现有桥梁结构的安全监测与评估技术

侯娜

摘 要：随着现代化施工技术的发展，桥梁工程施工技术也不断成熟，人们对桥梁结构质量也越来越重视，在此趋势下，相关部门也加强了桥梁结构施工养护技术的研究。桥梁结构是整个桥梁施工的核心，为了有效保证桥梁结构的安全和稳定，需要对桥梁结构进行安全监测，以此保证桥梁竣工完成后可以安全稳定投入运营。对此，本文主要对现有桥梁结构安全监测和评估技术进行研究，推动桥梁结构安全性和耐久性的提升。

关键词：桥梁结构;安全监测;评估技术

0 引言

随着我国大跨度桥梁建设力度的提高，人们从桥梁施工质量的关注向着桥梁结构安全方向转变，桥梁结构是整个桥梁的骨骼脉络，其地位和作用对于桥梁性能和运营而言是非常重要的，对此，需要相关技术部门加强技术研究，对桥梁结构进行系统化的安全監测，并对桥梁结构的稳定性和刚度进行评估，以此保证我国桥梁整体运营安全。

1 桥梁结构安全监测概述

桥梁结构的安全监测包含病害诊断和状态检测两个方面，这两个方面既有差别，也有相似，其中，病害诊断是一种高水平的桥梁结构安全监测技术。这种技术主要对桥梁结构病害位置和原因进行分析，并对桥梁结构的整体状态进行初步预估，通过监测数据来制定桥梁结构管理方案，并为桥梁结构管理提供依据。状态检测技术也叫精密诊断，状态检测是指对桥梁结构的特点参数进行检测，尤其是预应力、温度、振动等进行精密测量，从而分析出桥梁结构是否健康，这种状态检测又叫做简易诊断。对桥梁结构进行病害检诊断时，技术人员需要确定桥梁结构检测周期、检测位置、检测参数，从而保证检测结果精确有效。状态检测也是对桥梁结构的整体状态进行一种综合评价的过程，在此过程中，需要技术人员具有熟练的监测经验，可以直接对桥梁结构运行状态进行主观判断。病害诊断，主要对状态检测中的一些不正常的桥梁结构进行检测和评估，从而采取针对性技术进行调整，在整个桥梁结构监测过程中，状态监测是基础性工作，在此过程中，技术人员必须保证状态监测数据可靠、合理，病害诊断是在基础监测上进行的优化和深入。这两种技术监测方法的最终目的是对桥梁结构进行病害诊断。另外，在桥梁结构进行安全监测过程中，如果监测出病害情况，检测参数就会表现出异常状态，桥梁结构安全监测的最终目的是通过监测数据判断出桥梁结构病害表现，并在深入研究后，得出桥梁结构安全度系数。

2 桥梁结构的安全监测类型

2.1 结构状态监测

桥梁结构状态监测主要有定时监测和实时监测，具体的监测任务主要有以下几方面：第一振动监测对结构的振动、冲击力、模态参数进行监测;第二声学监测对结构内的各种噪声、声阻、超声、声发射等进行监测;第三温度监测对实时温度、温差、温度场、热像进行监测;第四功能监测对结构各方面的功能指标进行监测;第五强度监测对预应力、重力、承载力等进行监测;第六结构外部特征监测主要对变形、裂纹、斑点、凹坑监测。不同的监测任务有不同的监测控制因素，因此监测物理因素也有不同。通常对结构整体响应、结构局部响应，以及环境和荷载情况进行监测、预警和状态评估。

2.2 病害诊断

病害诊断是通过桥梁结构病害特点和决策方法选择诊断方式的一种方法，该方法可以依赖模型进行诊断，也可以不依赖模型进行诊断，以此形成了两种诊断方法，这两种诊断方法一般采用的是决策法和分离法，具体诊断方法有阀值逻辑法和对比诊断法、人工神经网络法、专家系统法、模式识别法、模糊数学法。

3 桥梁结构安全监测动力响应法

3.1 动力响应监测振动模态法

为了准确地检测出结构参数的变化情况，需要对结构状态和结构损伤程度进行量化分析，振动模态法就是一种量化方法。桥梁振动模态一般采用的是试验模态测试分析法，对结构不同位置振动进行测量，以此得出桥梁结构振动模态化参数，通过参数确定出结构的健康状态。这种方法安全性强，应用程度高，可以更加精确的分析出结果病害敏感参数，在进行参数识别时可以选择以下几种方法：第一，简易模态参数对比法;第二，模态保证准则模式诊断法;第三，模态能量转变对比法。

3.2 动力响应监测应变模态法

动力响应监测应变模态法也是应变法，应变是指移动导数，不同移动模态有对应的固定应变分布状态，其和移动模态对应的固有应变分布状态结合在一起，就形成了应变模态，应变模态可以直接反应结构的初始特点。通过模态质量、模态刚度、模态阻尼直接计算出结构的应变场，在计算时，可以选择多种方法计算结构移动模态振动。

3.3 动力响应监测动力系数法

桥梁结构振动是导致桥梁病害的因素之一，因此需要在桥梁结构底部位置安装加速计、速度感应器、应变传感器等，以此直接测量桥梁结构的动力响应。

4 桥梁结构的评估技术

4.1 安全评估

桥梁结构由正常状态转为缺陷问题的过程，也是桥梁结构发生损伤的过程。因为桥梁结构形式和体系多样性，促使桥梁结构损伤形式多样，损伤过程主要类型为以下几种：第一，比例损伤：比例损伤程度和结构的使用年限成正比;第二，加速损伤：损伤程度和时间表现为指数函数或者幂函数;第三，突发性加速损伤：是指某一特定时刻桥梁结构异常，状态变化显著;第四，突发损伤：没有任何隐患问题存在，但是突然发生损坏。桥梁结构安全监和评估的目的是不同的，安全监测的目标是对结构的安全性能进行综合分析后，保证车辆安全运行，分析结果也可以为桥梁维护和修复提供技术参考。桥梁结构安全评估是通过特定的数据信息对桥梁结构的运行状态可行性进行分析并得出结果的过程，桥梁结构安全评估旨在是通过实时监测或者定期检测后的数据结果，来推断结构发展变化的过程，由此确定结构的安全使用时间。

4.2 结果寿命预测

第一，建立理论模型。依据安全监测后的结论研究数据，建立结构使用寿命模型，并推断其使用年限，但是这种理论模型方法有一定的弊端，应用程度低;第二，累积应力跟踪，通过计算结构应力累积数据，分析结果发生问题、变形后的损伤程度，这种方法可以应用在加速损伤、急剧损伤结构类型研究中，应用较为普遍;第三，特点参数跟踪，通过定期或者实时监测，得出结构特点参数，这种方法可以应用在加速损坏、急剧加速损坏类型中，应用程度较高。特征参数跟踪法可以对监测的桥梁结构特点参数的变化数据确定诊断时间，并分析出诊断时间内的特点参数数值，从而判断出结果剩余使用年限和出现病害情况的特点。

5 结束语

总之，以上结构监测和评估方法可以得出精准的监测数据和指标，为桥梁结构设计制定提供数据支持，便于人们对桥梁结构功能性进行研究。

参考文献：

[1]王双.浅析煤矿选煤厂安全技术管理存在的问题及对策[J].商品与质量，2019（34）：256.

[2]乔盘，刘国明，靳彦彪.中小跨径空心板结构桥梁安全监测评估技术研究[J].内蒙古公路与运输，2020（6）：4-7+33.

[3]罗利.基于无损检测技术的桥梁检测与损伤评估[J].四川建材，2020（9）：35-36.