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桥梁结构检测的展望
日期:2015-8-29 10:17:22 作者:佚名 来源:本站原创
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随着国家经济建设的快速发展,我国公路交通网络日趋发达,斜拉桥工程的建设日新月异。这类大型桥梁的造价不菲,而且多建于干线要道,充分发挥作用和延长使用寿命的观念使人们开始加强这些桥梁的维护工作,逐渐改变了以往那种“只修不管”、“重建轻养”的传统思想,对桥梁营运期间的管理日益重视起来。许多大型桥梁都成立了桥梁养护、管理的专门机构,组织有关的管理人员和专业技术力量从事桥梁的日常保养,并且收集了大量有关桥梁使用的宝贵资料。经过一段时间的实际使用,现代化的桥梁显示出许多显而易见的优点,但也出现一些不曾预料的问题,特别是一些新型结构存在许多设计、施工没有预料或者无法预见的现象。如何发现问题、寻找问题产生的原因,从而使桥梁检测作为养护工作的重要内容目前已被社会各界所肯定,常规桥梁的检验方法也成为工程界的关注热点。近年来经过各界的共同努力,许多新、大结构的检验与设计、施工、管理技术配套得以发展,并总结完善出一套适合此类结构特点的检测分析方法,为科学化养护系统的探索奠定了基础。

桥梁落成后检测的目的,一是掌握结构确定性现象,即了解结构在一定条件下必然发生的现象,通过对这些现象的观察,了解其发展规律,有效地对结构进行养管,达到使结构能充分发挥出高效的目标;另一是了解结构在自然条件下发生的随机现象,即通过对随机现象的捕捉及可能发展趋势的分析研究,从而对设计构思、施工工艺中存在的不足进行揭示,这将对结构更进一层的探索提供极具意义的帮助。一座大型桥梁建成之后,其检测工作可分成三个阶段,第一阶段是初期检测,其目的是为了验证大桥的设计构思和施工工艺是否达到了预期目的。第二阶段是中期检测,其目的是为了及时发现桥梁在营运中因外部原因造成的损坏,并谋求适当的补救措施。第三阶段是末期检测,其目的是预测桥梁的剩余寿命,并预报中止使用的可能时间。桥梁营运期间的长期、定期检测是将结构使用的全过程进行动态方式的记录,长期观测结果的积累可以给出结构发展演变的全貌,这对结构的整体性能、受力、变形、破坏机理的揭示非常关键,同时对结构的使用寿命预测的探索也将十分有益。另外在对实桥的各种测试方法中,所获得的原型观测数据一般都具有不同的特征,实时的或非实时的、快变的或缓变的、模糊的或确定的、相互支持的或互补的,甚至也有可能是相互矛盾的,因此必须对大量的原始数据进行合理的支配和使用,把各种测试手段在空间或时间上冗余或互补的信息依据某种准则来进行合理的支配和使用,把各种测试手段在空间或时间上冗余或互补的信息依据某种准则来进行组合,以获得被测对象的一致性解释或描述。与检测工作同步是使用计算机管理桥梁检测分析,根据检测、数据处理、计算分析的具体需求编辑计算、管理软件,机算、手算相互验证,最后联网建库,形成一套适应斜拉桥检测分析工作的专用系统。这样桥梁检测工作将涉及到光学、电学、机械等多种测量方法,各种检测方法搜集到大量的桥梁信息。在直接采集到的原始数据层上,还须进行一定的数据融合处理,以获得对主体结构或构件确定性、随机性现象的一定的认识,但目前对结构现象的这些认识与现象对构件之间的协调关系影响程度及对结构的整体性能影响的解决方面还存在着很大的距离。其原因在于当前采取的方法是在各种传感器的原始测报上,未经预处理之前就进行数据的综合和分析的像素级融合阶段,当然这种融合的优点是能够保持尽可能的现场数据并能直接提供出细微信息,但原始信息的不确定性、不完全性、不稳定性也非常突出,给分析评价工作造成困难。随着铜陵长江大桥营运中期的检测工作的开始,一是必须完善原始数据库的建设工作,二是深入探索更高级别的融合方法,去处理包括原始数据校准、互联、相关和识别等问题,目标是实现复合视野内的各种不同信息。进行数据的时间融合、空间融合,试图对原始信息进行特征提取,然后对特征信息进行综合分析和处理,一般来说提取的特征信息应是像素信息的充分表示量或充分统计量,因此原始信息样本量及统计理论的选择都将是非常关键的。经过大桥管理人员及检测人员的共同协商,基本拟定出各种测量数据在桥梁中期检测分析过程中的误差评价、数据处理的方法,建立多传感器数据间的相关性,从而进行分类、汇集和综合,实现对结构进行恰如其分的评价。融合的目标就是将不同方式搜集到的不同类型的信息组合或综合成一个整体,为桥梁评价提供可靠的依据,所信息的准确性、信息间的相关性都必须经过严格的数学处理才能得以使用,故桥梁中期检测的工作不仅要抓紧实桥原型资料的采集,进一步完善桥梁数据库的工作,更重要的是将已有的资料进行科学的综合处理,充分利用多源数据的互补性和计算机智能性运算来提高分析结果的质量。当然实现这一目标将涉及数学、计算机学、自动控制理论、人工智能、管理科学等等方面的知识,定将会形成为一项专门学科。

桥梁检测工作的开展虽然仅是一个开端,但动态化检测在桥梁管理方面是必不可少的。由于国内在此方面开展的研究甚少,目前论及的内容有些仅仅是在进行尝试的探讨,有些甚至只是一些思路,难免管窥蠡测。随着科技进步、特别是以计算机为主的电子测试技术的高速发展,希望今后桥梁检测特别是斜拉桥的检测工作将不断完善并为工程的安全起到保证作用。

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