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桥梁结构健康监测之无损检测
日期:2017-7-20 9:25:04 作者:佚名 来源:本站原创
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  桥梁结构健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状态的监控与评估,为桥梁的维修与管理决策提供依据和指导。
  结构安全维护应包括评估和维修两个方面。在进行任何维修工作之前,必须对结构的安全状况进行评估。评估的目的是获取有关结构质量退化的信息。如质量恶化的部位、程度、原因及后果等。要获取这些信息,必须结合结构原设计资料和施工、运营记录,进行详细的现场调查,包括观察、测试和判断等。现场调查和检测的结果是结构维修时选择适当的维修材料和方法的依据。
  一般评估(检测)方法可以是混凝土试样试验和无损检测。混凝土试样即从结构选择的部位取出的混凝土,它可提供有关混凝土质量和可能发生的变化的有用信息。混凝土试件的试验一般需要在实验室里进行。
  无损检测可在结构现场直接获取结构质量状态的信息,如估计混凝土构件的强度,确定裂缝和断裂的程度、不密实混凝土孔洞、蜂窝的出现与区域、混凝土湿度以及可能发生的质量恶化的程度。无损检测除了目测外,一般都需要一定的测试设备和技术。现有的无损检测技术包括声发射、染色法、涡流法、光纤传感法、硬度测试法、同位素法、泄漏测定法、磁粒子法、磁场摄动、波动光栅等高线映射、压力-真空试验、模式识别、射线照相法、超声波法、X光法以及目检法等,现就以下几种方法进行简要介绍:
  1目检:这是最简单的无损评估方法,快速而经济,无需昂贵的设备,唯一需要的是对检查部位的照明。有时也可用镜子、透镜、显微镜等光学辅助仪器弥补人眼视力的不足。对某些特殊要求,如观察运营条件下裂缝的开展,还可用高速摄像等特殊技术记录观察过程。
  2表面硬度试验:对混凝土表面硬度测试已发展了多种试验设备,其中最常用的是回弹仪法,它根据测得的回弹值与材料硬度之间的关系来工作。
  3超声波探测:混凝土超声波探测仪通过测定超声波的纵波在混凝土中的传播速度,间接地推算与判断混凝土的某些性能,如强度、均质性、弹性模量、密实度等,尤其是探测混凝土内部裂缝的发展和表面可见裂缝的深度。
  4声发射(Acoustic Emission,AE)法:AE法利用混凝土的"发声"特点来确定混凝土的结构整体性。与超声波法不同的是,AE法的声波是由混凝土材料本身发出的。近年来,定量的AE测量技术已发展至用来评估单个微裂缝的位置、大小、方向和开裂形式,显示AE测量能给混凝土结构局部损伤评估提供强有力的工具。但AE设备昂贵,并且实验数据的解释需要专家知识。
  5冲击-回音法(Impact-Echo-Method):这种混凝土缺陷检测技术,利用受机械冲击的混凝土产生的瞬态应力波来反映材料内部的不匀和缺陷。实验数据的解释需要对这种测试技术深度的理解。
  6穿刺实验(Penetration Resistance):用一种专门设计的钢合金探针打入混凝土,根据穿入的深度评估混凝土的强度。
  另外,还有一些耐久性评估方法,如层析探测、腐蚀作用试验、混凝土碳化测量等。
  在实际操作中,常常是多种检测的联合应用,尤其是专业检测人员的目检不可缺少。但是,对于大型复杂的桥梁,这些无损检测工作无法深入到结构的所有部位,同时,大型结构构件太多,时间和财力的因素也可能限制检测的范围,另外,目检后的判定工作主要基于检测人员的主观判断,受其专业水平和主观意向的影响。
  桥梁健康监测信息反馈于结构设计更深远的意义在于,结构设计方法与相应的规范标准等可得以改进,它的信息是桥梁管理部门分析桥梁养护维修需求,选择养护维修对策,进行项目优先排序的主要依据;由运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息,不仅是理论研究和实验室调查的补充,而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。

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