浅谈桥梁的检测定位方法

发布时间：

2021-03-16

随着人们对大型重要桥朵安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。为了保证既有桥的安全运营和尽可能处长其安全使用年限，应对既有桥进行检测，而且应定期进行所谓全面检查就是对桥梁的引道、周边环境、地基下部结构、上部结构、桥面(包括桥面铺装层、伸缩缝、人行道、栏杆、防撞设施、排水设施、照明及防雷设施)、支座等作全面查看、量测。本文提出了全面检查应检的部位，井探讨检测桥梁的新方法。

　　一、桥梁的全面检测理论
　　1对引道及桥址周边环境进行检查量测
　　(1)查看正桥与引桥、引遭(线)的衔接处是否正常，与竣工时的情况相比较，是否有变化。
　　(2)桥址及其附近的水流河道是否改变，必要时还应测定主河槽的水流速度及其流向，桥下净宽有无改变，桥墩台处的局部冲刷与设计有关数据相比是否增大。
　　(3)两岸的桥头填土石砌锥坡有无冲刷、滑移和损坏。

　　2、量测垒桥的标高和线形
　　(1)桥的标高和线形有联系关系，但又有区别。前者是指某点的高程值，后者则是桥梁相关点的连线。一座设计施工质量良好的桥梁，其标高和线形均应达到设计期望值。
　　(2)量测的主要部位和项目有：墩台的支承垫石(即支座垫板)顶面、承台顶面和梁底处的标高；墩台身在桥的纵、横向有无偏移倾斜。①对斜拉桥和悬索桥，还应量测其主塔身在桥的纵、横向有无偏移倾斜，塔顶的变位。②对悬索桥，还应量测主缆的线形；③对拱桥，还应量测拱肋轴线的线形。

　　3、圬工粱拱检查量测
　　(1)检查圬工有无风化、剥落、破损及裂逢，特别注意变截面处、加固修复处及防水层的情况。对圬工剥落、裂缝处，应注意钢筋的锈蚀情况。
　　钢筋混凝土梁应重点检查宽度超过0.2 m m的竖向裂缝，并注意检查有无斜向裂缝及顺方向的纵向裂缝。预应力钢筋混梁要观测梁的上拱度变化，并注意检查有无不允许出现的垂直于主筋的竖向裂缝。
　　(2)拱桥应量测实际拱轴线和拱圈(或拱肋)尺寸，并检查它们有无横向(垂直于路线方向)的裂缝发生。

　　4、钢结构检查量测
　　(1)检查钢结构构件油漆涂层的完好程度，有无起皮、剥落、锈斑等。特别是容易积水积尘或不通风部位有无锈蚀。锈蚀严重的，应量测钢板或构件的实际剩余厚度，以便考虑断面削弱的影响。
　　(2)检查构件有无裂纹、穿孔、硬伤、硬弯、歪扭、爆皮及材料夹层等。要特别注意以下部位有无疲劳裂纹发生：承受拉力或反复应力的杆件与节点板连接处或杆(构)件接头处；由于损伤造成杆(构)件断面削弱及应力集中处；纵梁与横粱的连接角钢；无盖板的纵梁上翼缘角钢；主梁间的纵向联结系的连接处；单剪铆钉处。焊缝端部及其附近的基材；U形肋与横隔板连接处焊缝等。
　　(3)检查钢箱梁工地拼接的大环形焊缝(即同一截面的顶板一腹板一底板一腹板的周圈焊缝)和U形肋嵌补段焊缝有无异常。
　　(4)检查杆件的平直度，当城市杆的弯曲矢大于杆件由长度1‰、拉杆的弯曲矢度大于杆件自由长度的1／500时，均应注意弯曲的影响。
　　(5)检查铆钉头有无锈蚀，铆钉有无松动。检查高强度螺栓是否完好，有无松动和延迟断裂等情况；有无因锈蚀或其它原因降低磨擦力现象；并应严密注意节点滑移的拱度的变化。5、砖石砌体的检查量测
　　砖石砌体不同于钢筋混凝土的一个特点是，抗拉强度更小，结构脆性大，开裂荷载比较接近或几乎等于破坏荷载。因此，当砖石砌体出现由于荷载引起的裂缝时，往往是砌体破坏的特征或前兆。

　　6、墩台及基础的检查量测
　　(1)墩台的缺陷主要表现是：裂缝、剥落、空洞、钢筋外露及锈蚀、老化、变形位移等。
　　(2)检查时，应对裂缝及破损具体位置、宽度、长度、深度进行量测和描述，绘制成图。

　　7、地基的检验
　　当发现墩台有沉降、倾斜、位移时，一定要对地基进行探测和商讨。
　　对已成桥的地其检测是比较困难和麻烦的。可用触探和钻孔取样的方法，也可用荷载板试验。但很难在原位进行，常常只能是接近基础原位。对岩地基，可在基岩的露头地点进行检验。

　　二、桥梁的检测定位方法
　　在结构损伤检测定位方面，目前可分为模型修正法和指纹分析法两类。
　　1精确的有限元建模是大型桥梁凤震响应预测的重要前提；也是结构安全监测，损伤检测以及实现最优振动控制的基础。但是，尽管有限无法得到了高度的发展，实际复杂结构的有限元模型仍然是有误差的。有限元建模为结构飞行提供完整的理论模态参数集，但这些参数常常与结构模态实验得到的参数不一致。因此，必须对结构理论模型进行调整或修正，使得修正后的模态参数与实验相一致，这一过程即有限元模型修正。
　　模型修正法在桥梁监测中主要用于把实验结构的振动反应记录与原先的模型计算结果进行综合比较，利用直接或间接测知的模态参数，加速度时程记录，频响函数等，通过条件优化约束，不断地修正模型中的刚度和质量信息，从而得到结构变化的信息，实现结构的损伤判别与定位。其主要方法有：
　　(1)矩阵型法，是发展最早，最成熟，修正计算模型的整个矩阵的一类方法，它具有精度高、执行容易的特点，主要缺点是所修正的模型的物理意义不明确，丧失了原有限元模型的带状特点，这方面的代表应属Berman／Baruch的最优法。
　　(2)子矩阵修正法，通过对待修正的字矩阵或单元矩阵定义修正系数，通过对字矩阵修正系数的调整来修正结构刚度，该方法的最大优点是修正后的刚度矩阵仍保持者原矩阵的对称，稀疏性。
　　(3)灵敏度法修正结构参数通过修正结构的设计参数弹性模量E截面面积A等来对有限元模型进行修正。
　　2指纹分析方法，寻找与结构动力特性有关的动力指纹，通过这些指纹的变化来判断结构的真实状况。
　　在线监测中，频率是最易获得的模态参数，而且精度很高，因此通过监测频率的变化来识别结构破损是否发生是最为简单的。此外，振型也可用于结构破损的发现，尽管振型的测试精度低于频率，但振型包含更多的破损信息。利用振型判断结构的破损是否发生的途径很多；MAC，COMAe，CMS，DI和柔度矩阵法。
　　但大量的模型和实际结构实验表明结构损伤导致的固有频率变化很小，而振型形式变化明显，一般损伤使结构自振频率的变化都在5％以内，一般认为自振频率不能直接用来作为桥梁监测的指纹，而振型虽然对局部刚度比较敏感，但精确测量比较困难，MAC，COMAC，CMS等依赖于振型的动力指纹都遇到同样的问题。对桥缺损状态的评价缺乏统一有效的指标，有人以模糊理论，结构可靠度理论等为理论框架建立了各种桥梁使用性能评估专家系统，但必须首先建立各种规范和专家数据库。

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