浅谈（tán）桥梁（liáng）的检测定（dìng）位（wèi）方法

发（fā）布时间：

2021-03-16

随着人们对大型重要桥朵安（ān）全性、耐（nài）久（jiǔ）性与正常使（shǐ）用功能的日渐（jiàn）关注，桥梁健康监测的研究与（yǔ）监测系统的开发应（yīng）运而生。为（wéi）了保证既有桥的安（ān）全运营和尽可能处长（zhǎng）其安全使用年限，应对既有桥进行检测，而且应定期进（jìn）行所谓全面检查（chá）就是对桥梁的引道、周（zhōu）边环境、地基下部结构、上部结构、桥面(包括桥面铺装（zhuāng）层（céng）、伸缩缝、人（rén）行道（dào）、栏（lán）杆、防撞设施（shī）、排水设施、照明及防（fáng）雷设施（shī）)、支座（zuò）等作全面查看、量测。本文提出了（le）全面检查应检的部位，井探讨（tǎo）检测（cè）桥梁（liáng）的新方法。

 　　随着（zhe）人们对大型重（chóng）要桥朵（duǒ）安全性、耐久性（xìng）与正常使用功能（néng）的日渐（jiàn）关注，桥梁健康监测的研究与监测（cè）系统（tǒng）的开发应运而生。为（wéi）了保证既有桥的安全运营和尽可能处（chù）长其安全使（shǐ）用（yòng）年限，应对既（jì）有桥进行（háng）检测，而且应定（dìng）期进行（háng）所谓全面检查就是（shì）对桥梁（liáng）的引道、周边环境、地基下（xià）部结构（gòu）、上部（bù）结构、桥面(包括（kuò）桥面铺装（zhuāng）层、伸缩缝、人行道、栏杆、防（fáng）撞设施、排（pái）水（shuǐ）设施、照明（míng）及防雷设（shè）施)、支座等作全面查看、量测。本文提（tí）出了全（quán）面检（jiǎn）查应检的（de）部位，井（jǐng）探（tàn）讨检（jiǎn）测桥梁的新方法。

 　　一、桥（qiáo）梁的全面检测（cè）理（lǐ）论
 　　1对（duì）引（yǐn）道（dào）及桥址周边环境进行检查量测
 　　(1)查看正桥与（yǔ）引桥、引遭（zāo）(线（xiàn）)的衔接处是（shì）否正（zhèng）常，与竣工（gōng）时（shí）的（de）情况（kuàng）相（xiàng）比较，是否有变（biàn）化。
 　　(2)桥址（zhǐ）及（jí）其附（fù）近的水流河（hé）道是否改变，必要时还应测定（dìng）主河槽的水流速度（dù）及其流向，桥（qiáo）下净宽有（yǒu）无改变，桥墩台处的（de）局部（bù）冲刷与设计有关数据相（xiàng）比是否增大（dà）。
 　　(3)两（liǎng）岸的桥头填土石砌锥坡有无冲刷、滑移和损坏。

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 　　2、量测垒（lěi）桥（qiáo）的（de）标高（gāo）和（hé）线形（xíng）
 　　(1)桥的标（biāo）高和（hé）线（xiàn）形（xíng）有联系关系，但（dàn）又有区别。前者是指（zhǐ）某点的高（gāo）程值，后者则（zé）是桥梁（liáng）相（xiàng）关（guān）点的连线。一座设计施工质（zhì）量良好的桥梁，其标高和（hé）线形均应（yīng）达（dá）到设计（jì）期望值。
 　　(2)量测的（de）主（zhǔ）要部位（wèi）和（hé）项目（mù）有：墩台的（de）支承垫石(即支座垫（diàn）板)顶面、承台顶面和梁底处的标高；墩台身在桥的纵、横向（xiàng）有无偏移倾斜。①对（duì）斜（xié）拉桥和悬索桥，还应量（liàng）测（cè）其主塔（tǎ）身在桥的纵（zòng）、横（héng）向（xiàng）有无偏移倾斜，塔顶的（de）变位。②对悬索桥（qiáo），还应量测主缆的线形；③对（duì）拱桥，还应量测拱（gǒng）肋（lèi）轴线的线（xiàn）形。

 　　3、圬工（gōng）粱（liáng）拱检查量测
 　　(1)检查圬工有无（wú）风化、剥落、破损及（jí）裂（liè）逢（féng），特别（bié）注意变截（jié）面处、加（jiā）固修复处及防水层的情况。对圬工剥落、裂缝处，应（yīng）注意钢筋（jīn）的锈蚀情况（kuàng）。
 　　钢筋混（hún）凝土（tǔ）梁应重点检查宽度超（chāo）过（guò）0.2 m m的竖向裂缝，并注意检查（chá）有无斜向（xiàng）裂（liè）缝及（jí）顺方（fāng）向的纵向（xiàng）裂缝（féng）。预应力（lì）钢筋混梁要（yào）观测梁的上（shàng）拱度变（biàn）化（huà），并注（zhù）意检查有无不允许出现的垂（chuí）直于（yú）主（zhǔ）筋的竖向裂缝。
 　　(2)拱桥应量测实（shí）际拱轴线（xiàn）和拱圈(或拱（gǒng）肋（lèi）)尺寸，并检查它们有无横向(垂直于路线方向)的裂（liè）缝发（fā）生。

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 　　4、钢结（jié）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（luò）、锈斑等。特别是容易积水积尘或不通风部位有无锈（xiù）蚀。锈蚀严重的，应量测钢板或（huò）构件的（de）实际剩余厚度，以便考（kǎo）虑断面削弱的影响。
 　　(2)检查构件有无裂纹、穿孔、硬（yìng）伤、硬弯、歪扭、爆（bào）皮及材（cái）料（liào）夹层（céng）等。要特（tè）别注意（yì）以下部位有（yǒu）无疲劳裂纹发生（shēng）：承受拉力或（huò）反（fǎn）复（fù）应力的（de）杆件（jiàn）与节（jiē）点板连接处或杆(构)件（jiàn）接头处；由于损伤造成杆(构)件断面削弱及应（yīng）力集中处；纵梁与横粱（liáng）的连接角（jiǎo）钢；无盖板（bǎn）的纵梁上翼（yì）缘角钢；主梁间（jiān）的（de）纵向联结系的连（lián）接处；单剪铆钉处（chù）。焊缝端部及其（qí）附近的基（jī）材；U形肋与横隔板（bǎn）连接处（chù）焊缝（féng）等。
 　　(3)检查钢箱梁工（gōng）地拼接的（de）大环形焊缝(即（jí）同一截面的顶板一（yī）腹板一底板一腹（fù）板（bǎn）的周圈（quān）焊缝)和U形肋嵌补段焊缝有（yǒu）无异常。
 　　(4)检查杆（gǎn）件的平直度，当城市杆的弯曲矢大于杆件（jiàn）由（yóu）长度1‰、拉杆的弯曲（qǔ）矢度大（dà）于杆件自由（yóu）长度的（de）1／500时，均应注意弯曲的影（yǐng）响。
 　　(5)检查铆钉头有无（wú）锈蚀，铆钉有无松动。检查高强（qiáng）度螺栓是（shì）否完好，有无松动（dòng）和延迟断裂等情况；有无（wú）因锈（xiù）蚀或其它原因降低磨（mó）擦力现象；并应（yīng）严密注意节点滑（huá）移的（de）拱度的变（biàn）化。5、砖石砌体的（de）检查量（liàng）测
 　　砖（zhuān）石砌体不（bú）同于钢筋混凝土（tǔ）的一个特点是，抗拉强度更小，结（jié）构脆性大（dà），开裂（liè）荷载比（bǐ）较接近或几（jǐ）乎（hū）等（děng）于破坏荷载。因此，当砖石砌（qì）体出现由于（yú）荷载（zǎi）引（yǐn）起的裂缝时，往往是砌体破坏（huài）的（de）特（tè）征或前（qián）兆（zhào）。

 　　6、墩台（tái）及基础的检查量测
 　　(1)墩台的（de）缺陷主（zhǔ）要（yào）表现（xiàn）是：裂缝、剥落、空洞、钢筋外（wài）露及（jí）锈蚀、老化、变形位移等。
 　　(2)检查时，应对（duì）裂缝及（jí）破（pò）损具体位（wèi）置（zhì）、宽度、长度、深（shēn）度进行量测（cè）和描述，绘制成图。

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 　　7、地基的检验
 　　当发现墩（dūn）台有沉（chén）降、倾斜、位移时，一定要对地基进行（háng）探（tàn）测（cè）和商讨。
 　　对（duì）已成桥的地其检测是比较困难和麻烦的（de）。可用触探和钻孔取样（yàng）的方（fāng）法，也可用荷载板试（shì）验。但很难（nán）在原（yuán）位进（jìn）行，常（cháng）常只能是接近基（jī）础原位。对（duì）岩地基，可在基岩（yán）的（de）露（lù）头（tóu）地点进行检验。

 　　二、桥梁的检测（cè）定位方法
 　　在结构损（sǔn）伤检测定位（wèi）方面，目前可（kě）分为模型修正（zhèng）法和指纹分析法两类。
 　　1精确的有限元建模是大型桥梁（liáng）凤震（zhèn）响应预测的重要（yào）前（qián）提；也是结构安全监测，损（sǔn）伤检测以及（jí）实现最优（yōu）振动控（kòng）制（zhì）的基（jī）础。但（dàn）是，尽管有限（xiàn）无法得到了（le）高度的发展，实（shí）际复杂结构的有限元（yuán）模型（xíng）仍然是有误差的。有限（xiàn）元建（jiàn）模为结构飞行提（tí）供完整的理论模（mó）态参数集，但这些参数（shù）常常与结（jié）构（gòu）模态实验（yàn）得到的参数不一致。因此，必须对（duì）结构理（lǐ）论模型进行调（diào）整或修正，使得修正后的模态参数（shù）与实验相一致，这（zhè）一过程即有限元模型修正（zhèng）。
 　　模型修正（zhèng）法（fǎ）在桥梁（liáng）监测中（zhōng）主要用于把实验结构的振动反应记录与原先（xiān）的模型计算结果进行综（zōng）合比（bǐ）较，利用直接（jiē）或间接测知的模态（tài）参数（shù），加速（sù）度时程记（jì）录，频（pín）响函数等（děng），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（ér）得到结（jié）构变（biàn）化的信息，实（shí）现结构的损（sǔn）伤判别与定位（wèi）。其（qí）主要方法有：
 　　(1)矩（jǔ）阵（zhèn）型法，是发展最早，最成（chéng）熟，修（xiū）正计（jì）算模型的整个矩阵的一类方法，它具有精度高、执行容易（yì）的特点，主要（yào）缺（quē）点是（shì）所修正的模型（xíng）的物（wù）理意义不明确，丧（sàng）失了原有限元模型的带状特点（diǎn），这方面的（de）代表应属Berman／Baruch的最优法。
 　　(2)子矩阵（zhèn）修正法，通（tōng）过对待修（xiū）正的字矩（jǔ）阵或单元（yuán）矩阵定义修正系（xì）数，通过（guò）对字矩（jǔ）阵修正系数的调整来修正结构刚度，该方（fāng）法的最（zuì）大优点是修正后的刚（gāng）度矩（jǔ）阵仍保持者（zhě）原矩阵（zhèn）的对称，稀疏性。
 　　(3)灵敏度法修正结构参数通过修正（zhèng）结构的设计参（cān）数弹性（xìng）模量E截面（miàn）面积A等来对有限元模型进行修（xiū）正。
 　　2指纹分析方法，寻找与结构动力（lì）特性有关的动（dòng）力（lì）指（zhǐ）纹，通（tōng）过这些指纹（wén）的（de）变化来判断结构的真实（shí）状况。
 　　在线监测中，频率是最易获得的模态参（cān）数，而且精度很高，因此通过监测频（pín）率的（de）变化来识别结构（gòu）破损是否发生是最为简单（dān）的。此外，振型也可用于（yú）结构破损（sǔn）的发现，尽管振型的测试精度低于频（pín）率，但振型（xíng）包含更多的破损信息。利用振型判（pàn）断结（jié）构的破损是否发生的途径（jìng）很多；MAC，COMAe，CMS，DI和柔（róu）度矩阵法。
 　　但大量的（de）模型和实际结构实验表明结构损伤导（dǎo）致（zhì）的固（gù）有频率变化很小，而振型形式变化明显，一般损（sǔn）伤（shāng）使结（jié）构（gòu）自振频率的变（biàn）化都（dōu）在（zài）5％以内，一般认为自振频率不能直接用（yòng）来作（zuò）为桥梁监（jiān）测（cè）的指纹，而（ér）振型虽然对局部刚（gāng）度比较敏感，但（dàn）精确测量比较困（kùn）难，MAC，COMAC，CMS等依赖于振型的（de）动力指纹（wén）都遇到同样的（de）问题。对桥缺损状（zhuàng）态的评价缺乏统一有效的指标，有人以模（mó）糊理论（lùn），结构可靠（kào）度理论等为（wéi）理论框架建立了各种（zhǒng）桥梁使用性能（néng）评（píng）估专家系统，但必须首先建立各（gè）种（zhǒng）规范和专家数据库（kù）。

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