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桥梁结构的损伤现代检测与评估

近年来,随着交通事业的发展,桥梁的重要性与日俱增,但随着汽车交通量增大、重车

交通增加及桥梁所处环境受人为外力及自然灾害的影响,使得现役桥梁劣化程度比较严

重。为保证这些桥梁的功能性及安全性,需对其健康状况进行损伤检测及安全评估。

1公路桥梁损伤检测方法

近几十年来,针对不同类型的新旧桥梁损伤和老化现象,国内外桥梁研究人员提出了

各种各样的检测方法。大体上说,目前桥梁结构损伤检测分为局部检测法和整体检测法。

1.1局部检测技术

局部检测技术是对结构目标部位进行集中重点的检查,一般以无损检测技术为工具,

主要用于探测结构的局部损伤,可较精确地对结构缺陷部位进行定位、探查,甚至定量分

析。下面重点介绍下无损检测技术：

传统的无损检测(NondestructiveEvaluation,NDE)技术得到了较大发展,目前已有超

声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、磁试验、r或x射线检测、

光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等数十种之多。除振动试验分析法以外,多数无损检

测技术属于局部检测方法。某些无损检测技术应用桥梁结构上还存在着一些不利因素,

如r或x射线检测法只能检测一定厚度范围内的混凝土,对检测空间有一定要求,且有一

定的放射性危险;超声检测虽然对钢结构检测效果较好,但对混凝土类各向异性材料的检

测不够准确,检测设备成本较高;红外检测法可远距、快速的进行检测诊断,但检测成本较

高且对交通流量有影响。局部检测方法需要人工作地毯式搜索,虽较费时费力且可靠性

差,但对于量大面广的中小桥梁来说,从技术、经济上考虑,人工检测仍然是一种重要的比

较现实的技术管理手段。今后的方向是扩大先进检测技术的应用范围,并积极研究、应

用小型的自动化程度较高的检测仪器。传统的检测方法一般可以对桥梁的外观及部分结

构特性进行监测,对桥梁局部关键结构构件、节点可以进行较为合理的损伤判断,然而难

以全面反映桥梁的整体健康状况,对于桥梁结构的安全程度、剩余寿命难以作出系统的

评估。国内外学者普遍认同并致力于研究的无损检测方法是结合系统识别、振动理论、

振动测试技术、信号采集等跨学科技术的试验模态分析法。目前,该整体检测技术在一

些局部范围内取得了积极的效果。一种比较现实的损伤检测测方法可能是综合整体损伤

定位与局部细化检测两种手段的技术。

1.2整体检测技术

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1.2.1整体检测是从全局上把握整个结构的实际工作状态,可连续或间隔地检查结构

安全状态,并可用来指导对损伤可疑部位进行定位和损伤程度评估,提高检测效率。整体

检测方法可分为静态检测方法和动态检测方法。

1)静态检测方法是在桥梁停止使用的状态下对桥梁进行静

载试验,量测与桥梁结构性能相关的静力参数,如桥梁在静载下的变形、挠度、应变、

裂缝等。通过分析这些参数,可直接判定全桥静承载能力,并得出结构的强度、刚度及抗

裂性能。

2)动态检测方法(基于振动的测试识别方法)是对桥梁结构

进行动力荷载试验,利用结构的动力性能是判断桥梁运营状况和承载力的依据。该

方法是对待测结构系统进行激励,通过振动测试、数据采集、信号分析与处理,由系统的

输入和输出确定结构的力学特性,根据结构系统的动力特性来识别损伤。

1.2.2整体检测技术的现状

对于特殊、重要的大跨度桥梁,近年来人们致力于整体损伤诊断与评估方法的研究。

实时监测与故障诊断技术在发达国家的航空航天、军工、机械行业中已得到了广泛应用,

许多技术已十分成熟。然而由