公路桥梁结构的损伤检测技术分析

■吴 刚 ■南京市交通建设处，江苏 南京 210013

公路桥梁运营中，受到车辆荷载的影响，很容易发生结构损伤，降低了公路结构的稳定性，潜在很大的安全隐患。损伤检测技术，在桥梁结构中起到预防作用，其可检测出桥梁中的损伤问题，明确桥梁损伤的情况，辅助提出有效的解决措施，强化桥梁结构的运营。

1 公路桥梁结构局部损伤的检测技术

公路桥梁结构中的局部损伤，集中在结构点部分，通过对点损伤进行分析，得出局部损伤的结构。局部损伤检测技术是一类细观的检测方式，按照检测技术的理论依据，安排局部损伤检测技术在公路桥梁中的应用，例举比较常用的集中局部损伤检测技术。

1.1 红外线法

公路桥梁结构在内力、荷载等因素的作用下，结构内部出现裂缝，导致混凝土剥离时，局部损伤的位置温度会发生变化，与桥梁整体结构不同，可以采用红外线法，对公路桥梁结构的温度差进行检测，找出内部潜在的局部缺陷［1］。桥梁局部损伤，改变了局域的温度，红外线法捕捉到此类信息，检测出结构的损伤。红外线法在桥梁结构损伤检测中的应用，不受时间限制，能够随时安排局部损伤检测，但是由于设备复杂，所以在使用红外线检测局部损伤时，还要提前限制交通通行，检测完后再开放。

1.2 射线法

射线在公路桥梁结构中具有一定的穿透性，根据穿透后的射线，比对射线谱相，按照谱相的结果，对结构损伤进行检测，获取局部损伤的情况。射线在桥梁结构中，不同状态的物体会反射出不同的谱相，主要是因为物体有一定的吸收作用，出现损伤的结构和正常结构，会表现出很大的差异，也可根据射线的图像，确定桥梁结构的损伤比例。桥梁结构局部损伤检测中，使用射线法时要注意放射风险，全面做好损伤检测的保护工作，才能确保射线法的准确度和安全性。

1.3 超声波法

超声波法在检测公路桥梁局部损伤时，利用仪器发射应力波，其在固体中传播的波形是一致的，当应力波传播到局部损伤位置后，会发生明显的变化，由此，在桥梁结构检测位置，放置发射探头、接收探头，对接收探头收到的应力波进行分析，如:频率、波速等信息［2］。例如:公路桥梁结构中，利用超声波法中的透射，诊断结构发生局部损伤的位置，通过反射法，检测损伤的实际形态，而且超声波没有限制因素，能够应用到各类材料的道路桥梁结构中。

1.4 声发射方法

公路桥梁结构局部损伤，改善了此位置的状态，桥梁结构的材料，出现状态缺陷，此时材料发生局部损伤时，会释放能量，也就是声发射的过程，在桥梁局部检测位置，安装声发射探头，接收桥梁结构释放的能量信号，转化为电信号，诊断局部材料损伤声发射的变化特征，按照电信号的状态，分析桥梁结构局部损伤的情况。声发射方法具有普遍性的优势，不受结构、材料等因素的干扰，常用于混凝土桥梁结构的诊断中。

2 公路桥梁结构全部损伤的检测技术

全部损伤检测技术的综合性强，应用在公路桥梁的整体结构中，根据检测技术得出的全部损伤信息，系统性的评估公路桥梁的结构现状。根据公路桥梁结构全部损伤检测的案例，分析检测技术的应用。

2.1 模型修正法

模型修正法在公路桥梁结构全部损伤中的检测，采用实验振动的方法，对比振动和模型中的数据结果，检测桥梁结构的状态参数，如:加速度、频响等，借助一定的优化条件，逐步修正模型中的刚度参数，找出桥梁结构的刚度信息，诊断出发生损伤的刚度位置。模型修正法的优势很明显，其可完成模态检测，特别是子结构处理方面，此类方法也容易受到外界因素的干扰，如:噪声、自由度等，影响了损伤检测结果的准确度，还需在公路桥梁中引入动态边界的优化方法，促使子结构中的模型构建，可以达到最佳的状态，完善修正的过程。

2.2 时域法检测

时域法检测在公路桥梁结构损伤中，具有直接的作用，专门识别桥梁结构中的损伤参数。时域法利用输入和输出的系统，收集桥梁结构的整体信号，利用运动方程的方式，构建状态方程，辅助推导结构损伤的数据，完成已知到未知的推导过程，熟悉掌握桥梁结构的损伤情况。一般情况下，公路桥梁结构全部损伤的数据，输入到时域法系统内，经过模态识别的方式，直接输出检测结果，不用变化采集的信号［3］。时域法检测也有一定的缺陷，输出信号容易发生过滤，无用信号比较多，因此，公路桥梁结构损伤检测数据分析中，应该加强数据的监督，以免遗漏有效的检测信息。

2.3 频域法检测

公路桥梁结构损伤检测技术中的频域法，核心是振动检测，传递函数频域根据桥梁结构的状态，得出振型、阻尼等信息，评估桥梁结构的损伤情况。频域法检测中的数据比较多，辅助提取信号谱图，检测结构的损伤。频域法检测在公路桥梁结构损伤检测中比较常用，应用时要注意信号失真的问题，此类问题是由离散傅里叶变换引起的，必须消除变换对信号的影响，才能保障信号的真实性，预防信号失真。

3 公路桥梁结构损伤的处理措施

公路桥梁结构损伤检测技术使用后，需要对损伤位置采取相关的处理措施，预防桥梁结构隐患。桥梁结构损伤处理的主体措施是加固，以某高速公路桥梁结构损伤案例为分析对象，例举加固处理的方法，如下:

3.1 预应力加固

预应力加固方法的应用较为广泛，处理桥梁结构损伤。该高速公路桥梁结构，经过损伤检测技术诊断后，在结构体外增加预应力，便于加固损伤位置。桥梁损伤结构中，将预应力钢筋固定到桥梁上，利用锚固的方法分担损伤结构的预应力，减轻损伤加固构件所受的应力，提高桥梁整体结构的稳定性。预应力加固方法对高速公路的外观结构有一定的影响，而且提升了原结构的预应力，还需设计相关的防护工作，设计砼构件加固，缓解预应力加固时的压力。预应力加固方法应用后，该高速公路注重防锈、防腐处理，保障公路桥梁结构的稳定性，以免影响预应力加固的效果。

3.2 钢板加固方法

钢板加固是解决桥梁结构损伤问题的一项新技术，对高速公路桥梁结构的影响非常小，具备简单的施工技术。例如:该高速公路采用损伤检测技术，检测到结构缺陷，主要表现为裂缝，桥梁结构的强度、抗弯能力呈现明显的下降趋势，为了提高抗弯能力和强度，采取钢板加固的方法，钢板在锚栓的作用下，粘贴到桥梁结构的外侧，防止结构的裂缝扩大，同时改善桥梁结构钢筋的受力状态，补充结构的受力，由此即可改善裂缝位置桥梁结构的性能，促使其具备足够的抗剪强度［4］。钢板加固方法中，也可将钢板粘贴在构件的一侧，保持钢板粘贴方向的一致性，预防钢板屈服，其可防止桥梁结构发生剪切类的破坏，强调公路桥梁结构加固的应用效益，有效解决了桥梁结构损伤检测中出现的各类问题。

4 结束语

损伤检测技术及方法，有效识别了公路桥梁中的结构损伤，避免结构损伤再次扩大，明显降低了公路桥梁结构的损伤程度，起到高效率的保护作用。损伤检测技术在公路桥梁结构中的应用，提高了桥梁结构的质量水平，而且推进了损伤检测技术的发展，促使其更加符合桥梁结构损伤检测的需求。

［1］修黎明.桥梁结构的损伤检测与识别技术研究［D］.济南大学，2009.

［2］王鑫.浅析公路桥梁检测技术分析及其应用［J］.江西建材，2013(06):256-257.

［3］赵剑.浅议公路桥梁检测技术分析与应用［J］.中国水运(下半月)，2013(06):253 +256.

［4］张建龙.浅析公路桥梁结构损伤检测识别方法与技术［J］.广东科技，2012(15):123-124.