桥梁结构损伤的检测技术

桥梁结构损伤的检测技术

江苏省建筑工程质量检测中心有限公司江苏南京210000

摘要:近年来,随着我国交通运营压力的逐渐增大,桥梁日常使用中经常超载运营,再加上自然灾害,导致桥梁结构出现损伤,对桥梁结构的稳定性和行车安全造成了不利的影响。为此,本文针对桥梁结构损伤的检测技术做了分析,并针对桥梁损伤的处理提出了两点方法,以供借鉴参考。

关键词:检测技术;桥梁结构;损伤

引言

桥梁日常运营过程中,受多方面因素的影响,结构很容易受到损伤,极大地降低了桥梁结构的稳定性,产生了很大的安全隐患。通过运用损伤检测技术可以确定桥梁结构中损伤的具体位置和情况,及时采取有效的损伤处理措施,增强桥梁的稳定性,为桥梁结构的正常运营提供保障。

1.桥梁局部损伤的检测技术

1.1红外线法

在桥梁结构投入使用后,在内力和外部载荷的作用下很容易出现裂缝等损伤,这些出现裂缝位置的温度会产生的一定的变化。因此,桥梁损伤检测中可以采用红外线法来测试桥梁结构的温度,通过温度的变化情况确定局部损伤的程度。然而,红外线法的检测设备具有较强的复杂性,因此,在借助该技术方法对桥梁结构局部损伤检测期间,不允许车辆通行,待检测工作结束后方可允许车辆行驶[1]。

1.2射线法

由于射线具有较强的穿透力,因此,应用射线法检测桥梁结构损伤过程中,可以根据穿透后的射线情况,了解并掌握桥梁局部结构具体的损伤情况。利用射线法检测桥梁结构损伤的原理是桥梁结构完整部分和损伤部分能够反映出差异性较大的的谱相,通过比较谱相可以准确地掌握损伤结构的具体情况,当然,检测人员还可以借助射线图像来确定桥梁局部结构具体的损伤情况。放射法在桥梁结构损伤检测应用中要注意避免放射带来的危害,在整个检测系统的安全性得到真正保证后,方可开始进行检测。

1.3超声波法

超声波法也是桥梁结构局部损伤检测常用的检测技术之一,该方法的原理是固体中传播的应力波波形正常情况下是不变的,当应力波遇到桥梁损伤部位后,其波形就会发生显著的变化[2]。具体而言,在桥梁检测部位放置发射发生应力波的发射探头和接收应力波的接收探头,对接收探头所接收到应力波的波速、频率等信息进行全面的分析,从而确定桥梁结构局部损伤的具体程度。

1.4声发射方法

桥梁结构的材料发生损伤时,会释放一定的能力。在对桥梁局部结构损伤进行检测时,可以在检测位置设置声发射探头,对桥梁结构释放的能力信号进行接收,并将接收到的能量信号转化为电信号,通过分析电信号的状态,确定桥梁结构局部损伤的具体情况。声发生检测方技术的优势在于不受材料、结构等因素的影响,可以被普遍应用于各类桥梁结构诊断中。

2.桥梁结构全部损伤的检测技术

2.1模型修正法

模型修正法的具体应用可以分为以下几个步骤来完成:(1)构建有限元分析模型对结构损伤进行模拟,此时该模型必然会产生变化,输出结构刚度;(2)对实验测得的实验数据进行反演;(3)对两者的数据进行比较、修正,找出桥梁结构的刚度信息,从而确定桥梁结构出现损伤的位置。模型修正法的实验包括静载试验和动载试验两种,且不同种试验所对应的有限元模型是不同的[3]。模型修正方法在桥梁结构损伤检测中的优势突出体现在,其可以有效完成模态检测,但是,此类方法也很容易受到自由度、噪声等外界因素的干扰,对损伤检测结果的准确性和可靠性造成不良的影响,因此,还需要对该方法进行进一步优化。

2.2人工神经网络法

人工神经网络法模拟的是人类大脑多种神经元相互连接的原理。桥梁机构损伤的检测过程中涉及到了大量非线性问题的处理,在利用该方法对信息进行处理的过程中,可以分为学习和计算两个步骤,其中,学习是在桥梁运营中输入大量的数据样本,而计算就是对所输入的数据样本进行分线性插值。这样一来,就把桥梁结构的损伤检测问题变成了两个正向求解问题,因此,该方法最大的优势体现在反向问题的求解方面[4]。人工神经网络的分线性求解能力是非常强的,因此,被广泛地应用于桥梁结构损伤检测中。然而,大型桥梁结构的监测数据是海量的,使得检测工作的难度得到了极大的增加,针对这种情况,为减少任务量,可以分项工作。

2.3动力济指纹法

如果桥梁结构出现损伤,那么其动力参数必然会发生很大的变化,从而引起结构系统频响函数和模态参数的变化。动力指纹方法的原理就是利用对柔度矩阵、刚度矩阵、曲率模态、频响函数、振型、频率等结构动力特性参数的监测,确定结构的损伤位置。该方法在具体应用中,可以通过有限元分析获得动力指纹,并且测得的结论是比较客观准确的。但是,该方法的应用测点的数量比较多,且外界因素很容易对实验数据产生干扰,影响损伤位置的准确确定,针对这种情况,可以从试验环境和试验设备精度两个方面进行优化,或多做几组试验进行观察比较[5]。动力指纹方法虽然能够检测出桥梁结构损伤的位置,但是对多损伤位置的检测不准确,且无法检测出损伤程度,因此,桥梁损伤检测中不建议使用这种方法。

2.4小波分析法

小波分析法是一种新兴的检测技术,近年来受到了人们的广泛关注,该方法优势在于小波具有较高的分辨率,能够有效识别出隐藏结构的动力特性。小波分析法的具体应用分为以下几步:(1)借助有限元软件建立起桥梁结构模型;(2)分别针对有限元软件输出的位移时程和桥梁损伤部位实际载荷下的位移时程进行小波分析;(3)最后通过分析小波灰度图对桥梁结构损伤位置进行确定。近年来,小波分析取得了飞速的发展,并且在实际桥梁结构损伤检测中也充分验证了该方法的实用性。此外,小波分析不需要太多的测点,甚至通过一个测点就能够准确地判断出桥梁结构损伤的具体位置,因此,桥梁结构损伤检测中小波分析具有非常强的实用性。

3.桥梁结构损伤的处理方法

3.1预应力加固

目前,预应力加固是桥梁结构损伤处理应用最为广泛、有效的方法。在利用检测技术诊断出桥梁结构损伤的具体位置和程度后,利用预应力对结构损伤位置进行加固。比如,可以在桥梁结构的损伤位置固定预应力钢筋,分担桥梁结构的预应力,增强桥梁结构的荷载能力和稳定性。但是,该方法的应用会对桥梁的美观造成一定的不良影响,同时还需要做好后续的防护工作,注重防腐、防锈处理,增强桥梁结构的稳定性。

3.2钢板加固方法

钢板加固方法是一项新技术,该技术的优点在于在处理桥梁结构损伤问题时不会对桥梁结构产生太大的影响,且施工工艺简单。例如,由于桥梁结构出现裂缝而导致桥梁结构的抗弯能力、强度大打折扣,可以采用钢板加固的方法,在桥梁结构的外侧粘贴钢板,用锚栓进行锚固,从而防止桥梁结构的裂缝进一步扩大,提高桥梁的强度和抗弯能力。

结语

总之,利用科学合理的检测技术能够有效地了解桥梁结构的具体损伤位置和损伤程度,然后,采取有效的处理方法,对桥梁结构进行加固,防止桥梁结构损伤进一步扩大,促进桥梁综合性能的有效提升,满足桥梁日常应用的需要。损伤检测技术的有效应用,为桥梁质量的提高提供了保障,促进了我国交通事业的发展。

参考文献:

[1]宋春华.桥梁结构损伤的检测技术[J].交通世界,2018(z2):146-147.

[2]杨志斌.论公路桥梁结构损伤检测技术[J].大科技,2015(20):107-107.

[3]孙虎.基于经济建设目的的桥梁结构损伤检测的应用[J].山西农经,2017(21):149-149.

[4]庞光磊.浅谈公路桥梁检测技术及其应用[J].中国科技博览,2013(27):401-401.

[5]孙延林.公路桥梁结构的损伤检测技术分析[J].工业b,2015(36):148-148.

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