橋梁監(jiān)測(cè)方法要根據(jù)環(huán)境和橋型因地制宜,但大致有如下共性。
1.監(jiān)測(cè)范圍
(1)敏感部位監(jiān)測(cè)。一般只在橋梁內(nèi)力、應(yīng)變、位移變化和裂紋產(chǎn)生對(duì)橋梁影響至關(guān)重要的(敏感)部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。得到這些部位的參數(shù)后,就可以對(duì)橋梁的總體狀況有了基本的判斷。這種監(jiān)測(cè)方法可用在中小跨度、體系單一的橋梁中,而且大多采用間歇式人工監(jiān)測(cè),有條件的可配備小型檢測(cè)設(shè)備。
(2)總體監(jiān)測(cè)。特大橋梁構(gòu)造復(fù)雜,難以做地毯式人工監(jiān)測(cè)。鑒于特大橋梁的重要性,需要適時(shí)地得到橋梁正常工作的總體狀況(例如,平面擺動(dòng)的幅度、撓度的變化、纖細(xì)桿件內(nèi)力的變化、自振頻率降低的程度、振型的變化,如果可能的話測(cè)量敏感構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變等橋梁工作參數(shù))。通過(guò)對(duì)可能取得的橋梁工作參數(shù),采用不同的方法進(jìn)行‘識(shí)別’找到橋梁異常的一個(gè)或幾個(gè)可能部位,再由配備檢測(cè)設(shè)備的專業(yè)人員 到可能異常部位檢測(cè)。
2.監(jiān)測(cè)方式
(1)人工監(jiān)測(cè)。配備簡(jiǎn)單的儀器,用人工做地毯式監(jiān)測(cè),用模糊分級(jí)描述橋梁狀況,一般可作為定期監(jiān)測(cè)、突發(fā)性事件后的特別監(jiān)測(cè)。這種方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,可靠性差。但是,它能夠?yàn)楣芾韺犹峁┹爡^(qū)內(nèi)大批橋梁的宏觀印象,以制定橋梁管理的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)對(duì)策,是一種不可忽視的管理手段。目前各國(guó)的橋梁管理系統(tǒng)絕大多數(shù)都是基于這種模式。
(2)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。①用固定在橋梁上的專用設(shè)備,適時(shí)地監(jiān)測(cè)橋梁的工作參數(shù)。②由專用設(shè)備和軟件對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行識(shí)別加工,得到能反映橋梁工作狀態(tài)的狀態(tài)信息。③再用特定的方法分析這些狀態(tài)信息并與橋梁的健康檔案相比較,給出橋梁的健康狀況或損傷狀況。一般適用于特大的或重要的橋梁在線監(jiān)測(cè)。這種方法自動(dòng)化程度高,是當(dāng)前研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向;但是,難度大,目前使用尚少。它的三個(gè)步驟一個(gè)比一個(gè)工作難度(不是理論難度)高,本篇后面兩章介紹了第三步的一些基本方法;但是,要達(dá)到實(shí)用水平尚需要在實(shí)橋上完善工作模式。
(3)聯(lián)合監(jiān)測(cè)??紤]到前兩種方法的實(shí)際情況,用各種小型的自動(dòng)化程度較高的儀器,配合人工監(jiān)測(cè)。是一個(gè)比較可行的方案。各個(gè)國(guó)家對(duì)小型探測(cè)儀的研制比較關(guān)注,不斷有新型儀器進(jìn)入市場(chǎng)。
3.監(jiān)測(cè)的適時(shí)性
(1)加載監(jiān)測(cè)。一般是為了特殊需要,例如,竣工驗(yàn)收、特殊情況鑒定等才進(jìn)行的監(jiān)測(cè)。加載監(jiān)測(cè)需要在橋梁上組織、排列規(guī)定的汽車荷載或其它靜荷載、沖擊荷載,并按一定程序加載。加載監(jiān)測(cè)可以得到橋梁加荷后位移、變形、應(yīng)變等幾何和力學(xué)參數(shù),直接與設(shè)計(jì)計(jì)算相比較。它是以加載前為零狀態(tài),得到的是本次加載變化量;一般不是包含以前加載(或作用)歷史,更不是包含恒載的絕對(duì)量。
(2)運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè),或在線監(jiān)測(cè)。這是為了長(zhǎng)期、不問(wèn)斷地觀測(cè)橋梁的工作狀態(tài),在橋梁適當(dāng)部位設(shè)置固定傳感器,適時(shí)地判斷橋梁的安全程度。既可以連續(xù)地讀取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),也可以間歇地讀取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。不需要施加人為荷載,而是觀測(cè)自然環(huán)境(包括交通流)對(duì)橋梁的影響,很少直接與設(shè)計(jì)計(jì)算相比較。
4.監(jiān)測(cè)的狀態(tài)
(1)靜態(tài)。監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的靜態(tài)幾何和力學(xué)參數(shù),用以分析橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。靜態(tài)監(jiān)測(cè)比較困難:一般都是加載檢測(cè)。但是,靜態(tài)參數(shù)比較直觀地反映了橋梁的工作狀態(tài)。
(2)動(dòng)態(tài)。監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)幾何和力學(xué)參數(shù),用以分析橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)相對(duì)于靜態(tài)監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)比較方便,適于運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)。但是,動(dòng)態(tài)參數(shù)不很直觀,需要加工以后才能使用;或者說(shuō)動(dòng)態(tài)參數(shù)與結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)相關(guān)關(guān)系研究尚少。
5.常規(guī)監(jiān)測(cè)的工作參數(shù)
(1)位移。包括絕對(duì)位移和相對(duì)位移,靜位移和動(dòng)位移。
(2)變形。例如,靜動(dòng)撓度、靜動(dòng)應(yīng)變等占
(3)力。例如,索的張拉力。
(4)動(dòng)力參數(shù)。例如,速度、加速度,可轉(zhuǎn)換成頻率、振型,再轉(zhuǎn)換成張力、位移。
(5)外觀和完整率。例如,氣蝕、磨損、裂縫、剝落。
(6)物理化學(xué)現(xiàn)象。例如,混凝土堿集料反應(yīng)、混凝土中性化(碳化、酸雨、氯蝕)、鋼材銹蝕。
(7)環(huán)境。例如,風(fēng)速(向)、空氣(或橋體)溫度、地震、交通量(和荷載)。
6.常規(guī)監(jiān)測(cè)傳感器和手段
(1)位移。例如,位移(量程)計(jì)、傾斜儀、(高程、方位、距離)測(cè)量設(shè)備、GPS、數(shù)字成像機(jī)等。
(2)變形。例如,上述位移傳感器、電阻應(yīng)變儀、壓電式應(yīng)變儀、振弦應(yīng)變儀、分布式光纖應(yīng)變計(jì)等。
(3)力。例如,壓力環(huán)、磁彈性張力計(jì)、油壓計(jì)、剪力銷等。
(4)動(dòng)力參數(shù)。例如,速度計(jì)、伺服(或,壓電)加速度計(jì)等。
(5)外觀和完整率。例如,刻度放大鏡、數(shù)字成像機(jī)、超聲探測(cè)儀、地面雷達(dá)等。
(6)物理化學(xué)現(xiàn)象。例如,用化學(xué)試劑檢驗(yàn)、由外觀特征判斷、鋼筋銹蝕儀等。
(7)環(huán)境。例如,風(fēng)向(速)計(jì)、空氣(或埋人式)溫度計(jì)、當(dāng)?shù)氐牡卣鹩^測(cè)數(shù)據(jù)、交通量觀測(cè)儀、埋人(或移動(dòng))式稱重儀、攝像機(jī)等。
中交路橋工程檢測(cè)主要檢測(cè)業(yè)務(wù):鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)、橋梁檢測(cè)、隧道檢測(cè)