桥梁技术检测现状及存在的主要问题

　　近年来有关桥梁结构的安全问题频繁发生，桥梁安全已经成为社会大众关注的焦点之一，国内的桥梁经过一定年限的使用后大多需要进行加固或重建施工等，而当前的检测技术未能满足实际的需要。桥梁检测技术的发展作为一种有效的技术检测手段将会越来越受到追崇。道路桥梁做为主要的交通基础，其发展水平和工程质量将直接关系到整个社会的经济发展。然而桥梁结构在经历了长年累月的载负使用过程中发生各类损伤在所难免，桥梁的安全隐患与桥梁结构抗力衰减就成为制约桥梁使用的最大障碍。
　　一、桥梁技术检测现状及存在的主要问题
　　1.1国内外桥梁安全状况
　　根据2000年相关统计数据，美国作为世界公路大国，美国共有各类公路桥梁将近58万座，约合总数的30%有结构性缺陷公路桥梁近18万座，美国每年大约用去50多亿美元修复这些有缺陷的桥梁。
　　根据中国2003年第二次全国公路调查结果（港、澳、台除外），中国的道路桥梁同样存在较为严重的安全隐患（数据详见表1）。这严重影响了桥梁正常运营功能的发挥，给人们的日常生活出行带来诸多不便，并且阻碍社会经济发展。
　　表1：我国第二次全国公路普查结果显示（2003年）
　　类型 延长（m） 所占比例（%） 数量（座）
　　特大桥 1962614 0.69 2155
　　大桥 3061688 5.60 17417
　　中桥 3466413 20.44 63511
　　小桥 3975428 73.27 227690
　　危桥 ≥10000座
　　数据来源：赵文秀：桥梁检测技术综述[J].公路与汽运，2009（3）.
　　国内现相关桥梁生命周期的研究表明，正常桥梁使用25年后，即进入“老化期”阶段，我国目前使用的桥梁中“老龄”桥梁约占总数的40%。桥梁维修、加固与置换等工程每年都耗费国家大量的人力和物力。
　　1.2桥梁检测中存在的主要问题
　　传统的桥梁检测主要指动静载试验与外观检查。静载试验和动力试验是荷载试验按照所加荷载性质划分的；外观检查常可以按检测对象和桥梁构建进行分类。混凝土保护层厚度、混凝土碳化深度、混凝土强度、钢筋锈蚀、钢筋分布、裂缝等6项检查是按照检查对象进行分类的，桥面、桥梁上部、支座、墩台、墩台基5部分是按照桥梁的构件进行分类的。
　　桥梁检测存在的主要问题包括以下三个方面：⑴现代科技发展最新理论成果应用不足，在桥梁检测技术中表观检测虽仍是重要的手段，但表观检测中关于桥梁结构的分析方法需发展改进，引入新的的检测技术已是明显的发展趋势。⑵桥梁检测过程中的检测仪器设备陈旧、检测技术手段落后，评估过程中采用专家评分模式的缺点是主观人为因素大，这并不能客观地反映桥梁检测的实际，目测仍是桥梁检测的主要方法等；⑶检测过程繁杂、工作量大、用时长、费用高。
　　二、桥梁常用的检测方法和技术
　　2.1动力试验
　　动力试验主要是针对冲击系数，主要试验内容包括以下几点：
　　⑴ 测定桥梁在有车辆荷载情况下的动应力、动位移、振动频率和冲击系数等振动特性。
　　⑵ 检测桥梁的自振频率、阻尼特性和振型等自振特性。要做桥梁的动力试验，首先要使桥梁产生振动，再通过一些检测仪器记录桥梁的振动情况，最后通过专门仪器来分析桥梁的振动特性。目前，有脉动和稳态激振两种方法用以模拟荷载对桥梁的动力激振。其中稳态激振可以模拟多个车辆同时并行且以不同速度经过桥梁时的情况。
　　⑶ 无损检测技术。目前的无损检测技术包括超声、x射线、红外、振动试验分析、声发射、冲击回波、脉冲雷达、自然电位、光干涉等。传统的桥梁检测方法主要是对其外观和一些结构特性进行检测，这些方法虽然能对桥梁的局部进行损伤判断，但却不能检测桥梁的整体状况，不能对桥梁的安全度和使用寿命作出准确评估。
　　2.2静载试验
　　对于混凝土桥梁，其静载试验需要进行的测试内容包括以下几点：
　　⑴ 桥梁结构的扭转变形、侧向挠度以及竖向挠度。每个跨度内都必须有三个或三个以上的检测点，并且要能够得到最大的变形和挠度值，与此同时，还应该得到观测支座的下沉值。有的时侯，测试是为了验证在施工过程中所采用的计算理论，不但要测得挠度纵向和控制截面的内力，还要测得横向影响线。
　　⑵ 时刻记录下来控制截面应力分布，从而知道偏载特性及最大值。对于沿截面，其高度应该多于5个检测点，其中包括截面突变处和上、下边沿。有些结构可能会需要一些测试支点，还可能需要横隔板附近的主拉应力或剪应力，这时就需要把应变计布成应变花。
　　⑶ 支座的转角、沉降和伸缩；墩顶转角和位移。
　　⑷ 在进行桥梁检测时，要仔细观察桥梁是不是已经出现了裂缝，笔耕论文，以及刚出现裂缝的时侯，桥梁的荷载，还要仔细检查出现的裂缝的方向、宽度、长度、位置等。如果控制桥梁结构的裂缝扩展、应力变化或者截面变形，那么在还没有加到试验中得到的荷载之前，已经提前达到或者超过了允许值，此时应该立刻停止加载，与此同时还要注意观察出现的裂缝的扩展情况，及时撤离人员及仪器。
　　⑸ 要仔细观察卸载之后桥梁的残余变形。对于桥梁的一些特殊结构，比如：斜拉桥、悬索桥等，还要观察它们的塔变位和索力，并测定支座。在静载试验中，对混凝土桥桥梁检测，关键点是测试控制截面，必须严格按照标准在截面影响线上加载车辆，从而确定在桥上车辆的轮胎位置。除此之外，试验时外界温度也是影响检测的一个重要方面。根据一般经验，温度变化一度，混凝土构件产生的变形大约为10个微应变。所以，施工人员要时刻做好收缩及温度补偿工作，从而减弱甚至消除温度的影响。
　　三、几种新型桥梁检测方法应用
　　为了使桥梁能够安全运营，有必要经常对桥梁结构进行检测，研究开发新的检测方法为及时准确的诊断桥梁表面及内部的各类损伤，还可以对桥梁的剩余寿命和桥梁损伤的发展趋势做出科学合理的估计。
　　3.1声发射
　　依据来自被检测桥梁结构内部产生的应力波来读取和辨别桥梁内部损坏程度的一种动态无损的新型桥梁检测方法。作为一项新兴技术，声发射技术(Acoustic Emission)，它是基于声发射现象的不可逆效应原理也即是凯瑟效应(Kaiser Effect)开始被人们研究发现的。声发射技术能够在材料或构件的结构内部、缺陷或者潜在的缺陷处在不断变化的状态下所做的检测。在加拿大、美国、法国、英国和日本等多个国家和地区的桥梁中声发射技术已经进行了大量的实验，并且取得了良好的实验效果。
　　3.2机敏砼桥梁检测方法
　　机敏砼一般是指在混凝土中按照固定比例加入纳米粒子或短切碳纤维，尽而使新配比出来的砼兼有很好的力学性能和压敏性能。机敏砼的压敏特性是指随压应力变或者压应变化导致机敏砼电阻也跟随变化的一种特性，通过随时检测纳米砼或者碳纤维砼的电阻率改变程度，便能大致预测砼的应力或应变。机敏砼有较高的变形能力和较大的强度，所以机敏砼不但能够作为结构材料去制作隧道和桥梁的结构构件，而且也可以当做传感器设置在隧道和砼桥梁的结构里面。机敏砼凭借它耐久性可以监测桥梁及隧道结构的受力状态，成为工程领域公认为的长寿命传感器材料。