內容提要：介紹混凝土橋梁檢測技術(shù)的基本內容和其發(fā)展動(dòng)向；對混凝土橋梁的靜載試驗和動(dòng)載試驗進(jìn)行了描述，結合國內外的檢測技術(shù)新的發(fā)展談自己對橋梁檢測前景的想法。


關(guān)鍵詞：混凝土橋梁；橋梁檢測技術(shù)；荷載試驗；靜載試驗；動(dòng)力試驗； 

近幾十年來(lái)，我國的江河上和城市內，都修建了許多特大和大、中型橋梁，包括鐵路橋梁、公路橋梁、公鐵兩用橋和城市的立交橋等。這些橋梁在建設中和運營(yíng)管理期間，都需要進(jìn)行大量常規的技術(shù)檢測工作，以確保工程的設計要求和施工質(zhì)量及運行安全。而同時(shí)許多早期修建的橋梁結構，由于年久失修，導致橋梁局部出現了一些病害，例如，混凝土表面脫落，鋼筋外露；混凝土碳化、鹽蝕嚴重，使主要受力截面的抗壓性能受到削弱等等不一而足。因此，今天的橋梁檢測領(lǐng)域不僅僅包括成橋前靜載和動(dòng)力試驗，還涵蓋到大量舊橋的檢測與維護上，只有通過(guò)檢測，評價(jià)其使用可靠度、估計其剩余壽命，才能為橋梁主管部門(mén)的決策提供依據。在我國，混凝土橋梁的檢測技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已比較成熟，但與國外研究的最新技術(shù)相比，還有一定的差距，本文著(zhù)重介紹混凝土橋梁的檢測技術(shù)在我國及世界范圍內的應用及其新發(fā)展。一、混凝土橋梁的檢測技術(shù)

混凝土橋梁的檢測離不開(kāi)荷載試驗。一般來(lái)說(shuō)，有以下情況需進(jìn)行荷載試驗：一是興建的大跨度混凝土橋，尤其當采用了新結構、新材料和新工藝的橋跨結構更需進(jìn)行荷載試驗；二是需通行特種車(chē)輛的新舊橋梁，為保證該橋使用安全，需按實(shí)際輪位和軸重進(jìn)行模擬荷載試驗或等效菏載試驗；三是修復的、改建的或加固的舊橋，為驗證工程效果，需進(jìn)行驗收或鑒定性荷載試驗；四是年久失修，且缺乏設計和施工技術(shù)數據的舊橋，為判斷是否能承受預計的荷載，也需進(jìn)行荷載試驗。

（一）荷載試驗分類(lèi)及其準備

1 ．荷載試驗分類(lèi)，按所加荷載性質(zhì)，可分為靜載試驗和動(dòng)力試驗；按加載數量與標準設計荷載的比值（包括沖擊系數在內）可分為三種：基本荷載試驗、重荷載試驗和輕荷載試驗，本文著(zhù)重闡述靜載試驗和動(dòng)力試驗。

2 ．荷載試驗準備：試驗前，需做好充分的準備，這就要求盡可能的收集設計與施工資料，這也是為確定試驗荷載、布置測點(diǎn)以及以后的測試數據的對比分析。這些資料包括橋跨的總體與各截面幾何尺寸、標高、設計荷載等級、行車(chē)道標準、支座和墩臺位置標高及布置，材料的物理力學(xué)性能等。如有可能，一方面，從設計單位那里索取該橋的控制截面的計算內力、計算撓度、影響線(xiàn)和結構的自振頻率等；另一方面，從施工方那里索取該橋的實(shí)際尺寸、標高、施工時(shí)材料數據，尤其是混凝土的強度增長(cháng)數據、彈模數據、荷載試驗時(shí)混凝土的齡期等。與此同時(shí)，還應做好實(shí)橋調查工作，對實(shí)橋表面的病害，用圖標明病害位置和病害程度；摸清橋址處的供電和交通情況，當地的氣象情況，有無(wú)試驗所需的標準車(chē)輛等第一手資料，因為這些都可能影響到事先所擬訂的試驗方案，如能及早發(fā)現情況和間題，就可以對試驗方案進(jìn)行及時(shí)修改。


（二）靜載試驗

混凝土橋梁的靜載試驗，一般需進(jìn)行以下測試內容：

1 ．結構的豎向撓度、側向撓度和扭轉變形。每個(gè)跨度內至少有三個(gè)測點(diǎn)，并取得最大的撓度及變形值，同時(shí)觀(guān)測支座下沉值。有時(shí)測試也為了驗證所采用的計算理論，要實(shí)測控制截面的內力和撓度縱向和橫向影響線(xiàn)。

2 ．記錄控制截面的應力分布，并取得最大值和偏載特性。沿截面高度不少于5 個(gè)測點(diǎn)，包括上、下緣和截面突變處。有些結構需測試支點(diǎn)及附近、橫隔板附近剪應力和主拉應力，此時(shí)需將應變計布成應變花。

3 ．支座的伸縮、轉角，支座的沉降；墩頂位移及轉角。

4 ．仔細觀(guān)察是否已出現裂縫，出現初始裂縫時(shí)所加的荷載，仔細表明裂縫出現的位置、方向、長(cháng)度、寬度及卸載后閉合情況。如果結構的控制截面變形、應力或裂縫擴展，在尚未加到預計最大試驗荷載前，已提前達到或超過(guò)設計標準的允許值，應立即停止加載，同時(shí)注意觀(guān)察裂縫擴展情況，撤離儀器和人員。

5 ．細觀(guān)察卸載后的殘余變形。對于特殊結構而言，如懸索橋和斜拉橋，尚需觀(guān)察索力和塔的變位并進(jìn)行支座的測定。

混凝土橋的靜載試驗，對關(guān)鍵控制截面的測試，嚴格在該截面影響線(xiàn)上加載標準荷載車(chē)隊，以確定標準車(chē)輛在橋上的輪位位置。除了對加載車(chē)輛的輪位有所控制外，試驗時(shí)溫度是一個(gè)重要因素。通常而言，溫度變化一攝氏度，混凝土構件將產(chǎn)生十個(gè)微應變的變形，對于50 號混凝土，相應于0 . 35 吻a 的應力誤差。因此應做好溫度補償和收縮補償塊等工作，以直接或間接消除溫度及收縮的影響。

（三）動(dòng)力試驗

橋梁結構的動(dòng)力試驗是研究橋梁結構的自振特性和車(chē)輛動(dòng)力荷載與橋梁結構的聯(lián)合振動(dòng)特性，其測試數據是判斷橋梁結構運營(yíng)狀況和承載特性的重要指標。眾所周知，橋梁在設計時(shí)，要避免外界的強迫振動(dòng)源，如風(fēng)、車(chē)輛等的頻率與橋跨結構的自振頻率相等，否則會(huì )引起過(guò)大的共振振幅危及橋梁的使用安全。同理，當車(chē)輛以某一速度通過(guò)橋面時(shí)，橋跨的動(dòng)撓度和動(dòng)應力最大，那么，此時(shí)的車(chē)速稱(chēng)為臨界車(chē)速。由臨界車(chē)速引起的共振將產(chǎn)生動(dòng)力擴大效應并直接影響到橋梁的安全使用，通常用沖擊系數來(lái)表示這種擴大效應。橋梁的動(dòng)力試驗，主要是圍繞沖擊系數做文章，實(shí)際的的動(dòng)力試驗包括以下內容：


1 ．測定橋跨結構在車(chē)輛荷載下的強迫振動(dòng)特性，如沖擊系數、強迫振動(dòng)頻率、動(dòng)位移和動(dòng)應力等。

2 ．測定橋跨結構的自振特性，如自振頻率、振型和阻尼特性等。

橋跨結構的動(dòng)力試驗，首先必須使結構產(chǎn)生振動(dòng)，然后通過(guò)儀器記錄下結構的振動(dòng)時(shí)程曲線(xiàn)，再通過(guò)專(zhuān)門(mén)的FFT （快速傅立葉轉換）儀器，分析出結構的各項振動(dòng)特性。有兩種方法可模擬外界對結構的動(dòng)力激振，這其中包括穩態(tài)激振和脈動(dòng)激振。穩態(tài)激振包括以一輛或多輛并行滿(mǎn)載車(chē)列以不同速度過(guò)橋或在橋上制動(dòng)。而脈動(dòng)激振可直接利用外界隨機振源。動(dòng)力分析設備越來(lái)越先進(jìn)，具有豐富經(jīng)驗的工程師可直接分析輸出結果。但與之同時(shí)的理論分析，與實(shí)際情況仍存在相當的差別。在進(jìn)行動(dòng)力試驗時(shí)，應注意結構控制截面上的實(shí)測最大動(dòng)應力、動(dòng)撓度和最低標準限值應小于標準的容許值。否則容易對橋梁結構造成損壞。

二、國內外檢測技術(shù)的一些最新發(fā)展

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(jīng)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(shù)，將以前的檢測數據和工程判斷組合起來(lái)，可清楚的考慮到測量的錯誤，將建立在工程評價(jià)和先前的經(jīng)驗信息上融入到未來(lái)的混凝土橋梁衰變預測中，并可隨時(shí)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(shù)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(kāi)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。


美國AASHTO已建立起“DATAPAVE路面長(cháng)期管理使用性能數據庫管理系統”，相信不久其相應的橋梁數據庫管理系統也將建立起來(lái)。我國上海市現已著(zhù)手建立”上海市城市橋梁管理系統”，它通過(guò)對橋梁的不同部位進(jìn)行評價(jià)，通過(guò)加權匯總成全橋的橋梁缺損狀況值( Bcl ) ，最后得出該橋的使用可靠度，這種分析充分運用了模糊數學(xué)的知識。目前，將損傷力學(xué)用于橋梁表面病害、故障檢測，已有不少成果間世，有學(xué)者認為可用它粗略估計老橋梁的殘余壽命。多學(xué)科的交叉大大發(fā)展了橋梁的檢測理論，這標志著(zhù)以后橋梁可靠度綜合評價(jià)技術(shù)發(fā)展的方向，檢測方法的發(fā)展也是日新月異。過(guò)去斜拉橋的斜拉索發(fā)生斷索事故，無(wú)從知曉�，F在，使用磁漏檢測技術(shù)可直接檢測出是否斷索和斷索部位。樁基試驗方法也已有大的突破。應用波動(dòng)方程的解析法（cAs 日、分析法（sMITH ）、以及實(shí)測曲線(xiàn)擬合法（CAP- WAP 、CAPWAP / C ）進(jìn)行樁的動(dòng)測試驗，已取得多種經(jīng)驗。例如高應變動(dòng)力檢測技術(shù)業(yè)已在國內外得到了廣泛的應用，并列入相應的規程中。動(dòng)力分析的快速傅立葉變換（FFT） 的設備也從硬件式到“Pc 分析儀”，這就大大的降低了費用。大量新型的設備已投入到生產(chǎn)實(shí)踐中，新型傳感器具有更高的精度、可靠度和耐久性；檢測數據通過(guò)可靠的自動(dòng)化數據收集系統、處理系統可直接輸出結果，節省了大量時(shí)間，同時(shí)能保證數據的精確度。橋梁檢測是一項實(shí)踐活動(dòng)，它自始至終都和理論分析保持密切的聯(lián)系。由于分析時(shí)采用的結構模型在設計上存在局限性，對真實(shí)結構所采取的簡(jiǎn)化措施如結構模型自重的模擬；對作為復合材料的混凝土的非線(xiàn)形本構關(guān)系的處理；局部構造細節的忽視等因素，使得模型試驗結果常常與理論分析結果相差甚遠，尤其在成橋后的通車(chē)鑒定中，這兩者差別更大。因此，未來(lái)橋梁檢測應該不斷修改檢測理論及完善檢測手段，使之越來(lái)越和橋梁設計理論相吻合。通過(guò)設計理論來(lái)指導橋梁檢測，而檢測結果又反過(guò)來(lái)幫助設計理論的完善。二者相輔相成，缺一不可。

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