桥梁检测和状态评估研究与应用

田锋

摘要：随着我国经济的持续快速发展,我国公路建设发展迅速,桥梁建设在道路建设中也进入了快速发展的时期。但是桥梁由于长期受车辆、风等动荷载的作用导致结构疲劳，加上环境灾害和材料老化等因素的联合作用，使桥梁容易出现各种缺陷，从而影响桥梁的正常使用，将给桥梁的安全使用带来巨大的隐患。因此，为了确定桥梁是否具有安全隐患、能否采取一些补救措施等，就要对桥梁进行必要的检测和状态评估，来确定桥梁是否还能继续安全使用。本文主要阐述桥梁检测与状态评估研究与应用。

关键词：桥梁建设；检测；状态评估；发展趋势

中图分类号： TU997文献标识码： A

一、桥梁检测和状态评估的重要性

桥梁技术状态评估是利用桥梁检测所得到的信息，对桥梁的缺损、承载能力、服务水平等所作的一项综合评定。在桥梁的整个生命周期内进行定期的状态检测评估尤为重要，这样可以确保：(1)桥梁是否处在健康运营状态；(2)桥梁退化速度是否过快；(3)是否存在影响公众安全的明显缺陷。目前我国管理部门对新建桥梁进行竣工验收，以后就转入维护。只有当桥梁发生明显缺陷时，才进行状态评估。而桥梁从出现病害到转变为更大的事故的时间往往很短，所以对桥梁技术状况进行经常性评估对桥梁管理人员来说是一项很重要的任务。

二、桥梁结构检测和评估的方法与技术

传统上，我国采用人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息对桥梁进行检测和评估。传统桥梁检测和评估有很大的不足，主要表现在：(1)主观性强，难于量化；(2)需要大量人力、物力并有诸多检查盲点；(3)影响正常交通运行；(4)人工检查以单一构件为对象，缺少整体性；(5)周期长，时效性差。

当前，应用较为广泛的桥梁结构状态检测分为局部检测和整体检测两种。局部检测主要是对桥梁需要重点了解和检测的部位进行细致、仔细的检查，目的是清晰的了解结构局部的物理、力学和构造特性或者是实际状态； 整体检测则是试图从全局上把握结构的真实状态。

(一)局部检测法

局部检测就是除了采用视察法以外，利用各种技术一起，例如X 射线、超声波、声学以及光学仪器对桥梁的局部进行有效地检测。通常情况下，由于局部检测的费用较为昂贵，检测试验出来的数据也需要具有专业知识的人员。因此，在进行局部检测之前，一定要对需要检测的部位或者是损伤部位有大概的了解，并且能够使人员和设备能够到达的位置。

(二)外观检测法

通过对桥梁进行检查，对桥梁设计、施工及维修加固的质量与效果评定。桥梁的桥梁的设计、维修加固以施工的质量与使用效果有密切联系，桥梁各部分结构的营运情况进行调查，然后对可能出现缺陷的原因分析，然后正确评价桥梁设计与施工的质量。外观检查是桥梁检测中一项非常重要的工作。外观检查要求做到抓住重点，力求全面。一般情况，病害的产生会有一些表象，这些病害产生的原因通过外观检查可分析判断出，提出整治措施，明确接下来的工作重点。一般调查的要点可根据桥型确定，梁桥的检查要点包括: 主梁连接部位的状况；跨中区域的裂缝、挠度；端部的斜裂缝；构件外观质量等。拱桥的检查要点有:拱圈拱脚上缘与拱顶下缘裂缝；拱轴线坐标；墩位移等。而索结构则还有索、锚的质量状况等。桥梁从总体上可分为附属结构、上部结构、下部结构。通常，附属结构主要有桥面铺装、人行道、缘石、栏杆、伸缩缝等；上部结构在梁式桥中主要是指主梁，在拱中则还包括拱波、拉索、主拱肋、風撑等，根据结构形式有所区别；下部结构包括桥台、桥墩、基础与承台、桩等。如果出现的不是常规病害，每个部位都有其自己的受力特征，病害也有一些共性，应仔细研究，找出病因。常规病害在找出病因的同时，应根据其损坏程度进行评估，然后确定维持正常的运营是否有必要更换构件或加固。

(三)动态检测法

动力荷载试验的主要目的是研究桥梁结构的动力性能，该性能是判断承载能力和桥梁营运状况的重要标志之一。桥梁检测动载试验是动力测定评价方法的基本测试项目，是为了满足工程应用的需要。解决桥梁振动问题是将试验测试与理论分析相结合的科学方法来进行，也是桥梁检测工作中的重要环节，其对承载力的评价和桥梁使用状况提供了重要的数据参数。

桥梁检测中，动载试验的内容主要是动载响应和结构动力特性的试验与分析，量测的主要部位是结构动力效应最大构件的动变形及动应力的控制截面。通常来说，检测项目主要包括桥梁动力响应测试和桥梁动力特性模态参数测试。

(四)静态检测法

对桥梁进行静载试验，测量出与桥梁性能有关的参数，通过对桥梁结构性能有关参数进行分析，进而得出结构强度、刚度以及抗裂性能，以此判断桥梁的承载能力。桥梁静载试验测定的内容包括:(1)静位移测量，测量的是两活动端位移和梁的挠度以及墩顶位移等；(2)静应变测量，能推断出杆件受到的实际内力与次应力、结构截面的应力分布、混凝土与钢筋的共同作用情况。

在进行静载实验前要做好相应的准备工作，首先要选择有代表性的试验孔，选择时需综合考虑以下条件:(1)该孔施工质量较差，病害较严重或缺陷较多；(2)该孔计算受力为最不利静载情况下的受力；(3)该孔便于搭设脚手架及设置测点或试验时便于加载。一定要注意试验孔的选择，因为它直接影响着试验是否能够准确的反应该部分结构以及整座桥梁的结构性能。其次要确定合适的加载方案。

三、桥梁检测和状态评估应用与发展趋势

(一)桥梁检测的应用与发展趋势传统的桥梁检测技术主要分为静力检测和表观检测两类，它们都有一定的局限性。目前，随科学技术的快速发展，桥梁检测技术由静力检测逐渐过渡为动力检测，桥梁状态检测中逐渐引入一些技术分高的检测手段，例如将振动检测技术作为一种常规的检测手段，而不是特殊检测手段。今后桥梁检测的发展趋势是：1）开发高效、高精度的测量仪器；2）研制和开发高技术的仪器和设备；3）明确桥梁状态指标与表观检测数据的关联方式；4）分析与测试技术的集成；5）静态检测技术与动态检测技术相结合。(二)桥梁评估的应用与发展趋势目前，国内专家学者越来越重视桥梁的评估工作，并在桥梁的评估方面作了大量的研究，特别是在桥梁的结构损伤、承载能力评估和构件疲劳等方面取得一定的进展。但是，国内专家学者的研究成果大多是关于中小型桥梁的构件检测与单独评价，以及桥梁维修和管理方面，对于大型桥梁的评估的研究较少。由于对大型桥梁进行评估具有一定的复杂性，加上现有的各种评价方法在理论上均有一定的局限性，单纯应用某一种方法进行评价，很难保证评价结果的可靠性。因此，今后桥梁评估的主要方向是针对大型桥梁，改进各评价理论的缺陷，探讨综合多种评价理论进行评价的可行性。现代大型桥梁管理系统要求具备多种功能，我们可以同时采用多种方法进行综合评价，开发具有评价功能的专家系统，从而提高评价结果的可靠性。

结语

针对桥梁出现的一些问题，应定期对桥梁进行检测，并建立适合的评估方法已经成为当务之急。事实上桥梁检测和状态评估能起到确保桥梁安全运营，延长桥梁使用寿命的作用，同时通过检测能较早的发现桥梁病害，不仅能大大节约桥梁的维修费用，也可以避免最终频繁大修关闭交通所引起的重大损失。由此可见，桥梁检测对于桥梁具有非常重要的作用，应引起桥梁管理者和技术人员的足够重视。

参考文献

[1]张劲泉，李万恒，任红伟，程寿山等，公路旧桥承载力评定方法及工程实例[M]，北京:人民交通出版社，2007

[2]陈磊河张江丽.在役桥梁结构安全性的检测与评估研究—以连霍高速公路某空心板桥为例[J].价值工，2012，05.[3]陈何峰.桥梁评估中以功能价值为基础的权重计算[J].城市道桥与防洪，2012，09.