桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和**大跨度桥梁的研究提供了新的契机。由运营中的桥梁结构与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,还可以提供有关结构行为和环境规律的较真实是信息。
20世纪90年代,亚洲一些国家如日本、韩国等开始研究并在一些大型桥梁上安装健康监测系统。目前的桥梁健康监测系统的研究现状和一些特点主要表现在以下几个方面
(1)通过布设在桥梁上的传感器能够测量并记录桥梁的行为。
(2)重视对桥址处环境的监测(温度、风、交通荷载等)。
(3)各系统都毫无例外的进行了桥梁动力加速度、速度的监测。
(4)由于科学技术的发展,特别是通讯技术和现代测量技术的发展,使得桥梁健康监测系统能够获取桥梁相对准确的信息,并且可以实现系统的大容量、网络化的数据自动采集、自动入库。
桥梁在建造和使用过程中,由于受到环境、有害物质的侵蚀,车辆、风、地震、疲劳、人为因素等作用,以及材料自身性能的不断退化,导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命,重则导致桥梁突然破坏和倒塌。据统计,如今在美国近60万座桥梁中性能不足和有功能缺陷的占28.6%。美国每年桥梁投资90%用于更新维修旧桥,只有10%用于新建桥梁。
传统的桥梁检测在很大程度上依赖于管理者和技术人员的经验,缺乏科学系统的方法,往往对桥梁特别是大型桥梁的状况缺乏全面的把握和了解,信息得不到及时反馈。如果对桥梁的病害估计不足,就很可能失去养护的较佳时机,加快桥梁损坏的进程,缩短桥梁的服务寿命。如果对桥梁的病害估计过高,便会造成不必要的资金浪费,使得桥梁的承载能力不能充分发挥。1
桥梁钢结构检测项目及参数
1桥梁.线形检测、桥梁?{何尺寸检测
2.桥梁索力测量
3.桥梁钢结构(含索)防护涂装检测
4.桥梁高强螺栓扭矩检测
5.桥梁静力性能(应变、挠度、裂缝、沉降、变位)
公路桥梁承载能力检测评定规程JTG/T?J21-2011
预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准TB/T?2092-2003
6.?桥梁动力性能(频率、阻尼比、冲击系数、振型)
公路桥梁承载能力检测评定规程JTG/T?J21-2011
桥梁材料试验检测项目及参数
1.桥梁钢筋检测:抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯
2.桥梁预应力钢绞线检测:拉伸试验(较大力、规定非比例延伸率、较大力总伸长率)、弹性模量、松弛率
3.桥梁锚具检测:静载锚固型能(锚固效率系数、总应变)、洛式硬度、辅助性试验
4.桥梁橡胶支座检测:抗压弹性模量、抗剪弹性模量、极限抗压强度、抗剪粘结性能、抗剪老化
5.桥梁球形支座检测:竖向压缩变形、外观及内在质量、支座摩擦系数、支座转动力矩
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桥梁结构够及构件:应变(应力)、变形、位移、自振特性参数(加速度、速度、振幅、振动频率)、承载能力评价。
桥梁材料试验检测项目及参数
1.桥梁钢筋检测:抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯
2.桥梁预应力钢绞线检测:拉伸试验(较大力、规定非比例延伸率、较大力总伸长率)、弹性模量、松弛率
3.桥梁锚具检测:静载锚固型能(锚固效率系数、总应变)、洛式硬度、辅助性试验
4.桥梁橡胶支座检测:抗压弹性模量、抗剪弹性模量、极限抗压强度、抗剪粘结性能、抗剪老化
桥梁上部结构的检测
1.基本构件缺陷及损伤检查根据桥梁结构形式、构件种类、建桥环境、施工质量以及使用情况等的不同,在基本构件上缺陷产生的部分、种类和程度也不同。
对于混凝土公路桥上部结构的基本构件,缺陷往往以表面裂缝、蜂窝、麻面、孔洞、露筋、剥落、游离石灰、缝隙夹层等现象表现出来。
2.桥梁支座的检查主要检查支座功能是否完好,组件是否完整、清洁,有无断裂、错位和脱空现象。
桥梁结构健康监测不仅是为了结构状态监控和评估,其信息反馈于结构设计的更深远的意义在于,结构设计方法与相应的规范标准等可能得到改进。再有就是桥梁健康监测带来的不仅仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思,还可能并应该成为桥梁研究的“现场实验室”。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和**大跨度桥梁的研究提供了新的契机。
近年来,通信网络、信号处理、人工智能等技术的不断发展加速了桥梁监测系统的实用化进程。业界纷纷着手研究和开发各种灵活、高效、廉价、并且不影响桥梁结构正常使用的长期实施监测方法或技术。桥梁健康监测系统的部署和应用不单单具有重要的现实意义,还具有重要的研究价值,在推动和发展智能化、数字化和信息化桥梁工程中起到了积极的作用。
因桥而异、因桥制宜。不同地区、不同桥梁结构形式的健康监测的内容是不一样的。不同地区的气候、地质环境会有很大差别,桥梁健康监测的一部分内容就包括对桥址处环境的监测,比如风、地震、温度等。
经济实用、稳定可靠。桥梁健康监测系统的实?{费用是昂贵的,因此,投资额是制约桥梁健康监测系统规模和设备的重要因素。
桥梁橡胶支座检测:抗压弹性模量、抗剪弹性模量、极限抗压强度、抗剪粘结性能、抗剪老化
桥梁球形支座检测:竖向压缩变形、外观及内在质量、支座摩擦系数、支座转动力矩
桥梁盆式支座检测:竖向压缩变形、盆环径向变形、外观及内在质量、支座或试件摩擦系数
桥梁伸缩缝检测:尺寸复核、外观质量、防水性能、拉伸压缩时较大水平摩阻力、拉伸压缩时变为均匀性
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桥梁静荷载试验是测试控制截面的应力(应变)、挠度等,一般为非破坏性试验。
进行桥梁静荷载试验要求有2点。
1、要求在静荷载试验加载的动态过程中,整个桥梁结构是安全的,制定的加载过程是合理的。
2、要求结构的各个控制截面的响应都必须处在安全控制范围内。这里仅讨论荷载试验采用车辆加载的情况。
桥梁结构荷载试验的目的是通过荷载试验,了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态,从而判断桥梁结构的安全承载能力及评价桥梁的运营质量。对于“一些理论上难以计算的部位,通过荷载试验可以达到直接了解其受力状态的口的;
桥梁?{工控制方法在确定斜拉桥中间?{工过程理想状态时,利用结构的无应力状态量建立了桥梁中间状态和成桥状态的联系,桥梁检测是一种确定中间状态结构内力和位移的计算方法。同时,依据在保证结构无应力长度和无应力曲率的前提下,结构的较终内力和位移与?{工过程无关的思想,研究了斜拉桥?{工过程的多工序同步作业技术和保证索力调整精度的措?{,并讨论了斜拉桥?{工过程结构安全性评估、状态误差调整和结构计算参数估计的方法。
较后通过实例介绍了桥梁建造中的?{工控制和质量控制措?{。