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桥梁结构损伤检测方法综述

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：付作斌

[导读] 摘要：目前科学技术正在不断提高，全球交通发展迅猛，在这其中，桥梁的发展显得尤为重要。

        重庆交通大学建筑与土木工程重庆 400000
        摘要：目前科学技术正在不断提高，全球交通发展迅猛，在这其中，桥梁的发展显得尤为重要。桥梁是交通运输中不可或缺的组成部分，因此，保证桥梁结构的安全是保证交通系统正常安全运行的重要前提。随着我国桥梁建设的数量越来越多，为了确保桥梁的安全性，桥梁结构的损伤检测的重要性就显而易见了。笔者通过阅读大量相关文献，在本文中介绍了当前桥梁的常规检测内容和常用的桥梁结构损伤识别和检测方法及现有的检测技术，以便为行业相关从业人员提供参考。
        关键词：桥梁结构；损伤；检测
        1 引言
        桥梁在交通建设中起到了相当重要的连接作用，桥梁在很多地区都为交通建设降低了建设成本，缩短了两地之间的建设距离。桥梁工程建成投入使用后，随着使用时间的不断增加，车辆等荷载的重压次数不断增加，桥梁结构也会随之损伤而发生破坏。如果对桥梁结构的损伤部位和损伤程度不清楚，就会容易导致桥梁垮塌等严重事故的发生，造成不可挽回的损失。因此，为了使桥梁能够更加安全可靠的使用，就必须对桥梁结构的损伤有一个清晰的认识。因此可以采用桥梁结构的损伤检测技术对桥梁结构的损坏程度进行检测，从而提出有效的解决措施，采用相应的技术方法对桥梁进行维护和保养，保证桥梁结构的安全运行，延长桥梁结构的使用寿命，提高其运营能力。
        2 桥梁检测的常用方法
        宋春华在《桥梁结构的损伤检测技术》一文中将桥梁检测方法分为桥梁结构局部损伤的检测技术和桥梁结构的全部损伤的检测技术两大类[1]。
        2.1 桥梁结构局部损伤的检测技术
        局部损伤结构的检测是一种细观的方法，能够准确衡量桥梁的损伤程度。
        （1）红外线法
        桥梁结构在使用过程中，会在外部荷载与内力的双重作用下产生裂缝等病害，从而造成混凝土表面出现剥离的现象，同时发生局部损伤的部位会发生温度变化。因此，可以使用红外线对桥梁结构的温度进行测试，从而检测出桥梁局部损伤的程度。由此可见，局部损伤可以改变桥梁结构局部位置的温度，而红外线测试能够及时地捕捉到温度变化的信息，检测出桥梁结构内部损伤的情况。但是同时，此方法存在一个缺点，即这类设备比较复杂，使用相应设备检测桥梁结构的损伤时，必须禁止车辆通行，直到检测完成方可通行。
        （2）射线法
        在桥梁结构的检测过程中，射线的穿透性特别强，因此可以通过射线穿透结构后的情况，准确地反映出结构内部的损伤情况。此方法的基本原理是，射线穿透结构时，利用物质吸收射线的作用，不同状态物质能够反映出的谱相不同。因此桥梁结构中损伤部位和完整部位所反映出的谱相也是不同的，形成比较大的差异性，从而可以通过射线的图像，确定结构损伤部位的具体情况。此外，这种方法可以避免放射存在的危害，在进行检测之前，可以充分保证其整个检测系统的安全性。
        （3）超声波法
        这种方法在检测桥梁结构局部损伤的过程中，使用仪器发射应力波，由于这种应力波在固体结构中的传播形式时相同的，因此在该波经过结构中的损伤部位时，会产生显著的变化。从而可以通过分析其得到的波形数据，比如波速和频率等信息[2]。因此，在桥梁结构检测中，通过超声波可以及时检测出结构损伤的位置。此种方法具有较强的适用性，可以检测任何一种桥梁结构材料的局部损伤。
        （4）声发射方法
        声发射方法同样能够检测所有的桥梁结构形式和材料。通过了解桥梁结构的材料性质，能够检测出具体的缺陷，当结构发生局部损伤时，在声发射过程中，及时检测出具体的损伤位置。在桥梁结构检测之前，需要安装发射和接受的装置，及时地捕捉能量信号，然后将其转换为电信号，在确定出损伤位置的具体情况之后，最后分析损伤程度。
        2.2 桥梁结构全部损伤的检测技术
        全部损伤检测的检测方法，其综合性能相当强，在桥梁结构检测中，根据其使用的全部结构损伤信息，来及时地了解桥梁结构的具体情况。全部损伤检测的检测方法具体有时域检测法、频域检测法以及模型修正法等。

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        曾杨、徐燕等在《桥梁结构损伤检测与加固》一文中指出桥梁检测的常用方法有以下三种：外观检查、荷载试验和无损检测[3]。
        2.3 外观检查
        外观检查的主要内容包括：桥面系的外观检查、桥梁上部结构和下部结构的检查以及支座的检查。
        2.4 荷载试验
        根据施加的荷载类型不同，荷载试验可以分为动载试验与静载试验。
        动载试验的主要内容为动载响应与结构动力特性的试验和分析。检测的主要部位是结构动力效应最大构件的动变形以及动应力的控制截面。
        静载试验是根据桥梁结构的荷载等级，将静载布置在最不利的位置，检测桥梁结构在试验荷载的作用下的应力、应变、挠度以及裂缝等参数。从而了解整个桥梁结构在静荷载作用下的受力特性与工作状态，最后根据测量出的参数，分析出结构的强度、刚度以及抗裂性能等，判断出桥梁结构的承载能力。
        2.5 无损检测
        无损检测已经有自然电位检测、光干涉、机敏砼检测、磁试验、x射线检测等，并且已经在桥梁结构检测中得到了良好的应用。
        3 对桥梁检测技术方法的展望
        通过桥梁结构损伤检测技术对桥梁结构进行检测，可以很清楚地了解到桥梁损伤部位的具体情况，从而了解到桥梁结构的使用和运行的情况，采用相应技术方法对桥梁进行保养和维护，防止桥梁崩塌等事故的发生，保证桥梁的安全运营。
        目前工程技术和计算机技术正飞速发展，人工智能等高新技术可能将广泛应用于工程领域的各个方面。桥梁结构检测技术是一项具有很强综合性的技术，这不仅需要有坚强有力的理论做支撑，更需要相关从业人员具有非常丰富的现场桥梁检测经验。
        4 结论
        笔者在阅读大量文献得出结论：在桥梁结构损伤检测中，有桥梁结构局部损伤的检测技术和桥梁结构的全部损伤的检测技术。对桥梁结构局部损伤的检测，目前已经有声发射方法、有射线法、超声波法以及红外线法等先进的无损检测技术。在桥梁结构的全部损伤的检测技术中，也有时域检测法、频域检测法以及模型修正法等。使用这些检测方法在对桥梁结构进行检测时，技术侧重点有所不同，这就要求从事相关工作的检测人员能够全面地了解和掌握各种测量方法。
        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，（C2）：146-147.
        [2]赵剑.浅析公路桥梁检测技术分析与应用[J].中国水运（下半月），2013（6）：154.
        [3]杨珊珊.公路桥梁结构的损伤检测技术探究[J].建筑工程技术与设计.2016，（22）.
        [4]曾杨，徐燕.桥梁结构损伤检测与加固[J].商品与质量（房地产研究）.2014，（4）：207.
        [5]张延林.公路桥梁结构的损伤检测技术分析[J].工业B.2015，（36）：148.
        [6]沈传贺.桥梁结构的损伤检测与识别技术研究[J].城市建设理论研究.2013，（12）.
        [7]李鹏.大跨桥梁结构损伤检测的研究进展[J].山西建筑.201，（33）：163-164.
        [8]杨旭，王雪涛.桥梁结构损伤识别综述[J].建筑工程技术与设计.2015，（9）.
        [9]Schmidt，J.W.；Hansen，S.G.；Barbosa，R.A.；Henriksen，A.Novel shear scale concrete bridge.Eng.Struct.2014，79，365-374.[CrossRef].
        [10]Ichikawa，T.；Miura，M.Modified model of alkali-silica reaction.Cem.Concr.Res.2007，37，1291-1297.[CrossRef].