淺談現代橋梁的穩定性與檢測

劉路

摘要：隨著社會的發展，橋梁建設越來越受到人們的關注，其直接影響著人們的生命財產安全，所以加強現代橋梁的研究非常有必要，對此本文主要分析了現代橋梁的穩定性與檢測方面。

關鍵詞：現代橋梁；穩定性；檢測

中圖分類號：K928文獻標識碼： A

引言

在我國經濟持續高速發展的條件下，橋梁在一個國家的交通運輸和經濟發展中占有重要地位，作為連接公路的紐帶，其也是越來越受到人們的關注。與其他基礎設施相比，橋梁造價相對較高、投資較大，社會效益影響較大。因此，人們總是采取各種有效措施確保其工程質量，其中穩定性的研究以及橋梁的檢測工作是保證橋梁質量安全的重要手段。

1、現代橋梁的穩定性

隨著中國橋梁建設事業的迅速發展，橋梁的形式多種多樣，但是橋梁的失穩問題越來越突出，比如鋼管混凝土拱橋，它是近年來發展迅速的一種橋型，雖然其優點很突出，但其失穩問題也很突出，隨著跨徑的增大，失穩越嚴重，這給橋梁設計師帶來了很多困難。因此穩定性的研究對橋梁建設的發展極其重要。

1.1、影響橋梁穩定性的因素

1.1.1、溫度的變化。由下表和圖可知：①該橋梁的穩定系數隨著溫度的降低而提高。②對于同一種工況，溫度下降的幅度越大，穩定系數提高的越多。由此可見，溫度的變化對橋梁穩定性有影響。

1.1.2、施工材料及施工工藝。在施工現場或橋梁事故現場發現的問題一般都與施工材料有關，比如采用低強度的磚、水泥、混凝土以及不合格的鋼筋。對于施工工藝，支架與模板的安裝不得當；在鋼筋綁扎時，未對鋼筋的接頭和數量等問題給予足夠的關注；在混凝土的澆筑過程中，工人澆筑不規范等問題。這些存在的問題都會嚴重影響到橋梁的穩定性。

1.1.3、鋼筋混凝土的保護層厚度。從最外層鋼筋的外邊緣到混凝土截面外邊緣的垂直最小距離為鋼筋混凝土的保護層厚度。通常情況下，鋼筋混凝土在特定的外界環境影響下易發生凍融循環、碳化作用、氯化腐蝕等現象。這些現象將直接造成混凝土壓碎并對混凝土造成永久性不可逆的損傷或因鋼筋銹蝕造成的結構破壞。保護層的主要作用在于保護混凝土構件內部的鋼筋避免因化學反應而引起的腐蝕破壞，從而避免對橋梁穩定性的影響。

2、現代橋梁的檢測

2.1、紅外熱象感應技術與雷達波

橋梁檢測的新技術與迅速發展的科技分不開，超聲波檢測技術和紅外熱相感應等等能得到更加精確的數值，而且檢測方法便快捷，速度快，耗費人力物力也比較少，不需要封路攔車，也不需要很多人去搬動儀器。此方法可靠性大大增加，橋梁安全檢測能夠更加高效的進行。通過紅外攝像機拍照得到橋梁的溫度層次變化圖，從而獲知橋梁的不同厚度；超聲波檢測技術通過雷達發射電磁波得到反饋，一次確定結構中是否存在空心結構、裂縫或者異物，以此檢測橋梁安全與否。

2.2、神經網絡檢測技術

神經網絡技術是通過人工神經網絡構造出BP模型，通過模型反映的映射，對一部分橋索進行受力情況的測定和分析來得到手里的安全值范圍，從前提上避免了事故的發生。此方法也可較少人力物力的投入，減少開支，同時測定的結果也是可靠的。

2.3、光纖傳感檢測技術

光纖傳感技術的運用十分普遍，可以通過電流、電場、位移、輻射、水位、振動、液壓、溫度、壓力等物理量來對橋梁進行檢測。光線在感受到這些物理量的變化是會受到拉力的作用而產生應變的頻率，根據這個頻率的分布可以知道橋梁在運作時收到里的作用后的變化。在建造的時候吧管線傳感器置于橋梁之中，鏈接兩端的報警器，當荷載車輛在橋梁上經過時的承受能力發出不同的警示提醒，直接的評定橋梁的安全質量。

2.4、其他檢測新技術

在世界上許多地方，對整座橋梁狀況的監測技術已經發展到在大型結構物上安裝系列大規模的監測系統。此外，對橋梁結構的承載能力的”非侵入式”檢測也是橋梁工程的迫切需要。另一項新技術是“智能橋梁支撐”，通過它人們可以收集到許多必不可少的橋梁工作信息，我們知道某個支座失效和由此導致的結構中的巨大應力變化，是橋梁毀壞的一個很普遍的因素。智能支座能通過支座上的活載和恒載的分布發現并判斷出橋梁結構體系的工作抓狀況。因為如果結構構件的強度由于遭受斷裂、中擊或其他影響而又明顯變化時，也會使支座上的荷載分布發生改變。智能支座可以“感受到”橋梁的破壞。這種技術是復雜的，但其概念是簡單的。支座的“智慧”由多個縱向的光學纖維感應器提供，它們能測量垂直應變和剪力，并且被綜合到一塊控制板上。專門的控制板轉而被組合到支座上，控制板通常壓成薄片，再將薄片置于常用公路橋梁的氯丁橡膠支座墊層之間，通過它還可以測量從橋梁上部結構傳遞下來的豎向和橫向壓力。

3、現代橋梁檢測技術發展趨勢分析

3.1、國內外正在開展的檢測技術的應用

首先，先進的橋面板檢測系統，包括雙帶遠紅外熱成像系統、地面滲透雷達等。其次，先進的疲勞裂紋探測和評估系統，包括測橋梁裂紋的新型超聲波和磁分析儀系統、熱成像系統、便攜式聲發射系統、無線應變測量系統、微波探測和定量分析、無源疲勞荷載測量設備和電磁聲發射傳感器等。第三，磁力控制傳感器的研究，磁鐵材料的物理尺寸幾乎不會受磁場的影響，通過線圈與偏磁的耦合能制作出一種別致的很有用的傳感器。這種傳感器可能是低成本、簡單并結實的，可用在預應力筋的銹蝕或斷裂、砼養護的監測以及埋入式聲發射傳感器等方面。第四，光纖和其他微傳感器，已研究出一種光纖測量系統，以對新澆筑砼內的空隙進行無損檢測。光纖光柵也已被用作遙測變形，對結構砼構件進行監測。它還能被用來測量材料的失效、砼結構的碳化深度、堿反應、氯滲透和裂紋的開展等。一個優化的光纖傳感器應該既小又輕，只要求很低的電源，對環境的要求不高，亦不受電磁干擾，還要求降低成本。某些能用光纖系統構筑的結構物，不僅把所有測點聯網到數據設備上，而且多梁式鋼橋的控制斷面還能監測結構的健康。第五，先進的銹蝕探測和評估技術，包括磁漏探測技術、探測先張法壓漿空隙的沖擊一反射系統、埋入式銹蝕微傳感器以及以磁為基礎的測量系統。第六，先進的橋梁測試和健康監測系統，包括全橋監測系統的無線電發送、精確的差分式全球定位系統(GPS)測量橋梁變形等。

3.2、國外檢測技術

在美國，每年有大量的橋梁急需維修，為了確保橋梁的維修經費的合理使用，美國公路管理局擬采用一種貝葉斯預測技術，將以前的檢測數據和工程判斷組合起來，可清楚的考慮到測量的錯誤，將建立在工程評價和先前的經驗信息上融入到未來的混凝土橋梁衰變預測中，并可隨時將新的檢測數據增添到已有橋梁的管理系統中的架構中。這種技術現已運用于克羅拉多州的一座預應力橋梁上。美國公路管理局早已開始對美國國內所有的橋梁的基本數據建庫，并可將以后的檢測所獲得數據不斷的更新數據庫中的內容。

結束語

改革開放以后，隨著我國的經濟實力和綜合國力的增強，我國的橋梁建設有了迅猛的發展。特別是大跨徑橋梁的發展，甚至達到最輝煌的時期。但從整體水平來看，我國在橋梁的安全性、美觀性、功能性和經濟性方面，與世界先進水還有一定的差距，為了確保橋梁工程的質量，做好橋梁的穩定性和檢測是非常重要的，因此需要加強對這方面的研究。

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