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道路桥梁检测技术解析

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摘要:

桥梁在长期使用过程中不可避免会发生各种各样的结构损伤。损伤的原因可能是人为因素,也可能是自然灾害。随着我国交通建设的迅速发展,交通运输量大幅增加,行车密度及车辆荷载越来越大也会因为超载而造成桥梁结构损伤,继而损伤加剧自然老化,这些因素势必会导致桥梁承载力和耐久性的降低甚至影响到运营的安全,从而引起一系列的问题,需要增加相应的维修、改造和加固来解决,这些工作必须建立在对桥梁结构详细和系统桥梁检测的基础上才能进行。

一、雷达与红外热像仪检测技术

使用雷达、红外热象仪、激光光学、超声波和其它一些心得技术手段可在仅仅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。”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各种异质界面反射回来而产生回波。雷达回波的交替变换之波形和混凝土发生病害及出现层裂后状况有密切的对应关系(但解释判读困难)。”红外热像仪是利用一台红外摄像机来产生一副桥面温度图。这种温度图揭示了在阳光照射下混凝土裂层之上哪个的 桥面“热点”。这种温度较高的“热点”是由于薄的充满空气的裂层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。将雷达检测混凝土的冻融崩裂和高含水量以及红外热象仪在干燥情况下检测混凝土层裂这两种方法结合起来就可以创造一种有效地检测大多数病害类型的检测方法。

二、光纤传感器监测技术

一般用于结构监测的传统传感器,其测量能力只局限于逐点检测,当临界断面检测得不准确时,其结果就会很不理想。当需要对大型结构如桥梁的状况进行评估时,传感器具有的大面积检测的能力就显得最为重要。任何监测系统都必须具备在较长时期内提供可靠、精确和长期的检测结果,这样才能保证结构处于高度的安全状态。安装了这种监测系统后,任何结构存在的问题都可以较早地被发现,以便采取必要的修复措施,从而保证结构使用的连续安全性,使结构的性能得到最佳管理,并减少使用费用。

三、无线电检测与评估系统

无线电网络技术可以定量的确定 有疲劳倾向部位的疲劳荷载方式,但是它不能确定疲劳裂缝是否在此荷载作用下的生长。就象反复弯曲一根金属丝可以让它断开一样,反复的周期性的疲劳荷载可以导致钢桥结构(构件)出现裂缝。这些裂缝不会连续 生长”,而是以很细微的程度在扩大。裂缝的扩大在(结构)构件表面(层)会伴随着能量的释放,产生出应力波。利用专门根据上述原理改造的感测器,就可以发现应力波。这种感应器贴在桥上并且与桥梁一起承受应变。它由一个特殊的应变增幅装置和两个预先裂开的样片合成一个整体去测量裂缝长度。样片由两个开裂增长长度不同的材料组成。这些人造疲劳裂缝”随桥上因随机振幅而改变的应变而产生变化(反应)。通过一个特殊的雷达测量两个样片的裂缝长度,可以得到预先确定的应力范围内的有效周期值。这个感应器就像一个疲劳程度的里程表。

四、感应检测技术

公路桥梁的感应检测技术的应用是广泛的。传感器由一个扁平的铝板粘到混凝土上并且相距铝板有很短一 段距离设置了一个小的印刷电路板线圈。线圈和铝板形成感应的震荡器部分。振荡器的频率随铝板与线圈之间距离的改变而改变,百分之一英寸的距离都可以检测出来。感应器是温度补偿型的。对翼墙的监测已经进行两年多了,十分有效。当预应力混凝土梁中的高强度钢筋由于腐蚀断裂时,会释放出突然且巨大的能量,其产生的应力波会在建筑物中向外传播。因此,根据这一原理利用象加速计一类的感应器是可以探测到钢筋的断裂状况。通过分析信号到达的次数,可以确定出断裂发生状况。而且可以确定断裂发生的位置。这种方法很象利用地震仪的网络系统确定地震发生的位置和地震的强度。

探测到钢筋的断裂状况,无疑是非常有用的。而在破坏发生前探测出 并确定锈蚀程度技术更有用。这种感应器可以浇筑在混凝土中,在混凝土中测量钢筋锈蚀的比率、混凝土的导电率、氯离子浓度等。这种感应器很小并最终由无线电频率来加强。系统可以根据需要来定做电路,使其小型化。可以按需要将几百或几千个这样的感应器埋置在桥内,在(大规模)大的损害发生前提供锈蚀的定量性信息。

五、其他新技术

在世界上许多地方,对整座桥梁状况的监测技术已经发展到在大型结构物上安装系列大规模的监测系统。此外,对桥梁结构的承载能力的非侵入式”检测也是桥梁工程的迫切需要。另一项新技术是智能桥梁支撑”,通过它人们可以收集到许多必不可少的桥梁工作信息,我们知道某个支座失效和由此导致的结构中的巨大应力变化,是桥梁毁坏的一个很普遍的因素。智能支座能通过支座上的活载和恒载的分布发现并判断出桥梁结构体系的工作抓状况。

六、结语

随着道路交通建设的发展,以及桥梁使用年龄的增长,结构老化的数量 越来越多。旧桥梁结构的维修和改造都 需要事先对结构状况进行监测、检测与评价虽然目前已有不少可以应用的检测评价方法,但有些技术仍需要进一步完善才能达到普遍应用的阶段。特别是为随时了解桥梁结构的工作状态确保其长期使用性能,必须使用永久的监测设备。因此,桥梁结构的长期检测与诊断技术目前变得越来越重要了。桥梁检测工作者们还需要继续努力,研究与开发出更加实用方便的桥梁检测技术与监测设备。

     

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