所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2012-11-03 15:59 熱度:
摘要:需要進行檢測的橋梁原因多種多樣,需要檢測的橋梁類型也不盡相同。橋梁檢測的對象有很大部分是舊橋,許多舊橋難以適應新的使用要求,需要進行橋梁健康和使用安全性檢測,對于現行建造的橋梁,由于新工藝、新材料的使用,同時橋梁規模也越來越大,因此大部分新橋也要求做檢測工作。本文介紹并分析了目前國內外橋梁施工檢測的最新進展和應用的新技術,并介紹了未來橋梁施工檢測發展的趨勢,對于提高我國橋梁施工檢測技術水平具有較高的借鑒和參考意義。
關鍵詞:橋梁,施工檢測,技術
目前,加強橋梁施工檢測評定基礎理論與技術研究,逐步實現橋檢手段自動化、網絡化、標準化提高橋檢的效率與準確性,實現橋梁結構技術性狀評定的科學化、規范化和專業化是橋梁施工檢測發展的重要方向。橋梁施工檢測的內容比較繁雜,涉及方方面面,按方法可分為動載、靜載和無損;按時間可分為短期和長期;按性質可分為施工監控、成橋驗收和運營期施工檢測。橋梁施工檢測除了有外觀、線形等一般內容外,還有砼強度、裂縫、鋼筋銹蝕、碳化、鋼筋保護層厚度、電阻率、氯離子含量和自振頻率等多項內容,與其相關的方法和技術手段也多種多樣,各有特點。但總結起來,在役橋梁進行施工檢測的主要內容即是橋梁檢查和荷載試驗評定。
目前,各類橋梁施工檢測技術主要差異在于其使用的傳感器類型。主要橋梁施工檢測新技術如下:
一、雷達與紅外熱象儀施工檢測技術
使用雷達、紅外熱象儀、激光光學、超聲波和其它一些新的技術手段可在一天之內就能準確地測量成百上千公里路面或幾十座橋的橋面。
“紅外熱象儀”是利用一臺紅外攝像機來產生一幅橋面溫度圖的。這種溫度圖象揭示了在陽光照射下混凝土開裂部位對應橋面的“熱點”。這種溫度較高的“熱點”是由于薄的充滿空氣的空腔就象絕熱體一樣,使得其上的混凝土的溫度上升得更快些而形成的。“雷達”的工作原理是發射短促的電磁脈沖,然后由這些電磁脈沖形成的電磁波可被混凝土中的各種異質界面反射回來而產生回波。雷達回波的交替變化之波形和混凝土發生病害及出現裂縫后狀況有密切的對應關系(但解釋判讀困難)。將雷達施工檢測混凝土的凍融裂崩和高含水量以及紅外熱象儀在干燥情況下施工檢測混凝土裂縫這兩種方法結合起來就可以創造一種有效地施工檢測大多數病害類型的施工檢測方法。
二、 光纖傳感器技術
光纖傳感器目前在世界范圍內,被廣泛應用于測量溫度、壓力、振動、位移、電場、電流、電壓、磁場、水聲、液位、流量以及輻射等物理量,超過100種。
對于橋梁施工檢測使用的傳感器,其原理是當光纖受到拉壓的時候,應變發生位置處的布里淵散射光會產生相應的改變。從頻率上看,布里淵頻移與光纖軸向應變量成正比。通過設備測量采集光纖溫度及布里淵頻移,進而計算得到橋梁變形情況。通過測量“光損”,可以量測變形的大小,其精度可達±0.02mm。通過對光脈沖反射傳輸時間,可以確定變形所在的位置,其誤差為±0.75m。通過上述兩種手段的結合即可得知光纖傳感器整個長度內變形的大小及分布情況。光纖傳感器可在狹窄的場合實現測量,可在施工期間埋置,并通過位于兩端的接收裝置實現自動化的長期監控。
三、 無線電施工檢測技術
美國聯邦公路局曾成功開發了一套應用于施工檢測鋼橋(鋼梁)的疲勞損傷情況,該設備的原理是反復的周期性的疲勞荷載可以導致鋼橋結構(構件)出現裂縫。這些裂縫以很細微的程度在擴大。裂縫的擴大在(結構)構件表面(層)會伴隨著能量的釋放,產生出應力波。無線電網絡技術可以定量的確定應力波及其準確位置。
美國聯邦公路局還開發的另一種施工檢測技術:聲發射施工檢測(Acoustic Emission )技術,該技術原多用于礦山地壓施工檢測等,現已廣泛應用于飛機、造船業、化工容器、水壩和高架橋梁等行業。目前已有國產的聲發射類的橋梁施工檢測設備并有成功使用的案例。通過該技術,可獲得各類材料內部裂紋分布及發展情況,進而研究橋梁技術狀況,判明其使用壽命。其原理是當聲波在材料內部傳播縱波的速度和方向為已知時,根據縱波接觸各個傳感器的時差可判斷材料內部的缺陷位置。小波變換法即小波分析,是在對AE信號進行處理的高性能的濾波的基礎上發展出現的。小波分析在樁基、橋梁結構損傷施工檢測中得到廣泛應用。
四、 自感應施工檢測技術
感應施工檢測技術應用更為廣泛,為橋梁各類物理量施工檢測而開發的傳感器多種多樣。如用于測量、定位橋梁中鋼筋斷裂產生的應力波的加速計。為測量混凝土氯離子含量、鋼筋銹蝕、混凝土的導電率的各類小型的可埋置于梁體內部的感應裝置。為測量橋梁翼墻位移的位移傳感器。該類設備普遍造價低廉,結構簡單,性能可靠,可大規模適用于各類新建或在役橋梁。
五、 其他施工檢測技術
1、激光施工檢測系統
通過激光系統可即時測量測點的三維坐標。對普通鋼材、混凝土和木材均可良好發揮作用。該系統可以迅速精確地測量任意汽車通過橋梁而產生的變形。通過長期監測還可通過坐標數據的比對分析判斷橋梁是否沉降或產生預應力損失。
2、智能橋梁支座
智能支座能通過預制在支座內部的傳感器采集橋梁活載和恒載的分布,進而提供分析判斷橋梁技術狀況的重要依據。支座內設多個用于測量壓應變和剪力的光學纖維感應器。
3、新型傳感器
國內外開發出多種新型傳感器如磁通量傳感器、三向加速度計、超聲波三向風速儀、光纖光柵溫度傳感器。
隨著我國大量早期建設的橋梁進入了病害集中爆發期,橋梁施工檢測的工作量大的需求與橋梁施工檢測設備不盡完善、功能單一,價格昂貴的矛盾還將長期存在。我國橋梁施工檢測行業自動化、智能化、信息化的發展道路還有較長的路要走。相對于國外,我們橋梁施工檢測基本原理及技術手段的研究還有很大提高的空間。
參考文獻:
[1] 陳步區.淺談道路橋梁試驗與施工檢測.建材發展導向,2011第9卷第10期
文章標題:公路橋梁施工檢測技術的研究
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