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摘 要:分析公路桥梁的检测技术,给予桥梁工程中存在质量问题的环节进行质量检测,对公路桥梁建设事业而言具有重要意义。本文对现阶段国内外的桥梁检测技术的现状进行分析,探讨桥梁检测技术未来的发展趋势。
关键词:公路桥梁;检测技术;趋势
引言:随着经济的迅速发展,国内公路桥梁的建设事业也不断进步,现有的桥梁结构日益增加,使国内交通运输的状况有很大程度的改善。根据对国内桥梁的损伤情况进行原因调查的结果显示,导致桥梁损伤的主要因素有 3 个方面:① 早期桥梁的设计理论较为保守且不够全面,导致桥梁设计方案与实际的施工情况不一致,存在设计偏差,设计方面的不足难以保证公路桥梁的建设质量;② 早期桥梁的桥面设计宽度不足,桥面的荷载标准偏低,桥梁的质量在环境因素以及自然因素的影响下不断降低,例如湿度变化、温度变化、风、雨、
洪水以及冰冻等因素,而桥梁结构、性能也由于撞击、地震与超载运营等重大损失而发生改变;③ 国内公路桥梁的建设事业发展速度过快,使城市中涌现出大量较复杂的桥梁,例如立交桥梁、高架桥梁以及大跨度桥梁等,然而,尚未成熟
的桥梁施工质量以及设计技术导致公路桥梁在建设以及使用中不断出现新的事故;因此,桥梁检测技术对桥梁建设事业而言具有重要意义。
1.红外热像仪与雷达检测技术
红外热像仪与雷达检测技术在桥梁的质量检测中采用超生波、红外热像仪以及雷达等检测技术,一天内可对几十种桥梁的桥面或是上千公里路面进行准确的测量。红外热像仪是通过红外摄影机而获取桥梁的温度图。其中温度较高的点(热点)则是由于桥梁薄得仿佛是充满空气的绝缘体般,因此热点部分的混凝土,其温度上升速度相比其他点更快些。雷达是借助电磁波对受测目标进行探测。其工作原理是想受测目标发射电磁脉冲,使发射出的电磁脉冲成电磁波并从混凝土的异质界面中反射回来,形成回波。回波对混凝土而言具有密切的关系,其交替变化的波形可将混凝土中的损害情况以及裂缝情况检测出来。
2.无线电检测技术
无线电检测技术美国联邦的公路管理局曾针对钢桥疲劳损伤情况的检测而开发了桥梁检测设备,该检测设备的主要原理认为导致钢桥构件产生裂缝的原因是由于桥梁长期承受具有周期性特点的荷载。桥梁结构的裂缝的扩大程度较细微,而桥梁结构表面的扩大会随着释放出的能量为产生应力波。无线电检测技术可确定一定数量的应力波以及相应的准确位置。现阶段,国内已生产出声发射类型的桥梁检测设备,并以在现有桥梁的检测工作中成功应用。声发射类型的检测设备可对桥梁各项材料的内部情况进行了解。声发射监测设备的原理是,掌握声波在各类材料内部的纵波传播速度以及传播方向,然后结合纵波与各传感器接触时的时差,对材料内部存在缺陷的位置进行判断。小波分析是指小波形的分析,常用于分析桥梁结构以及桩基的检测结果。使用雷达、红外热象仪、激光光学、超声波和其它一些新的技术手段可在一天之内就能准确地测量成百上千公里路面或几十座桥的桥面。“红外热象仪”是利用一台红外摄像机来产生一幅桥面温度图的。这种温度图象揭示了在阳光照射下混凝土开裂部位对应桥面 的“热点 ”。这种温度较高的“热点 ”是 由于薄 的充满空气的空腔就象绝热体一样,使得其上的混凝土的温度上升得更快些而形成的。“雷达”的工作原理是发射短促的电磁脉冲,然后由这些电磁脉冲形成的电磁波可被混凝土中的各种异质界面反射回来而产生回波 。雷达回波的交替变 化之波形和混凝土发生病害及 出现裂缝后 状况有密切的对应关系 (但解释判读困难)。将雷达施工检测混凝土的冻融裂崩和高含水量以及红外热象仪在干燥情况下施工检测混凝土裂缝这两种方法结合起来就可以创造一种有效地施工检测大多数病害类型的施工检测方法 。
3.光纤传感器技术
光纤传感器目前在世界范围内,被广泛应用于测量温度、压力、振动 、位移 、电场 、电流 、电压 、磁场 、水声、液位 、流量 以及辐射等物理量,超过 100 种。对于桥梁施工检测使用的传感器,其原理是当光纤受到拉压的时候,应变发生位置处的布里渊散射光会产生相应的改变。从频率上看,布里渊频移与光纤轴向应变量成正比。通过设备测量采集光纤温度及布里渊频移,进而计算得到桥梁变形情况。通过测量 “光损”,可以量测变形的大小,其精度可达±0.02m m 。通过对光脉冲反射传输时间,可以确定变形所在的位置,其误差为±O.75m 。通过上述两种手段的结合即可得知光纤传感器整个长度内变形的大小及分布情况。光纤传感器可在狭窄的场合实现测量,可在施工期间埋置,并通过位于两端的接收装置实现自动化的长期监控 。
4.自感应施工检测技术
感应施工检测技术应用更为广泛,为桥梁各类物理量施工检测而开发的传感器多种多样。如用于测量、定位桥梁中钢筋断裂产生的应力波的加速计。为测量混凝土氯離子含量、钢筋锈蚀、混凝土的导电率的各类小型的可埋置于梁体内部的感应装置。为测量桥梁翼墙位移的位移传感器。该类设备普遍造价低廉,结构简单,性能可靠,可大规模适用于各类新建或在役桥梁 。
5 其他施工检测技术
5.1 激光施工检测系统
通过激光系统可即时测量测点的三维坐标 。对普通钢材、混凝土和木材均可良好发挥作用。该系统可以迅速精确地测量任意汽车通过桥梁而产生的变形。通过长期监测还可通过坐标数据的比对分析判断桥梁是否沉降或产生预应力损失。
5.2 智能桥梁支座
智能支座能通过预制在支座内部的传感器采集桥梁活载和恒载的分布,进而提供分析判断桥梁技术状况的重要依据。支座内设多个用于测量压应变和剪力的光学纤维感应器。
5.3 新型传感器
国内外开发出多种新型传感器如磁通量传感器、三向加速度计、超声波三向风速仪、光纤光栅温度传感器。随着我 国大量早期建 设的桥梁进入 了病 害集 中爆发期 ,桥梁施工检测的工作量大的需求与桥梁施工检测设备不尽完善、功能单一,价格昂贵的矛盾还将长期存在。我国桥梁施工检测行业自动化、智能化、信息化的发展道路还有较长的路要走。相对于国外,我们桥梁施工检测基本原理及技术手段的研究还有很大提高的空间。
结束语:
公路的基础建设已随着现阶段社会经济的迅速发展而进入了崭新的发展时期,公路桥梁工程发展迅速,公路所承受的通行压力也不断增加,许多现有的桥梁其承载能力已跟不上现实社会的发展速度。现阶段,社会发展所要求的公路桥梁施工质量与承载能力不断升高,因此,桥梁施工企业需不断研究更新的桥梁检测技术,借助不断优化的检测技术,发现在用桥梁的现存问题,及早掌握处理桥梁中的病害,从而保持桥梁的质量,维护正常的交通运行。
参考文献:
[1] 李国豪.桥梁结构稳定与振动[M ].北京:中国铁道出版社,1996.
[2] 周土瑶. 现代公路工程试验检测方法的原理及应用[J]. 中国高新技术企业,2009,(16):159 -160.
[3] 陈步区.浅谈道路桥 梁试验与施工检 测.建材 发展导 向,2011第 9 卷第 1O 期.
关键词:公路桥梁;检测技术;趋势
引言:随着经济的迅速发展,国内公路桥梁的建设事业也不断进步,现有的桥梁结构日益增加,使国内交通运输的状况有很大程度的改善。根据对国内桥梁的损伤情况进行原因调查的结果显示,导致桥梁损伤的主要因素有 3 个方面:① 早期桥梁的设计理论较为保守且不够全面,导致桥梁设计方案与实际的施工情况不一致,存在设计偏差,设计方面的不足难以保证公路桥梁的建设质量;② 早期桥梁的桥面设计宽度不足,桥面的荷载标准偏低,桥梁的质量在环境因素以及自然因素的影响下不断降低,例如湿度变化、温度变化、风、雨、
洪水以及冰冻等因素,而桥梁结构、性能也由于撞击、地震与超载运营等重大损失而发生改变;③ 国内公路桥梁的建设事业发展速度过快,使城市中涌现出大量较复杂的桥梁,例如立交桥梁、高架桥梁以及大跨度桥梁等,然而,尚未成熟
的桥梁施工质量以及设计技术导致公路桥梁在建设以及使用中不断出现新的事故;因此,桥梁检测技术对桥梁建设事业而言具有重要意义。
1.红外热像仪与雷达检测技术
红外热像仪与雷达检测技术在桥梁的质量检测中采用超生波、红外热像仪以及雷达等检测技术,一天内可对几十种桥梁的桥面或是上千公里路面进行准确的测量。红外热像仪是通过红外摄影机而获取桥梁的温度图。其中温度较高的点(热点)则是由于桥梁薄得仿佛是充满空气的绝缘体般,因此热点部分的混凝土,其温度上升速度相比其他点更快些。雷达是借助电磁波对受测目标进行探测。其工作原理是想受测目标发射电磁脉冲,使发射出的电磁脉冲成电磁波并从混凝土的异质界面中反射回来,形成回波。回波对混凝土而言具有密切的关系,其交替变化的波形可将混凝土中的损害情况以及裂缝情况检测出来。
2.无线电检测技术
无线电检测技术美国联邦的公路管理局曾针对钢桥疲劳损伤情况的检测而开发了桥梁检测设备,该检测设备的主要原理认为导致钢桥构件产生裂缝的原因是由于桥梁长期承受具有周期性特点的荷载。桥梁结构的裂缝的扩大程度较细微,而桥梁结构表面的扩大会随着释放出的能量为产生应力波。无线电检测技术可确定一定数量的应力波以及相应的准确位置。现阶段,国内已生产出声发射类型的桥梁检测设备,并以在现有桥梁的检测工作中成功应用。声发射类型的检测设备可对桥梁各项材料的内部情况进行了解。声发射监测设备的原理是,掌握声波在各类材料内部的纵波传播速度以及传播方向,然后结合纵波与各传感器接触时的时差,对材料内部存在缺陷的位置进行判断。小波分析是指小波形的分析,常用于分析桥梁结构以及桩基的检测结果。使用雷达、红外热象仪、激光光学、超声波和其它一些新的技术手段可在一天之内就能准确地测量成百上千公里路面或几十座桥的桥面。“红外热象仪”是利用一台红外摄像机来产生一幅桥面温度图的。这种温度图象揭示了在阳光照射下混凝土开裂部位对应桥面 的“热点 ”。这种温度较高的“热点 ”是 由于薄 的充满空气的空腔就象绝热体一样,使得其上的混凝土的温度上升得更快些而形成的。“雷达”的工作原理是发射短促的电磁脉冲,然后由这些电磁脉冲形成的电磁波可被混凝土中的各种异质界面反射回来而产生回波 。雷达回波的交替变 化之波形和混凝土发生病害及 出现裂缝后 状况有密切的对应关系 (但解释判读困难)。将雷达施工检测混凝土的冻融裂崩和高含水量以及红外热象仪在干燥情况下施工检测混凝土裂缝这两种方法结合起来就可以创造一种有效地施工检测大多数病害类型的施工检测方法 。
3.光纤传感器技术
光纤传感器目前在世界范围内,被广泛应用于测量温度、压力、振动 、位移 、电场 、电流 、电压 、磁场 、水声、液位 、流量 以及辐射等物理量,超过 100 种。对于桥梁施工检测使用的传感器,其原理是当光纤受到拉压的时候,应变发生位置处的布里渊散射光会产生相应的改变。从频率上看,布里渊频移与光纤轴向应变量成正比。通过设备测量采集光纤温度及布里渊频移,进而计算得到桥梁变形情况。通过测量 “光损”,可以量测变形的大小,其精度可达±0.02m m 。通过对光脉冲反射传输时间,可以确定变形所在的位置,其误差为±O.75m 。通过上述两种手段的结合即可得知光纤传感器整个长度内变形的大小及分布情况。光纤传感器可在狭窄的场合实现测量,可在施工期间埋置,并通过位于两端的接收装置实现自动化的长期监控 。
4.自感应施工检测技术
感应施工检测技术应用更为广泛,为桥梁各类物理量施工检测而开发的传感器多种多样。如用于测量、定位桥梁中钢筋断裂产生的应力波的加速计。为测量混凝土氯離子含量、钢筋锈蚀、混凝土的导电率的各类小型的可埋置于梁体内部的感应装置。为测量桥梁翼墙位移的位移传感器。该类设备普遍造价低廉,结构简单,性能可靠,可大规模适用于各类新建或在役桥梁 。
5 其他施工检测技术
5.1 激光施工检测系统
通过激光系统可即时测量测点的三维坐标 。对普通钢材、混凝土和木材均可良好发挥作用。该系统可以迅速精确地测量任意汽车通过桥梁而产生的变形。通过长期监测还可通过坐标数据的比对分析判断桥梁是否沉降或产生预应力损失。
5.2 智能桥梁支座
智能支座能通过预制在支座内部的传感器采集桥梁活载和恒载的分布,进而提供分析判断桥梁技术状况的重要依据。支座内设多个用于测量压应变和剪力的光学纤维感应器。
5.3 新型传感器
国内外开发出多种新型传感器如磁通量传感器、三向加速度计、超声波三向风速仪、光纤光栅温度传感器。随着我 国大量早期建 设的桥梁进入 了病 害集 中爆发期 ,桥梁施工检测的工作量大的需求与桥梁施工检测设备不尽完善、功能单一,价格昂贵的矛盾还将长期存在。我国桥梁施工检测行业自动化、智能化、信息化的发展道路还有较长的路要走。相对于国外,我们桥梁施工检测基本原理及技术手段的研究还有很大提高的空间。
结束语:
公路的基础建设已随着现阶段社会经济的迅速发展而进入了崭新的发展时期,公路桥梁工程发展迅速,公路所承受的通行压力也不断增加,许多现有的桥梁其承载能力已跟不上现实社会的发展速度。现阶段,社会发展所要求的公路桥梁施工质量与承载能力不断升高,因此,桥梁施工企业需不断研究更新的桥梁检测技术,借助不断优化的检测技术,发现在用桥梁的现存问题,及早掌握处理桥梁中的病害,从而保持桥梁的质量,维护正常的交通运行。
参考文献:
[1] 李国豪.桥梁结构稳定与振动[M ].北京:中国铁道出版社,1996.
[2] 周土瑶. 现代公路工程试验检测方法的原理及应用[J]. 中国高新技术企业,2009,(16):159 -160.
[3] 陈步区.浅谈道路桥 梁试验与施工检 测.建材 发展导 向,2011第 9 卷第 1O 期.