公路橋梁試驗(yàn)檢測技術(shù)與質(zhì)量評定分析
2015-09-22
1．前言
路橋建設(shè)過程中，工程材料的自然缺陷、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的失誤難以避免，公路橋梁建成之后，如何對路橋的實(shí)際品質(zhì)進(jìn)行鑒定是業(yè)主最關(guān)心的問題。船舶和汽車等批量生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備，可以通過破壞性原型試驗(yàn)來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的滿足程度。路橋等建筑結(jié)構(gòu)屬于單件生產(chǎn)，不可能進(jìn)行破壞性原型試驗(yàn)，因此非破壞性檢驗(yàn)技術(shù)受到了特別的關(guān)注。路橋結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)檢測方法和技術(shù)不僅具有重要的理論價(jià)值，而且具有廣闊的應(yīng)用前景。
2．當(dāng)前路橋試驗(yàn)檢測狀況及問題
2．1路橋試驗(yàn)檢測內(nèi)容
路橋檢測的內(nèi)容涵蓋廣泛，主要的檢測內(nèi)容如下表所示：其中，對于路橋的表面缺陷檢測目前大部分還是靠單一的人工目視方法進(jìn)行檢測評估。對于混凝土路橋，路橋的裂縫是探測和評估的重要項(xiàng)目。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年損壞的路橋有90％ 以上是由裂縫引起的，此外，還有剝落、坑洼等現(xiàn)象。路橋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷之后，應(yīng)加強(qiáng)檢查與觀測。根據(jù)缺陷的特征，分析查明缺陷性質(zhì)、原因及其危害程度，確定是否需要修補(bǔ)，并為修補(bǔ)方案的制訂提供可靠的依據(jù)。檢查與觀測的內(nèi)容包括：(1)缺陷發(fā)生的部位、走向、寬度；(2)缺陷分布狀況以及大?。?3)缺陷的變化發(fā)展情況。
2．2目前國內(nèi)外路橋試驗(yàn)檢測的問題
目前國內(nèi)外學(xué)者在路橋試驗(yàn)檢測的研究中己經(jīng)取得了一些進(jìn)展，如：通過強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)，能夠分析路橋結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)對結(jié)構(gòu)局部變化的影響；在車重、車速、路面及支承對路橋模態(tài)參數(shù)的影響方面的研究成果，證明了用環(huán)境振動(dòng)法進(jìn)行路橋自動(dòng)檢測的可行性；對適用于
路橋檢測的結(jié)構(gòu)狀態(tài)敏感參數(shù)積累了理論知識(shí)和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)；能夠利用測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算模型的修正：開發(fā)了各種基于頻率、振型、振曲率、應(yīng)變振型等改變量的損傷檢測方法和定位技術(shù)等。
這些成果在路橋試驗(yàn)檢測中的應(yīng)用還只是初步的，離全面實(shí)施還有很大的差距，尤其是在路橋試驗(yàn)檢測的檢測方法方面存在較大困難：
(1)將功能光導(dǎo)纖維植人或粘貼在路橋上，通過光纖的變形或斷裂實(shí)時(shí)判斷路橋的損傷情況。但由于成本和施工等原因，使用的光導(dǎo)纖維數(shù)量較少，并不能真正確定路橋結(jié)構(gòu)的實(shí)際損傷和局部試驗(yàn)。
(2)將應(yīng)變片、彈性應(yīng)變傳感器、壓電傳感器和加速度傳感器等埋人或粘貼在路橋上各個(gè)關(guān)鍵位置實(shí)時(shí)測量路橋局部位置的變形以分析其總體試驗(yàn)狀態(tài)。但實(shí)際的路橋失效可能并不是由于關(guān)鍵位置損傷造成的，且由于設(shè)計(jì)、施工和環(huán)境變化的原因，理論上的關(guān)鍵位置并不一定是實(shí)際的關(guān)鍵位置，從而起不到檢測的作用。
(3)利用雷達(dá)波、聲波和應(yīng)力波等實(shí)時(shí)掃描分析路橋試驗(yàn)狀態(tài)。這種方法不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測，且成本昂貴，需要長期維護(hù)與操作人員。
3．公路試驗(yàn)檢測
試驗(yàn)檢測工作不僅在橋梁方面發(fā)揮著重要的作用，也在高速公路建設(shè)中有著必不可少的用圖。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)、工藝試驗(yàn)及原材料試驗(yàn)為高速公路的建設(shè)提供最根本的基礎(chǔ)； 地基承載力試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)及壓實(shí)度試驗(yàn)作為過程控制為工程質(zhì)量提供過程保障；而最終的驗(yàn)收評定
工作則為工程質(zhì)量提供一個(gè)最終的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。總之，試驗(yàn)檢測工作在高速公路建設(shè)中發(fā)揮著重大的作用。但是，試驗(yàn)檢測工作仍存在著規(guī)范不齊全、試驗(yàn)檢測工作的范圍及試驗(yàn)材料所檢測的項(xiàng)目不明確的問題。以下是作者提出幾點(diǎn)建議，希望能夠引起相關(guān)各方的注意，能夠
盡快地解決這方面的問題，以利于試驗(yàn)檢測工作的正常順利開展，確保工程質(zhì)量。
公路試驗(yàn)檢測工作中所遇到的問題分析
3．1所使用規(guī)范的問題
公路試驗(yàn)檢測工作所涉及的規(guī)范的作用主要有兩個(gè)：其一是為試驗(yàn)對象提供檢測范圍及提供相應(yīng)的試驗(yàn)檢測方法；其二是對所檢測的結(jié)果提供判定標(biāo)準(zhǔn)，用于判斷所檢測的結(jié)果是否合格，或者提供其所適用的范圍。
如果試驗(yàn)檢測缺乏相應(yīng)的試驗(yàn)依據(jù)或判定標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)工作就會(huì)陷入困境。目前高速公路上試驗(yàn)檢測規(guī)范不齊全的有：
(1)隧道復(fù)合防水板的氣密性試驗(yàn)，不論是國標(biāo)或是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均找不到相應(yīng)的試驗(yàn)依據(jù)。
(2)缺少水泥漿以下幾個(gè)項(xiàng)目的試驗(yàn)方法：泌水率、膨脹率、抗壓強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間及凈漿配合比的設(shè)計(jì)過程。
3．2高速公路工程所使用材料的檢測范圍及項(xiàng)目隨著對工程質(zhì)量要求的日益提高也更加嚴(yán)格。對于目前工程上所用的材料，是否進(jìn)行檢測應(yīng)該有一個(gè)比較明確的界定。對于主要材料如集料、鋼筋、水泥、外加劑、鋼鉸線、支座等毫無疑問都應(yīng)進(jìn)行檢測。而對于只作為工程輔助材料的如隧道超前支護(hù)、管棚、小導(dǎo)管及小鋼管等如何進(jìn)行檢測則應(yīng)有清晰的界線。
目前工程上所使用的材料繁多，而對于那些根據(jù)規(guī)范必須進(jìn)行檢驗(yàn)的材料，應(yīng)檢測哪些指標(biāo)也應(yīng)有比較清晰的界定。高速公路上每個(gè)標(biāo)段都設(shè)有自己的工地試驗(yàn)室，都能對常用材料的常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行檢測。
4．路橋試驗(yàn)檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢和展望
路橋試驗(yàn)檢測技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)歷了3個(gè)階段：
第一階段是以領(lǐng)域?qū)＜业母泄俸蛯I(yè)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)檢測技術(shù)，對檢測信息只能作簡單的數(shù)據(jù)處理；
第二階段是以傳惑器技術(shù)和動(dòng)態(tài)測試技術(shù)為手段，以信號(hào)處理和建模處理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代檢測技術(shù)，在工程中已得到了廣泛的應(yīng)用。
近年來，為了滿足大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)檢測要求，檢測技術(shù)進(jìn)入以知識(shí)處理為核心，數(shù)據(jù)處理、信號(hào)處理與知識(shí)處理相融合的第三發(fā)展階段即智能檢測技術(shù)階段，智能化正成為路橋試驗(yàn)檢測的主流。根據(jù)目前的發(fā)展未求大型路橋試驗(yàn)檢測的研究發(fā)展方向主要體現(xiàn)以下幾方面：
(1)開發(fā)和應(yīng)用以無線通信技術(shù)為手段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；開發(fā)能適用于交通荷載、風(fēng)荷載及定點(diǎn)測試荷載的傳感器最優(yōu)布設(shè)技術(shù)：能更方便、快速、準(zhǔn)確地采集需要的數(shù)據(jù)。
(2)自動(dòng)損傷識(shí)別系統(tǒng)將測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和識(shí)別系統(tǒng)一并組裝到路橋檢測系統(tǒng)中，形成自動(dòng)識(shí)別檢測和反饋，達(dá)到控制目的。
(3)實(shí)時(shí)的檢測系統(tǒng)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的研究和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)共享。
(4)從設(shè)計(jì)到施工和運(yùn)營階段建立可靠完整的數(shù)據(jù)庫，積累大量土木工程領(lǐng)域的安全檢測和試驗(yàn)檢測的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，最終建立專家系統(tǒng)。
5．結(jié)束語
建立一套路橋試驗(yàn)的完全檢測信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)路橋安全保障的遠(yuǎn)程化、智能化、集成化， 自動(dòng)化是一個(gè)長期的復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本文所作的工作是對我在這方而所做探索和研究工作的一個(gè)總結(jié)，其中還存在需要進(jìn)一步完善和發(fā)展的地方。今后的工作將著重于具體的傳感系統(tǒng)的使用壽命、長期可靠性、傳感單元的組合檢測和進(jìn)行增加信息系統(tǒng)的研究。
