橋梁
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的基本內(nèi)涵即是通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控與評(píng)估,為橋梁的維修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。
結(jié)構(gòu)安全維護(hù)應(yīng)包括評(píng)估和維修兩個(gè)方面。在進(jìn)行任何維修工作之前,必須對(duì)結(jié)構(gòu)的安全狀況進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估的目的是獲取有關(guān)結(jié)構(gòu)質(zhì)量退化的信息。如質(zhì)量惡化的部位、程度、原因及后果等。要獲取這些信息,必須結(jié)合結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)資料和施工、運(yùn)營(yíng)記錄,進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,包括觀察、測(cè)試和判斷等。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和檢測(cè)的結(jié)果是結(jié)構(gòu)維修時(shí)選擇適當(dāng)?shù)木S修材料和方法的依據(jù)。
一般評(píng)估(檢測(cè))方法可以是混凝土試樣試驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)?;炷猎嚇蛹磸慕Y(jié)構(gòu)選擇的部位取出的混凝土,它可提供有關(guān)混凝土質(zhì)量和可能發(fā)生的變化的有用信息?;炷猎嚰脑囼?yàn)一般需要在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行。
無(wú)損檢測(cè)可在結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)直接獲取結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀態(tài)的信息,如估計(jì)混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度,確定裂縫和斷裂的程度、不密實(shí)混凝土孔洞、蜂窩的出現(xiàn)與區(qū)域、混凝土濕度以及可能發(fā)生的質(zhì)量惡化的程度。無(wú)損檢測(cè)除了目測(cè)外,一般都需要一定的測(cè)試設(shè)備和技術(shù)?,F(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)包括聲發(fā)射、染色法、渦流法、光纖傳感法、硬度測(cè)試法、同位素法、泄漏測(cè)定法、磁粒子法、磁場(chǎng)攝動(dòng)、波動(dòng)光柵等高線映射、壓力-真空試驗(yàn)、模式識(shí)別、射線照相法、超聲波法、X光法以及目檢法等,現(xiàn)就以下幾種方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹:
1目檢:這是最簡(jiǎn)單的無(wú)損評(píng)估方法,快速而經(jīng)濟(jì),無(wú)需昂貴的設(shè)備,唯一需要的是對(duì)檢查部位的照明。有時(shí)也可用鏡子、透鏡、顯微鏡等光學(xué)輔助儀器彌補(bǔ)人眼視力的不足。對(duì)某些特殊要求,如觀察運(yùn)營(yíng)條件下裂縫的開展,還可用高速攝像等特殊技術(shù)記錄觀察過(guò)程。
2表面硬度試驗(yàn):對(duì)混凝土表面硬度測(cè)試已發(fā)展了多種試驗(yàn)設(shè)備,其中最常用的是回彈儀法,它根據(jù)測(cè)得的回彈值與材料硬度之間的關(guān)系來(lái)工作。
3超聲波探測(cè):混凝土超聲波探測(cè)儀通過(guò)測(cè)定超聲波的縱波在混凝土中的傳播速度,間接地推算與判斷混凝土的某些性能,如強(qiáng)度、均質(zhì)性、彈性模量、密實(shí)度等,尤其是探測(cè)混凝土內(nèi)部裂縫的發(fā)展和表面可見裂縫的深度。
4聲發(fā)射(Acoustic Emission,AE)法:AE法利用混凝土的"發(fā)聲"特點(diǎn)來(lái)確定混凝土的結(jié)構(gòu)整體性。與超聲波法不同的是,AE法的聲波是由混凝土材料本身發(fā)出的。近年來(lái),定量的AE測(cè)量技術(shù)已發(fā)展至用來(lái)評(píng)估單個(gè)微裂縫的位置、大小、方向和開裂形式,顯示AE測(cè)量能給混凝土結(jié)構(gòu)局部損傷評(píng)估提供強(qiáng)有力的工具。但AE設(shè)備昂貴,并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的解釋需要專家知識(shí)。
5沖擊-回音法(Impact-Echo-Method):這種混凝土缺陷檢測(cè)技術(shù),利用受機(jī)械沖擊的混凝土產(chǎn)生的瞬態(tài)應(yīng)力波來(lái)反映材料內(nèi)部的不勻和缺陷。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的解釋需要對(duì)這種測(cè)試技術(shù)深度的理解。
6穿刺實(shí)驗(yàn)(Penetration Resistance):用一種專門設(shè)計(jì)的鋼合金探針打入混凝土,根據(jù)穿入的深度評(píng)估混凝土的強(qiáng)度。
另外,還有一些耐久性評(píng)估方法,如層析探測(cè)、腐蝕作用試驗(yàn)、混凝土碳化測(cè)量等。
在實(shí)際操作中,常常是多種檢測(cè)的聯(lián)合應(yīng)用,尤其是專業(yè)檢測(cè)人員的目檢不可缺少。但是,對(duì)于大型復(fù)雜的橋梁,這些無(wú)損檢測(cè)工作無(wú)法深入到結(jié)構(gòu)的所有部位,同時(shí),大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件太多,時(shí)間和財(cái)力的因素也可能限制檢測(cè)的范圍,另外,目檢后的判定工作主要基于檢測(cè)人員的主觀判斷,受其專業(yè)水平和主觀意向的影響。
橋梁健康監(jiān)測(cè)信息反饋于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更深遠(yuǎn)的意義在于,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等可得以改進(jìn),它的信息是橋梁管理部門分析橋梁養(yǎng)護(hù)維修需求,選擇養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策,進(jìn)行項(xiàng)目?jī)?yōu)先排序的主要依據(jù);由運(yùn)營(yíng)中的橋梁結(jié)構(gòu)及其環(huán)境所獲得的信息,不僅是理論研究和實(shí)驗(yàn)室調(diào)查的補(bǔ)充,而且可以提供有關(guān)結(jié)構(gòu)行為與環(huán)境規(guī)律的最真實(shí)的信息。