。据不完全统计，每年损坏的路桥有90％ 以上是由裂缝引起的，此外，还有剥落、坑洼等现象。路桥结构出现缺陷之后，应加强检查与观测。根据缺陷的特征，分析查明缺陷性质、原因及其危害程度，确定是否需要修补，并为修补方案的制订提供可靠的依据。检查与观测的内容包括：(1)缺陷发生的部位、走向、宽度；(2)缺陷分布状况以及大小：(3)缺陷的变化发展情况。
2．2目前国内外路桥试验检测的问题
目前国内外学者在路桥试验检测的研究中己经取得了一些进展，如：通过强迫振动试验，能够分析路桥结构模态参数对结构局部变化的影响；在车重、车速、路面及支承对路桥模态参数的影响方面的研究成果，证明了用环境振动法进行路桥自动检测的可行性；对适用于
路桥检测的结构状态敏感参数积累了理论知识和试验经验；能够利用测试的数据进行计算模型的修正：开发了各种基于频率、振型、振曲率、应变振型等改变量的损伤检测方法和定位技术等。
这些成果在路桥试验检测中的应用还只是初步的，离全面实施还有很大的差距，尤其是在路桥试验检测的检测方法方面存在较大困难：
(1)将功能光导纤维植人或粘贴在路桥上，通过光纤的变形或断裂实时判断路桥的损伤情况。但由于成本和施工等原因，使用的光导纤维数量较少，并不能真正确定路桥结构的实际损伤和局部试验。
(2)将应变片、弹性应变传感器、压电传感器和加速度传感器等埋人或粘贴在路桥上各个关键位置实时测量路桥局部位置的变形以分析其总体试验状态。但实际的路桥失效可能并不是由于关键位置损伤造成的，且由于设计、施工和环境变化的原因，理论上的关键位置并不一定是实际的关键位置，从而起不到检测的作用。
(3)利用雷达波、声波和应力波等实时扫描分析路桥试验状态。这种方法不能实现实时检测，且成本昂贵，需要长期维护与操作人员。
3．公路试验检测
试验检测工作不仅在桥梁方面发挥着重要的作用，也在高速公路建设中有着必不可少的用图。标准试验、工艺试验及原材料试验为高速公路的建设提供最根本的基础； 地基承载力试验、强度试验及压实度试验作为过程控制为工程质量提供过程保障；而最终的验收评定
工作则为工程质量提供一个最终的试验数据。总之，试验检测工作在高速公路建设中发挥着重大的作用。但是，试验检测工作仍存在着规范不齐全、试验检测工作的范围及试验材料所检测的项目不明确的问题。以下是作者提出几点建议，希望能够引起相关各方的注意，能够
尽快地解决这方面的问题，以利于试验检测工作的正常顺利开展，确保工程质量。
公路试验检测工作中所遇到的问题分析
3．1所使用规范的问题
公路试验检测工作所涉及的规范的作用主要有两个：其一是为试验对象提供检测范围及提供相应的试验检测方法；其二是对所检测的结果提供判定标准，用于判断所检测的结果是否合格，或者提供其所适用的范围。
如果试验检测缺乏相应的试验依据或判定标准，试验工作就会陷入困境。目前高速公路上试验检测规范不齐全的有：
(1)隧道复合防水板的气密性试验，不论是国标或是行业标准中均找不到相应的试验依据。
(2)缺少水泥浆以下几个项目的试验方法：泌水率、膨胀率、抗压强度、凝结时间及净浆配合比的设计过程。
3．2高速公路工程所使用材料的检测范围及项目随着对工程质量要求的日益提高也更加严格。对于目前工程上所用的材料，是否进行检测应该有一个比较明确的界定。对于主要材料如集料、钢筋、水泥、外加剂、钢铰线、支座等毫无疑问都应进行检测。而对于只作为工程辅助材料的如隧道超前支护、管棚、小导管及小钢管等如何进行检测则应有清晰的界线。
目前工程上所使用的材料繁多，而对于那些根据规范必须进行检验的材料，应检测哪些指标也应有比较清晰的界定。高速公路上每个标段都设有自己的工地试验室，都能对常用材料的常规指标进行检测。
4．路桥试验检测技术的发展趋势和展望
路桥试验检测技术发展至今已经历了3个阶段：
第一阶段是以领域专家的感官和专业经验为基础的经验检测技术，对检测信息只能作简单的数据处理；
第二阶段是以传惑器技术和动态测试技术为手段，以信号处理和建模处理为基础的现代检测技术，在工程中已得到了广泛的应用。
近年来，为了满足大型复杂结构的试验检测要求，检测技术进入以知识处理为核心，数据处理、信号处理与知识处理相融合的第三发展阶段即智能检测技术阶段，智能化正成为路桥试验检测的主流。根据目前的发展未求大型路桥试验检测的研究发展方向主要体现以下几方面：
(1)开发和应用以无线通信技术为手段的数据采集系统；开发能适用于交通荷载、风荷载及定点测试荷载的传感器最优布设技术：能更方便、快速、准确地采集需要的数据。
(2)自动损伤识别系统将测量系统、数据处理和识别系统一并组装到路桥检测系统中，形成自动识别检测和反馈，达到控制目的。
(3)实时的检测系统与现代网络技术结合的研究和发展，实现信息网络共享。
(4)从设计到施工和运营阶段建立可靠完整的数据库，积累大量土木工程领域的安全检测和试验检测的知识和经验，最终建立专家系统。
5．结束语
建立一套路桥试验的完全检测信息系统，实现路桥安全保障的远程化、智能化、集成化， 自动化是一个长期的复杂的系统工程，本文所作的工作是对我在这方而所做探索和研究工作的一个总结，其中还存在需要进一步完善和发展的地方。今后的工作将着重于具体的传感系统的使用寿命、长期可靠性、传感单元的组合检测和进行增加信息系统的研究。
