浅谈现代桥梁的稳定性与检测

刘路

摘要：随着社会的发展，桥梁建设越来越受到人们的关注，其直接影响着人们的生命财产安全，所以加强现代桥梁的研究非常有必要，对此本文主要分析了现代桥梁的稳定性与检测方面。

关键词：现代桥梁；稳定性；检测

中图分类号：K928文献标识码： A

引言

在我国经济持续高速发展的条件下，桥梁在一个国家的交通运输和经济发展中占有重要地位，作为连接公路的纽带，其也是越来越受到人们的关注。与其他基础设施相比，桥梁造价相对较高、投资较大，社会效益影响较大。因此，人们总是采取各种有效措施确保其工程质量，其中稳定性的研究以及桥梁的检测工作是保证桥梁质量安全的重要手段。

1、现代桥梁的稳定性

随着中国桥梁建设事业的迅速发展，桥梁的形式多种多样，但是桥梁的失稳问题越来越突出，比如钢管混凝土拱桥，它是近年来发展迅速的一种桥型，虽然其优点很突出，但其失稳问题也很突出，随着跨径的增大，失稳越严重，这给桥梁设计师带来了很多困难。因此稳定性的研究对桥梁建设的发展极其重要。

1.1、影响桥梁稳定性的因素

1.1.1、温度的变化。由下表和图可知：①该桥梁的稳定系数随着温度的降低而提高。②对于同一种工况，温度下降的幅度越大，稳定系数提高的越多。由此可见，温度的变化对桥梁稳定性有影响。

1.1.2、施工材料及施工工艺。在施工现场或桥梁事故现场发现的问题一般都与施工材料有关，比如采用低强度的砖、水泥、混凝土以及不合格的钢筋。对于施工工艺，支架与模板的安装不得当；在钢筋绑扎时，未对钢筋的接头和数量等问题给予足够的关注；在混凝土的浇筑过程中，工人浇筑不规范等问题。这些存在的问题都会严重影响到桥梁的稳定性。

1.1.3、钢筋混凝土的保护层厚度。从最外层钢筋的外边缘到混凝土截面外边缘的垂直最小距离为钢筋混凝土的保护层厚度。通常情况下，钢筋混凝土在特定的外界环境影响下易发生冻融循环、碳化作用、氯化腐蚀等现象。这些现象将直接造成混凝土压碎并对混凝土造成永久性不可逆的损伤或因钢筋锈蚀造成的结构破坏。保护层的主要作用在于保护混凝土构件内部的钢筋避免因化学反应而引起的腐蚀破坏，从而避免对桥梁稳定性的影响。

2、现代桥梁的检测

2.1、红外热象感应技术与雷达波

桥梁检测的新技术与迅速发展的科技分不开，超声波检测技术和红外热相感应等等能得到更加精确的数值，而且检测方法便快捷，速度快，耗费人力物力也比较少，不需要封路拦车，也不需要很多人去搬动仪器。此方法可靠性大大增加，桥梁安全检测能够更加高效的进行。通过红外摄像机拍照得到桥梁的温度层次变化图，从而获知桥梁的不同厚度；超声波检测技术通过雷达发射电磁波得到反馈，一次确定结构中是否存在空心结构、裂缝或者异物，以此检测桥梁安全与否。

2.2、神经网络检测技术

神经网络技术是通过人工神经网络构造出BP模型，通过模型反映的映射，对一部分桥索进行受力情况的测定和分析来得到手里的安全值范围，从前提上避免了事故的发生。此方法也可较少人力物力的投入，减少开支，同时测定的结果也是可靠的。

2.3、光纤传感检测技术

光纤传感技术的运用十分普遍，可以通过电流、电场、位移、辐射、水位、振动、液压、温度、压力等物理量来对桥梁进行检测。光线在感受到这些物理量的变化是会受到拉力的作用而产生应变的频率，根据这个频率的分布可以知道桥梁在运作时收到里的作用后的变化。在建造的时候吧管线传感器置于桥梁之中，链接两端的报警器，当荷载车辆在桥梁上经过时的承受能力发出不同的警示提醒，直接的评定桥梁的安全质量。

2.4、其他检测新技术

在世界上许多地方，对整座桥梁状况的监测技术已经发展到在大型结构物上安装系列大规模的监测系统。此外，对桥梁结构的承载能力的”非侵入式”检测也是桥梁工程的迫切需要。另一项新技术是“智能桥梁支撑”，通过它人们可以收集到许多必不可少的桥梁工作信息，我们知道某个支座失效和由此导致的结构中的巨大应力变化，是桥梁毁坏的一个很普遍的因素。智能支座能通过支座上的活载和恒载的分布发现并判断出桥梁结构体系的工作抓状况。因为如果结构构件的强度由于遭受断裂、中击或其他影响而又明显变化时，也会使支座上的荷载分布发生改变。智能支座可以“感受到”桥梁的破坏。这种技术是复杂的，但其概念是简单的。支座的“智慧”由多个纵向的光学纤维感应器提供，它们能测量垂直应变和剪力，并且被综合到一块控制板上。专门的控制板转而被组合到支座上，控制板通常压成薄片，再将薄片置于常用公路桥梁的氯丁橡胶支座垫层之间，通过它还可以测量从桥梁上部结构传递下来的竖向和横向压力。

3、现代桥梁检测技术发展趋势分析

3.1、国内外正在开展的检测技术的应用

首先，先进的桥面板检测系统，包括双带远红外热成像系统、地面渗透雷达等。其次，先进的疲劳裂纹探测和评估系统，包括测桥梁裂纹的新型超声波和磁分析仪系统、热成像系统、便携式声发射系统、无线应变测量系统、微波探测和定量分析、无源疲劳荷载测量设备和电磁声发射传感器等。第三，磁力控制传感器的研究，磁铁材料的物理尺寸几乎不会受磁场的影响，通过线圈与偏磁的耦合能制作出一种别致的很有用的传感器。这种传感器可能是低成本、简单并结实的，可用在预应力筋的锈蚀或断裂、砼养护的监测以及埋入式声发射传感器等方面。第四，光纤和其他微传感器，已研究出一种光纤测量系统，以对新浇筑砼内的空隙进行无损检测。光纤光栅也已被用作遥测变形，对结构砼构件进行监测。它还能被用来测量材料的失效、砼结构的碳化深度、碱反应、氯渗透和裂纹的开展等。一个优化的光纤传感器应该既小又轻，只要求很低的电源，对环境的要求不高，亦不受电磁干扰，还要求降低成本。某些能用光纤系统构筑的结构物，不仅把所有测点联网到数据设备上，而且多梁式钢桥的控制断面还能监测结构的健康。第五，先进的锈蚀探测和评估技术，包括磁漏探测技术、探测先张法压浆空隙的冲击一反射系统、埋入式锈蚀微传感器以及以磁为基础的测量系统。第六，先进的桥梁测试和健康监测系统，包括全桥监测系统的无线电发送、精确的差分式全球定位系统(GPS)测量桥梁变形等。

3.2、国外检测技术

在美国，每年有大量的桥梁急需维修，为了确保桥梁的维修经费的合理使用，美国公路管理局拟采用一种贝叶斯预测技术，将以前的检测数据和工程判断组合起来，可清楚的考虑到测量的错误，将建立在工程评价和先前的经验信息上融入到未来的混凝土桥梁衰变预测中，并可随时将新的检测数据增添到已有桥梁的管理系统中的架构中。这种技术现已运用于克罗拉多州的一座预应力桥梁上。美国公路管理局早已开始对美国国内所有的桥梁的基本数据建库，并可将以后的检测所获得数据不断的更新数据库中的内容。

结束语

改革开放以后，随着我国的经济实力和综合国力的增强，我国的桥梁建设有了迅猛的发展。特别是大跨径桥梁的发展，甚至达到最辉煌的时期。但从整体水平来看，我国在桥梁的安全性、美观性、功能性和经济性方面，与世界先进水还有一定的差距，为了确保桥梁工程的质量，做好桥梁的稳定性和检测是非常重要的，因此需要加强对这方面的研究。

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