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[2013/10/29] 桩基检测技术的发展

 1 桥梁工程检测概述

  1.1桥梁健康状况检测的主要因素

  桥梁在长期的使用过程中难免会发生各种结构损伤,损伤的原因可能是使用、维护不当、车祸事故等人为因素,也可能是地震、风暴等自然灾害。此外,某些要道上的交通量大大高于预测流量也加剧了桥梁结构的自然老化。这些因素均导致了桥梁承载能力和耐久性的降低,甚至影响到运营的安全。

  1.2桥梁工程检测的必要性

  (1)缺乏设计、施工资料的桥梁:

  (2)施工质量较差,不符合设计要求的桥梁:

  (3)桥梁竣工经过运营一段时间后发现较严重的病害,影响其承载能力:

  (4)桥梁施工质量较好,运营情况也良好,但希望提高其允许的承载能力:

  (5)需要通过超设计标准的特殊荷载车辆检测工作。

  1.3桥梁检测的前期准备

  1、资料收集

  资料收集的范围比较广,不仅仅包括设计资料,还包括施工资料以及有关的养护、维修加固资料。

  2、外观检查与病害分析

  (1)根据受力特征确定调查重点。

  (2)按照部位逐一检查。

  (3)内部缺陷检查。

  (4)材料特性调查。

  (5)混凝土强度测定。

  (6)钢筋锈蚀的评价技术。

  (7)结构性能状况检测与评价。

  (8)当不能获得详细资料时,验算结果将不具有可靠的置信度

  2桥梁工程的检测技术

  2.1桥梁基础检测

  桥梁的基础检测技术包括基桩成孔检测,它可获得孔径、孔底沉渣、倾斜、深度等参数:桩身质量采取超声波、反射波、单桩静载、钻孔取芯等检测方法检测:立柱、墩身承台则采用回弹法、超声回弹法及取芯法。诸多检测方法中除钻孔取芯法外,已有先进的仪器和科学的理论来保证检测数据的真实有效,在此重点来探讨钻孔取芯检测技术。

  钻芯检测其核心技术是芯样的钻取,取得的芯样质量好坏直接关系到对整个结构的质量评价的准确性。例如影响桩身完整性及质量的缺陷有:断桩、夹泥桩、缩径、桩底沉渣太厚、混凝土离析、胶结差、强度不足等。取芯过程中,如遇到钻进速度突然加快,则可能钻遇断层、夹层、混凝土严重离析层、缩径层、灌注时坍落进入桩身的砂土等,遇此情况应立即停钻,测量孔深位置,记录异常情况后,才可继续钻进穿过病害层并取出相应层位的芯样。对存在局部缺陷的桩,如夹泥、缩径等,因缺陷范围只占部分桩截面,则取芯孔可能未穿过该缺陷部分,导致不能发现缺陷,从而留下事故隐患。对此,当施工过程或无破损检测怀疑桩基有此类缺陷,就应增加钻芯孔数。钻孔位置布置时可将孔位偏向外侧,并按等距离布置三个钻孔取芯点,这样才能比较准确反映此类桩的缺陷情况。钻孔布置一般不宜在桩截面中心也不能太靠近边缘,且钻孔要始终保持垂直钻进,以此来避免碰上钢筋笼后无法钻进或钻眼斜出桩体外而取不到芯样的情况发生。

  2.2静载检测技术

  静载试验检测桥梁的项目通常包括挠度(结构)、沉降(支座以及桥台)、托工程度(结构)、裂缝(桥面)等各项指标。进行静载试验时,最重要的是试验点的选取。凡是所选取的试验点,必须是能满足试验目的的点,同时也是具备代表性能的点,试验点的数量也必须满足静载试验的全部要求。静载试验时,一般检测位移、应变和裂缝检测三大类。位移测量可用机械仪器测量或电测法进行检测。应变测量通常采用应变片、电阻应变仪、振弦式应变计、钢筋应力计等进行检测。裂缝测量通常依靠目测辅以刻度放大镜。在静载作用下,桥梁会产生或大或小的变形。通常桥梁的变形分为整体变形和局部变形。整体变形,指的是桥梁整体工况的形变:局部变形,即梁的结构荷载处发生的形变。按照静载检测规范,必须按照先整体后局部的方式,即优先考虑桥梁的整体变形。在静载试验检测时,主体检测的是桥梁上面结构的承载能力,在一定面积作用下测量其截面应力以及变形情况。当在检测常年使

  用的老式桥梁时,静载试验主要检测的指标是裂缝,弯度、应变程度以及抗压拉程度。

  2.3动载检测技术

  桥梁动载检测技术是为了满足桥梁工程使用性能的需要,应用计算机模拟探析和实际检测相互融合的科学方法,也是桥梁检测技术水准的具体体现之一, 它为桥梁今后运行性能和动力承载能力提供实质上的依据。桥梁工程动载检测的内容包括桥梁结构动载性能以及结构动载响应两个方面,其检测的对象表征的是结构动载效果最优构建应力和变形的控制面。测试传感器、信号放大器、光线示波器、磁带记录仪和数字信号处理机是动载试验的测试的常见仪器。根据仪器的性能和使用传感器的特性,可以选配不同的测试系统。具体而言,动载检测技术检测流程基本为:桥梁固有频率、振型、阻尼比的测试一一桥梁动挠度、动应力、加速度、冲击系数的测试。前者为动力特性参数,后者为动力响应测试。实践证明,对桥梁进行动载检测,是基于桥梁结构动力特性来研究的。

  3桥梁检测技术的发展趋势

  3.1桥梁无损伤检测技术

  近年来,无损检测技术相对多的应用于桥梁检测,研究人员提出了许多成功的方法对桥梁进行非破坏性评估。一些新的方法被广泛应用于桥梁检测,如利用相干激光雷达测试桥粱下部结构的挠度,利用全息干涉仪和激光斑纹测量桥体表面的变形状态,利用双波长远红外成像榆测桥梁混凝土层的损伤、利用磁漏摄动检测钢索、钢梁和混凝土内部的钢筋等等。

  3.2桥梁结构损伤识别技术

  (1)基于振动的损伤识别方法

  这种技术的基本本思想是:损伤会引起结构中物理参数(质量、刚度等)的改变,结构的模态参数(模态频率、模态振型、模态阻尼等)随之发生改变,根据此改变量即可确定损伤的位置与程度。这种方法在国外称为结构的损伤识别。包括:利用频率变化进行损伤识别,利用振型变化进行损伤识别,基于柔度矩阵的损伤识别,试验模态分析与有限元分析相结合的方法,残余力向量损伤识别。房屋检查,工程检查,工程质量检测

  (2)小波分析损伤识别法

  由于小波分析非常适合分析非平稳信号,因此可作为损伤识别中信号处理的较理想的工具。用它来构造损伤识别中所需要的特征因子,或直接提取对损伤有用的信息。小波分析在损伤识别中的应用是多方面的,如:奇异信号检测、信噪分离、频带分析等。

  (3)神经网络损伤识别法

  神经网络在损伤识别中的基本思路是:首先用无损伤系统的振动测量数据来训练网络。用适当的学习方法确定网络的参数:然后将系统的输入数据送入网络。网络就有对应的输出,如果学习过程是成功的,当系统特性无变化时,系统的输出和网络的输出应该吻合:相反,当系统有损伤时,系统的输出和网络的输出就有一个差异,这个差异就是损伤的一种测度。


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