Ｒｏａｄ＆Ｂｒｉｄｇｅ 桥梁结构检测及其承载力评定分析 王 伟 （江苏东华测试技术股份有限公司） 荷载激振和脉动荷载作用下的受迫振动特性和自振特性，以分析判 断结构的动力特性，即有关桥梁的冲击系数、结构频率、模态特征 等，从而测出了桥梁的结构特征。不论对桥梁结构施加的是动载还 是静载的荷载，收集来的响应信号分析后可以全面得到桥梁结构的 特性参数，桥梁测试分析人员根据这些参数来评价桥梁的性能和识 【摘要】随着我国城市建设速度的加快，国家对于交通行业 投入日益增多．大量公路桥梁先后兴建，通过对桥梁结构的检测， 对桥梁的损伤情况和程度进行诊断，对桥梁的可靠性、耐久性和承 栽能力进行评估，为桥梁的维修、养护与管理决策提供依据。本文 主要介绍了桥梁结构检测的方法及承栽力的评定方法，针对我国桥 梁检测发展的现状来对技术作出综合的评价。 【关键词】桥梁结构；检测；承栽力；评定 随着我国城市建设的发展速度越来越快，对于城市交通的建设 也越来越多，尤其是桥梁建设方面，大型、特大型桥梁如雨后春笋， 出现在祖国大江南北。桥梁结构检测是保证桥梁正常使用、进行维 修加固的重要依据。通过桥梁结构检测，评价桥梁技术状况，记录 桥梁基本特征，为桥梁承载能力评定和日后养护、维修和加固的决 策提供科学依据和支持，确保桥梁长期处于良好的工作状态，最终 体现于对营运的桥梁进行有效管理和状况监控，从而保证公路桥梁 工程质量及人民生命和财产安全。本文介绍了桥梁结构检测的方法 及承载力的评定方法，针对我国桥梁检测发展的现状来对技术作出 综合的评价。 １我国对现行的桥梁承载力的评定方法 １．１病害调查经验评定法 这种方法对于具有很强的专业性，除了要求专业的规范依据以 外，还要求负责检查的工作人员拥有丰富的现场经验和专业的理论 知识。当工作人员对损坏的桥梁进行检查时，除了进行的一些基本 检查以外，还要对出现损伤的部位进行严密的检测，包括受损的性 质，严重的程度以及后果影响等等，首先要调查清楚为什么会造成 这种损伤，这种损伤会对桥梁产生什么样的影响，并针对其产生原 因采取合理的维修技术和保护方案进行修护，保证桥梁的质量和其 承载力不受影响。 １．２综合分析法 ． 此种方法除了检查桥梁的基本情况之外还要对折减后的桥梁承 载力进行验算，主要目的是通过对验算的结果和桥梁结构间的裂缝 进行分析，来评估桥梁建设的材料的受损情况。那么怎样对承载力 进行验算呢？主要的依据方法是采用无破损的方式对建设桥梁的一一 些材料进行检测，例如混凝土的强度、碳化的深度、电阻率和氯离 子的数量、以及混凝土的厚度和钢筋的腐蚀情况等等。 １．３分析计算法 测试人员先对桥梁进行基本的检查，将得到的数据资料通过一 种固定的计算方法来进行分析计算，这种方法涉及到了桥梁结构方 面的计算理论和相关的经验系数，通过综合分析计算测出桥梁的安 全承受力。有关专家一般把分析计算法分为两种：经验系数折算及 理论计算。由于条件因素不同，采用的计算方法也不一样，区分这 两种算法的依据就是是否知道所检测的桥梁的荷载等级系数。值得 注意的是，测试人员进行检测计算的过程中，所测的荷载和材料的 强度都应该以实际为准。 １．４荷载实验法 通常直接检测桥梁的运营状态的检测测试称为桥梁结构荷载实 验法。它是一种直接有效的检测手段，能够直观可靠的检测出桥梁 的承载力，并且根据加在桥梁上的荷载类型把检测方法分为静力荷 载试验及动载试验。国家相关部门针对这种方法还专门制定了一些 标准和规范。静力荷载试验是指通过在桥梁结构上施加与设计荷载 或使用荷载基本相当的静态外加荷载，利用检测仪器测试桥梁结构 控制部位与控制截面的力学效应，从而评定桥梁承载能。我国规定 的静载加载量应为荷载的０．８～１．０倍之间，而且在进行试验之前应 该先进行估算比较合理。动力荷载试验是通过测试结构或构件在动 １２６ ｌ华东科技 别结构的损伤。 ２关于桥梁结构的检测方法 ２．１静态检测方法 为了能够检测出在正常情况下一座桥梁的结构是否处在科学合 理的工作状态或者它的使用情况是否正常，静力加载试验（静态检 测）是桥梁测试准备时间最长也是最为重要的测试试验。静力加载 试验时，载重货车将模拟多种工况下对桥梁结构的加载，利用多种 检测仪器（电阻应变仪、千分表、挠度计、裂缝计、全站仪等），对 测试桥梁结构控制部位与控制截面在各级试验荷载作用下的挠度、 变形、应力、混凝土桥可能出现的裂缝、荷载横向分布规律等力学 效应，测试人员以根据数据得出有关桥梁的特性参并与桥梁结构按 相应荷载作用下的计算值及有关规范规定值作比较，从而计算出桥 梁的结构强度、韧性和抵抗裂缝的能力，也就判断出所测的桥梁的 承载力 ２．２动态检测方法 动态检测包括桥梁自振特性参数测试、桥梁动力响应测试和索 力测试。 测定桥梁自振特性的激振方法通常采用随机环境激振方法和强 迫振动法。随机环境激振法（脉动试验法）是指在桥面无任何交通 荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处 风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起的桥跨结构微小振动 响应；强迫振动法通常是利用激振机械对结构激振，根据共振效应， 得到结构的自振特性参数。其缺点是需要较为庞大的起振机设备， 运输和安装不方便，同时安装起振机对桥面将产生一定的损伤。目 前大型桥梁如泰州长江大桥（２×１０８０米）、嘉绍大桥（５跨Ｘ４２８ 米）、马鞍山长江大桥（２×１０８０米）不断建成，随机环境激振方法 和无线信号采集仪由操作方便、效率高于成为此类桥梁测试的主流 方向。 桥梁动力响应测试可采用行车试验激振，即通过加载车在多种 工况下（速度、障碍物）行驶产生激振，测试人员可以根据行车对 桥梁的作用推算出桥梁结构的动力特性，主要包括桥梁结构动位移、 动应变、动力放大系数和冲击系数。动变形采用位移传感器或光电 变形测量装置，动应变可采用动态应变仪，为确保信号不失真，设 备的采集频一般应大于所关心的桥梁结构自振频率的１Ｏ倍以上。 对于具有索结构的桥梁如悬索桥、斜拉桥则需要进行索力测量。 索力测试采用基频测试法，即测出拉素的横向振动频率，再计算出 索力。其特点为快速、方便、经济，适合进行现场测试。拉索频率 测试时可采用环境随机振动法或人工激振，计算时需要根据桥的类 型和索的特点进行修正。 ３有关桥梁结构的性能指标检测 ３．１在动载试验下的结构性能检测 桥梁结构的组成方式、重量的分布、材料的质地以及刚度都可 以对结构的动力特性产生影响，对固有频率进行测定时要根据被测 桥梁结构的难易程度考虑固有频率，在实际的测量中通过桥梁的振 动信号，测试人员可借助ＦＦＴ（快速傅里叶变换）快速得到桥梁的 一阶固有频率。对于二、三乃至更高阶的频率需要通过一定的系统 建模和曲线拟合的方法进行识别。为保证测试过程的高效、有序、 完整，测试人员需要实际测试情况需要事先布置好周密的测试方案， （下转第１２９页） 道路桥梁 表２路基填筑质量控制表 项次 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和频率 土方 Ｉ 石方 １ 压实度（％） 按规定 Ｉ 按规定 按ＣＪＪ１—２００８检查 ２ 弯沉（ｏ ０１ｒａｍ） 不大于设计计算值 按ＣＪＪ１—２００８检查 ３ 纵断高程（ｍ硼） ＋１０．一２Ｏ 水准仪：每１００ｍ测ｌ点 ４ 中线偏差（ⅡｌＩＩ１） ≤３Ｏ 经纬仪：每１００ｍ测２点 ５ 宽度（ｍｍ） 不小于设计值 米尺：每４０ｍ测１处 ６ 平整度（ｍｍ） ≤ｌ５ ｌ ３ｍ直尺每２００ｍ测４处 ３尺 ７ 横坡（％） ＋０ｌ ｓ ｌ 不 计 水准仪测量，每２０ｍ测２处 ８ 边坡 不低于设计值 抽查每２０ｍ测２处 ６结束语 风．２０１０（２３）． 总之，填石路基是公路的基础及路面的基础，更是构成公路的 ［２］徐长云．路基工程质量控制要点及施工注意事项卟民营科 重点组成部分，因此填石路基的施工其重要性不言而喻，其施工技 技．２０１１（０２）． 术的优劣直接影响着整个工程的施工质量。 ［３】孟丽华，曹元，魏萍．浅谈高等级公路路基施工技术卟科技信 参考文献： 息，２０１１（１０） 【１］余红军道路桥梁在施工中存在的质量问题及其控制分析Ⅱ］．科技 （上接第９４页） ４结束语 详细设计是对总平面设计进行细节部分的整修，是完成总平面 总之，建筑师要深入分析总平面设计的制约因素，并能够不断 设计的最后一步，其主要对象是场地内道路骨架布置、停车场布置、 地解决设计问题，提高设计作品的质量。 竖向布置、管网布置以及园林绿化布置等。这一阶段的工作原则是 参考文献： 技术性和规定性，设计师要与水电设备和环境园林设计专业进行密 ［１】席文洪．建筑总平面设计存在的问题及对策卟中国建设信 切的配合，以完成最后的设计。 息，２００９（０５）． 一般情况下，有经验的建筑师从一张总平面设计图上就可以了 ［２】苏国星．浅谈民用建筑的总平面设计卟硅谷２０１０（０３）． 解设计人员的专业水平有多高，也能够模拟出功能使用情况和整个 ［３】赵婴建筑总平面设计卟中外建筑，２０１１（０８）． 场地的空间状态。 （上接第１１９页） ４结束语 对管水人员进行相关专业知识的培训。建立、健全农村安全饮 水是生命之源，在系统试运行的过程中，要密切注意管道的管壁、 用水内部管理机制，强化水源的卫生防护及管理，完善净化消毒设 管件、阀门等处，做好详细记录，针对出现的问题及时处理，一直 施，按规定正确使用管理净化、消毒设施，确保农村安全饮用水工 到试运行合格为止。确保农村安全饮水工程正常、稳定、长期为人 程所供饮用水达到国家饮用水卫生要求，以保证农村饮水的卫生安 民服务，农民都能喝上放心水。 全。 参考文献： 加强监测和监督。把农村饮用水水质卫生监测、监督管理，纳 …祝少华农村安全饮水工程质量保证措施浅ｉＺｆＪ］．河南水利与南水 人疾病预防控制与卫生监督的常规工作，建立长效机制。完善农村 北调，２０１０（８）． 安全饮用水水质监测网络，提高信息分析与预测能力，完善信息发 ［２】宋不三，刘俊南浅谈农村安全饮水工程施工管理【Ｉｌｌ河南水利与南 布，加强职能部门的执法力度，排除可能影响水质的不良因素，保 水北调．２０１２（１２）． 障水质质 ［３】罗寿炳农村饮水安全工程的施工难点与管理措施［Ｉ．城市建设理 量与饮用水安全。 论研究，２０１２（１５）． （上接第１２０页） 行认证和考核。对于考核不合格人员，实行现场下岗再教育制度， （１）加强企业文化建设，对公司和项目部取得的成绩加大宣传 有效地提高质量管理人员的危机感与责任感，提高质量管理人员的 力度，让员工有“荣誉感”。从公司到项目部层面关心、关注员工的 学习与进步的动力。 所思所想，解决员工的实际困难，让员工有“主人翁”的感觉，对 ５结语 公司有“归属感”，把项目当作自己的项目来看待。 质量管控是一个综合性的管理过程，质量管理作为项目管理的 （２）重视员工质量意识和技能教育，建立了各种培训、学习制 一部分，涉及到进度控制、成本控制、合同管理、人力资源管理等 度，通过培训学习系统地提高各岗位人员的专业知识水平和业务能 各方面的综合管控过程。在质量管控方面继续调查、研究和探索， 力；通过会议、文件、公告、座谈等形式，强化质量意识，宣贯质 实现工程项目建设“质量优、进度快、成本低”的目标，是下一步 量管理知识。 质量管理应该持续关注的目标。 （３）对质检员、试验检测人员、测量人员、安全监测人员等进 （上接第１２６页） 从而得到桥梁被损坏的情况。在实际中用到的网络神经模型不止一 如仿真计算数据、测点、测试距离等。 种，常见的有包括ＲＰ网络模型在内的四种模型。 对于阻尼的检测一般通过信号的衰减曲线对数衰减率或者频谱 ４结束语 半功率带宽法来计算来判断。 桥梁的结构检测和承载力的评定对于我国的城市建设来说是 冲击系数的检测，也就是行车在桥梁上行驶时对桥梁结构产生 一项重要且细致的工作，它不但要求扎实的技术理论、有专业的技 的冲击力与汽车本身荷载的比值，一般采用的方法是通过测量桥梁 术人员，实际测试情况还需要根据结构、环境及人员情况，在仪器 结构的动应变或者是动挠度进行计算。在试验时加速度、速度、变 原理、系统性等方面尽量考虑减少种类，以减少测试系统的环节、 形测试，最好直接测试所需的物理量，不宜测试间接物理量再通过 提高测试工作的可靠性和可操作性。随着科技的不断创新，对于新 数学（如积分）运算得到所需的物理量。 材料新技术的使用也要及时更新，只有这样才能保证我国的桥梁检 ３．２在人工神经网络下结构性能检测 测事业的顺利发展。另外，对于那些出现损坏的桥梁，相关的工作 人工神经网络是以动物的神经网为模型，通过信息的分析和计 人员要及时的评定和检测，以便能够快速的制定科学合理的方案来 算而研发出来的一种数学模型。由于它具有很好的优势，即能够对 进行维护和补救，保证我国的桥梁长期坚实稳固。 输入的参数实现非线性映射得出输出参数，因此对于非线性的混凝 参考文献： 土桥梁来说，它非常适用。在判断桥梁结构的损伤时，人工神经网 『１１刘文深．桥梁结构检测及其承载力评＊－ｔｌ１．山西建筑，２０１１（１２． 络把结构中的一些频率或振型经过数值求解后当作输入参数，把损 ｆ２１张开银，王朋，赵桂林，刘文波．桥梁结构检测于评估中若干动力学应 伤桥梁处的结构参数包括刚度、阻尼特性和荷载量等当作输出参数， 用问题的研究『ｌ１．交通科学与工程，２０１１（２）． 经过自身的组织学习实现非线性映射，进一步反向求出问题的解， 『３１陈可桥梁结构检测分析系统研究 公路交通科技，２ｏｏ５（ｏｓ） ２０１４．０６ １ １２９