我國的橋梁工程技術不斷發(fā)展,截止到現在橋梁工程技術的耐久性和安全性的問題成為了各方關注的焦點?;炷列崩瓨蜷_裂、混凝土梁式橋下撓、正交異性鋼橋面疲勞裂縫等三個方面是橋梁結構耐久性問題的表現,本文主要對這兩個方面的問題和對策進行了統(tǒng)計和分析,并討論了使橋梁管理健康監(jiān)測更加科學化合理化的問題。
關鍵詞:橋梁結構;耐久性;健康監(jiān)測
一、橋梁耐久性問題的研究
19世紀,土木工程師發(fā)明了用鋼筋混凝土來建造橋梁和房屋等土木工程構筑物的建造方法。但是隨著這些方法的大規(guī)模使用,時間變久之后相關的研究人員就發(fā)現這些建筑物本身的掩護費用甚至比建造建筑物要高,所以橋梁養(yǎng)護和維修就變得迫在眉睫。橋梁養(yǎng)護和維修的方法在當今的設計當中已經作為結構設計、施工和運行時的一個重要組成部分加以考慮。時間進入到21世紀,我們不僅要面臨在橋梁壽命末期如何減小結構拆除影響的問題,同時還要考慮大型橋梁的全壽命周期性能等的問題。橋梁結構的耐久性是指橋梁抵抗化學侵襲、自然風化、機械磨損以及其它性能退化過程的能力。當鋼結構或混凝土結構耐久性比較好時能夠在裸露于正常環(huán)境的條件下保持住鋼結構或混凝土結構的構件外形、結構質量和服役功能。一般規(guī)定橋梁結構的使用壽命不低于100年,但是實際上往往在橋梁結構的規(guī)定使用期內就不得不重建,更有甚者在規(guī)定使用期的一半時間內就不得不重建。耐久性問題在橋梁結構上的具體表現為開裂、變形、下撓等的問題?;炷亮航Y構的下撓,混凝土斜拉橋的開裂,和正交異性鋼橋面的疲勞裂縫是橋梁耐久性研究中最常見也是最需要解決的問題。
在經濟社會發(fā)展的今天,往往需要橋梁能夠服役100年的時間,對于投資巨大的跨海大橋和具有超長結構的大橋來說更是如此??紤]到現代科學、經濟的高速發(fā)展,在結構壽命期內內,除了結構本身的老化和衰變的內因外,外因變化也很大。例如要預測橋梁結構百年間的使用要求變化、制定出各種標準進行設計是很難實現的。然而,工程師應能使得結構物適應各種變化,采用各種措施為結構提供補充“體能”的機會。所以這就要求我們在設計的時候能夠考慮到六個方面的問題:一是橋梁結構的可持續(xù)性,二是橋梁結構的可控性,三是橋梁結構的可健性,四是橋梁結構的可換性,五是橋梁結構的可修性,六是橋梁結構的可檢性。
二、橋梁結構合理檢測的問題
橋梁結構問題的檢測技術有橋梁整體損傷檢測與評估,無損檢測技術等等。橋梁整體損傷檢測與評估涉及到3個方面的問題,一是根據工作狀態(tài)信息給出橋梁健康狀況評估;二是工作參數的識別加工得到橋梁工作狀態(tài)信息;三是工作參數的采集。具體在工作的實施過程中還有傳感器的優(yōu)化布置問題,橋梁損傷識別方法,環(huán)境激勵下的系統(tǒng)響應識別和專家系統(tǒng)等等。橋梁結構的無損檢測技術目前有振動試驗分析,脈沖雷達,光干涉,、C或x射線檢測,磁試驗,沖擊回波檢測,自然電位檢測,聲發(fā)射,紅外檢測,超聲檢測等等數十種相應的檢測方法。絕大多數的檢測方法是局部檢測法,振動試驗分析法是整體檢測方法。局部檢測方法需要人工作地毯式搜索,雖較費時費力且可靠性差,但對于量大面廣的中小橋梁來說,從技術、經濟上考慮,人工檢測仍然是一種重要的比較現實的技術管理手段。對于橋梁的外觀和部分結構進行檢測是傳統(tǒng)的橋梁檢測方法,雖然對于局部結構能夠進行合理的檢測,但是卻不能全面而又整體的檢測出橋梁的整體狀況,對于橋梁結構的安全程度、剩余壽命難以作出系統(tǒng)的評估。橋梁結構損傷檢測與評估是一門與管理科學,計算機,結構,通訊等多學科相互交融的一門學科,許多最新的科學技術都能夠在其中得到體現,并能夠在此基礎上得到融合和發(fā)展,但是這門學科目前來講仍舊處于一個起步階段。相信隨著技術的不斷完善,這門技術會得到很好的發(fā)展并融合到實際當中去。