桥梁索力检测方法视频

① 斜拉桥检测技术的探讨

关键词：斜拉桥检测技术结构安全
1 概述
我国交通运输事业的飞速发展，为道路和桥梁的建设提供了良好的机遇，建成了不同结构形式的大跨径悬索桥、斜拉桥、拱桥、连续刚构桥等等，目前在役桥梁的总数已达80万座以上，标志着我国桥梁技术已进入世界先进行列。然而桥梁所处环境是比较恶劣，受到许多人为的、天然灾害的影响，以及桥梁管理的不足、人力和物力的有限，使桥梁老化、损伤情况较为严重。为了适应交通的需求，充分利用现有的桥梁，能安全地为社会服务，就需要对桥梁、特别是对年久失修的桥梁进行评估，了解桥梁工作状况，并预测其承载能力。
这包括对桥梁的质量检测、结构检算，必要时再进行荷载试验，总称为桥梁检测与评估，目的是了解桥梁存在的各种病害，取得关键部位的受力的应力（应变）、变形、位移或沉培卜降等重要数据，经过计算分析与研究确定病害的原因，桥梁结构实际承载能力以及剩余寿命，为桥梁养护提供依据。通常对桥梁结构检测项目包括：桥面系的检测、钢筋混凝土与预应力混凝土梁或钢梁的检测、圬工和钢筋混凝土拱及拱上建筑的检测、桥梁支座的检测、桥梁下部结构的检测、桥梁水文及调治结构的检测、结构裂缝的检测等等。桥梁结构检算是根据桥梁结构的相关规范，设计依据或竣工资料，也可以根据检测结果对桥梁结构主要控制截面、结构薄弱部位进行检算，来评定桥梁结构承载能力及其适用条件。桥梁荷载试验是对桥梁结构进行直接加载测试的一项科学试验工作，是基于桥梁检测和结构计算结论，通过对桥梁进行直接荷载试验，以获取实测资料，分析评定桥梁承载能力。
2 斜索索力的检测
斜拉桥的结构主要由三大部分组成，斜索通过索搭将斜拉桥梁上的恒载和活载传到墩或台的基础上。斜索检测包括索力的检测、锚固区的检测、索塔塔顶位移的检测、主梁标高的测量、典型部位日变化跟踪观测等等。斜索索力的检测是这类包含柔性构件结构检测的特点之一，通过准确地测取索配镇穗力，可以充分掌握全桥结构的受力状态。斜拉桥成桥后索力的检测方法有：频率法、磁通量法和光纤光栅法。光纤光栅法所用的传感器是在光纤的纤芯范围，采用紫外光对光纤侧面进行曝光或其它方法写入，使该段范围内的折射率沿光纤轴线发生周期性变化，再通过周期性变化栅格的反射波长的移动，来感应外界物理量的变化，这种测量技术的特点是尺寸小、线性度高且重复性好、抗电磁干扰和抗腐蚀能力强、绝对测量和响应速度都很快等优点。是结构健康监测的理想的，一种有较高的精度的技术。不过目前这种方法并未大范围推广应用，普及率，从而价格太高。
磁通量法是一种测定索力、监测斜索锈蚀程度的非破坏性方法。这种方法的使用是预先将作为传感器的磁通环套在斜索上，通过测定磁通量变化，根据索力与磁通量之间的关系来推算索力。磁通量法所用的传感器材料是电磁是，由两层线圈组成，因此不会影响索的任何力学和物理特性，除了温度之外几乎不受其他干扰因素影响，相对别的检测方法精度较高。缺点是对于没有预埋传感器的斜索测量是不能应用的。此外传感器和测试仪器价格很高，一般大跨度斜拉桥的斜索都有上百根，甚至好几百根，若每根索都安装磁通量传感器，成本太大。目前有一种新型的磁通量传感器，是由两个半环合成，检测索力时可以随时随地扣在斜索的外面进行，这就可以大减小检测工作的成本。但半环合成磁通量传感器灵敏度非常低，而且很不稳定，尚处于研制阶段，没有实际工程价值。
频率法检测索力是在人工或环境激励下，利用加速度传感器拾取斜索的随机振动信号，即时域图；再通过FFT将时域图转化为斜索的频谱图，确定斜索的各阶自振频率；根据索力与自振频率之间的对应关系到实测的索力。频率法测量索力是一种间接方法，其精度取决于高灵敏度拾振技术以及准确的索力与频率关系。检测时将加速度传感器简单地固定在斜索上，能同时进行单根或多根索力的检测。因为不需要预埋传感器，不仅适用于施工中的桥梁，也适用于成桥检测和长期监测，尤其是事先没旅运有预埋其它传感器的旧桥的检测，几乎是唯一的选择。不用预埋加速度传感器，可重复使用，成本较低，精度也较好的，因此是当今使用最为广泛的索力检测手段。 利用振动频率法求索力，可以确保斜索的安全。因为斜拉桥实际的索力只是斜索极限强度的40%左右，只要斜索不发生锈蚀，锚固区不出现松动、损伤等现象，斜索一般是不会发生问题的。但若要充分了解斜索的工作状态，还远远不够。已有的研究工作指出，斜索的刚度、垂度、仰角以及风力、雨雪等因素对自振频率都有影响，要正确地掌握斜索的索力，还应考虑消除这些因素的影响。
3 索塔塔顶位移的检测
斜拉桥所受的交通荷载、主梁自重及置于桥面各种设施的重量，都是通过斜索传递给索塔的来承担的。斜拉桥的索塔除了根部与地基刚性固结之外，再无其他约束。索塔的自重的所有的斜索索力则是索塔的荷载。索力的作用是沿索的轴线方向，其水平分力则是使索塔产生水平位移。通常索塔的平衡是利用塔轴线对称的两侧索力来维持。由于建筑材料的不均匀、施工过程中的误差等因素，很难保证索塔两侧索力的完全对称，从而造成索塔的偏移。于是索塔塔顶的定位则是确保索塔是否出现了偏移的重要措施。特别是考虑到索塔的长细比，尽管索塔具有一定的刚度，但仍然是一个细杆构件。根据结构分析，索塔可以看作是一悬臂构件，塔的位移是最显着的。
斜索索力的变化对索塔水平位移的影响不能小觑。另外，不论是钢塔还是混凝土塔，受温度的影响都是比较大的。国内大部分的气温在冬夏之差、昼夜之差，白天的阴阳面之差，都会对索塔产生温度效应。再进一步考虑到风和雨雪的影响，索塔塔顶实际上在不停地摆动。应用目前已有的测量仪器，如全站仪、GPS等设备，对索塔塔顶位移的检测是完全没有问题的。但是只有设法消除这些综合因素，测出的塔位移才是索塔的真实受力状态。
已有的研究表明，在实际检测中可以通过典型时段，对塔顶进行连续的跟踪的测量，同时监测温度、风力和风向等环境资料，有条件的话最好还能进行相应斜索的索力检测，然后归纳出塔顶位移和这些因素之间的关系式，最终给出索塔塔顶位移真实的检测值。
4 结构营运期间的仿真计算
桥梁结构仿真技术的应用日臻广泛，已在桥梁工程中的设计、施工监控和检测中必不可少的重要环节。斜拉桥的仿真计算是在于建立一个能够全面、正确反映桥梁结构真实性态的完整的有限元仿真模型，根据斜拉桥的结构特点和力学特性，进行计算分析，以代替一部分实际的工作，减轻一部分实际工程的工作量。
斜拉桥仿真模型建立的过程中，计算模式和计算理论的选择应该能够准确模拟承载构件的空间位置、尺寸、材料特性以及连接形式和荷载作用等因素。然后进行大规模的全桥结构效应分析计算，得到相对详尽、精确和可靠的分析结果。在建模过程中单元的合理选取和划分、边界条件的正确模拟都是如实反应桥梁实际状态的要点。基于有限元仿真模型的结构理论计算结构和斜拉桥实际检测结果的对比分析，可以相互验证，找出存在的错误，为今后修正更准确地建模提供依据，为以后的检测工作提供指导作用，以达到替代一部分的斜拉桥检测工作的目的。
结构营运期间的斜拉桥仿真计算，除了考虑正确建模之外，还应兼顾斜拉桥的动态因素。在斜拉桥正常使用中，由于荷载与环境因素的作用，主梁标高、索塔位置都不是确定不动的，因此在仿真计算时，有限元分析的各单元结点的坐标应根据实际工作状态而有所调整。另外随着时间的流逝，材料也会逐步老化、损伤，分析时也应考虑到材料性能的衰退。诸如此类的原因要求仿真计算必须与实际检测结合起来，才能真正准确地反映斜拉桥的受力状态。
表1是某斜拉桥在1997年到2002年5次标高测量的结果。按照动态建模的思路，在这五个时间段计算的有限元数据中，这17结点的坐标应该按实际检测的值代入，才是桥梁真实的结构尺寸。
除此之外，在建模过程中应考虑的动态参数还有索塔（特别是塔顶的坐标），索力等等。只有综合了这些因素，才能确保仿真分析得出的结论有实际有意义。
5 研究展望
通过对斜拉桥实际受力状态的检测，可以为桥梁使用的安全可靠及维修加固提供科学的依据和积累、必要的技术资料。另外通过建立斜拉桥的健康档案数据库，也能为进一步完善、发展桥梁结构的设计计算理论。
随着科学技术的发展，各种桥梁的设计、施工以及建筑材料的性能都在不断提高，但安全仍然是一个不容忽视问题。例如斜索的寿命是斜拉桥安全的关键之一。人们最关心是斜索如何防腐，以及锚固区的结构损伤和抗疲劳性能。近年来斜索防腐措施虽有不断改进，锚固区结构的设计与施工方法也在提高，但桥梁结构毕竟还是要长期经历风雨。所以说只有通过索力检测来了解斜索的安全，还是最为可靠。同样对于全结构的检测，仍是将来保证桥梁安全的重要措施。
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② 什么是桥梁动、静载试验怎么做

一、桥梁动、静载试验：

1、桥梁动载试验：试验荷载以不同速度通过试验桥梁进行动应变、动位移、竖向与横向振动的测定，以了解结构的动力系数、振动特征（振幅、频率、模态振型、阻尼比）等，据以判断结构在动载作用下的工作状态。

2、桥梁静载试验：试验荷载停于预定加载位置对结构进行静应变、静位移等测定，以了解结构截面的应力分布、桁梁杆件的实际内力、混凝土梁的中性轴位置、梁跨中点的挠度、活动支座的水平位移等，据以判断结构在静载作用下的工作状态。

二、桥梁动、静载试验流程如下：

1、桥梁动载试验流程：

（1）行车试验：一列满载的两动两拖的动车组以一定速度匀速通过被测桥梁，测试梁体主要部位的动应力、动位移、动转角、振动以及桥梁墩台的横向振动位移、竖向振动位移。行车速度分别为：5 km/h、10km/h、20km/h、40km/h、60km/h、80km/h、100km/h。

（2）制动试验：两列两动两拖的动车组首尾联挂，以一定速度(取30km/h或40km/h)匀速通过被测桥梁，当行至梁上适当位置时突然刹车，测试梁体跨中截面竖向、横向振动位移、扭转振动，桥梁固定支座所在桥墩(制动墩)的纵向(和横向)振动位移和活动支座的纵向振动位移。

在实际的制动试验中，除了进行40 km/h六级制动外，还尝试了70 km/h七级制动，由于正处在调试阶段，不具备紧急制动的条件，所以没有进行紧急制动试验。

（3）自振特性试验（脉动试验）：利用大地脉动，测试桥梁的自由振动特性，包括自振频率、振型、阻尼等参数。

2、桥梁静载试验流程：

（1）结构的竖向挠度、侧向挠度和扭转变形。每个跨度内至少有三个测点，并取得最大的挠度及变形值，同时观测支座下沉值。

（2）记录控制截面的应力分布，并取得最大值和偏载特性。沿截面高度不少于5个测点，包括上、下缘和截面突变处。有些结构需测试支点及其附近、横隔板附近的剪应力和主拉应力，此时需将应变计布成应变花。

（3）支座的伸缩、转角、沉降、墩顶位移及转角。

（4）仔细观察是否已出现裂缝及出现初始裂缝时所加的荷载，标明裂缝出现的位置、方向、长度、宽度及卸载后闭合的情况。如果结构的控制截面变形，应力或裂缝扩展，在尚未加到预计最大试验荷载前，已提前达到或超过设计标准的允许值，应立即停止加载，同时注意观察裂缝扩展情况，撤离仪器和人员。

（5）卸载后的残余变形。对于特殊结构而言，如悬索桥和斜拉桥，尚需观察索力和塔的变位并进行支座的测定。

（6）为了满足鉴定桥梁承载力的要求，荷载工况选择应反映桥梁设计的最不利受力状态，简单结构可选1～2个工况，复杂结构可适当多选几个工况，但不宜过多。进行各荷载工况布置时可参照截面内力（或变形）影响线进行。

(2)桥梁索力检测方法视频扩展阅读：

1、桥梁动载试验的目的：

（1）测定动荷载的动力特性，即引起结构产生振动的作用力的数值、方向、频率和作用规律等；

（2）测定结构的动力特性，如结构的自振频率，阻尼特性及固有振型等；

（3）N定结构在动荷载作用下的强迫振动的响应，如振幅、动应力、冲击系数及疲劳性能等。

2、桥梁静载试验的目的：

静载试验是了解结构特性的重要手段．不仅用它来直接解决结构的静力问题，就是在进行结构动力试验时，一般也要先进行静载试验，以测定结构有关的特性参数。它的最大优点是加载设备相对来说比较简单，荷载可以逐步施加，还可以随时停止仔细观察结构变形的发展，给人们以最明确和清晰的概念。

桥梁结构的静载试验按照不同的试验目的和条件．又可分为破坏性试验和非破坏性试验。本次静载模型试验属于非破坏性整体试验．目的在于检验智能预应力系统的可行性。

③ 阐述道路桥梁检测技术

随着我国公路、市政桥梁检测事业的蓬勃发展,公路桥梁检测的任务也日益繁重。孙吵很多路桥已经长期服役，而且随着时间的推移，出现老化、人为损坏、承载力下降，甚至成为危路、危桥，影响了交通运输的畅通，阻碍经济的平稳发展，对人民生命财产安全造成威胁。所以对道桥的检测和维护是必不可少的。传统的检查方法在一定程度上已经不太适应日新月异的技术发展，新材料、新工艺、新结构形式的采用也越来越多。为了保证桥梁结构的安全使用，桥梁结构的检测工作也日益突显出它的必要性和重要性。
1、道路桥梁安全检测的必要性分析
在道路桥梁建设项目中，由于工程材料本身的不足．以及在工程的结构设计、项目施工中出现一些失误在所难免，道路桥梁竣工后的质量鉴定成为业主关注的重要问题。另外，一些多年前建成运营的道路桥梁工程，在负荷若干年后也需要对其安全性进行检测。道路桥梁施工质量的不合格和运营后检测预警的不及时，一方面增加了道路桥梁日后的维修保养成本，让国家和地方政府背上沉重的财政负担：另一方面极容易发生桥毁人亡的惨剧。近年不断出现的大桥垮塌事故就是运营后检测预警不及时最好的例证。因此，加强道路桥梁的安全检测工作具有重要的现实意义。
2、道路桥梁安全检测的主要内容
道路桥梁项目完工后的安全检测内容包括：几何形态检测、索力检测(悬索和斜拉索援)、结构截面的应力检测、预应力检测、温度检测、环境检测、下部续构检测、动态特性检测等。已经投入运营的道桥结构的安全检测则一般通过以下两种方法进行：一是建立自动化系统进行实时监测：二是建立定期检测机制，进行制度化、规范化的检测。通过对两种方式的比较可以发现，虽然实时监测比定期检测机制具有很多优势，这也是如今国际上桥梁安全监测研究的热点但实时监测在应用上也存在许多劣势，如监测系统不但复杂，而且投资投资还很大。并且至今损伤诊断和安全评估仍然不能实现智能化。所以，定期检测机制的加强和完善现实意义应该更强。相关管理机构在具体实施时可以在以下方面进行加强，包括检测制度的完善、高素质人才的培养和引进、先进的检测手段和信息分析方法的应用等方面。
3、目前道路桥梁检测技术应用
3.1道路检测技术
一般而言，道路分为结构化和非结构化两种类型。路面检测的项目主要包括车道、路线、交通、流量、故障检测和自检测等，这是路面管理系统中数据采集的重要组成部分。
目前，国内采用的道路检测方法是传统半自动化方式，主要有如下两种：一是路面弯沉检测新技术。路面弯沉主要指，路面表面轮隙位置在规定的标准轴载作用下所产生的总垂直变形或垂直回弹变形值。检测仪器有自动弯沉测定仪法、激光弯沉测定仪法等。二是路面平整度。路面平整度是指路面表面诱使行使车辆出现振动的高程变化，用于进行路面平整度检测的设备也为两种，一是断面类，另一种是反应类。检测方法主要有探达法、摄像测量法。其中摄像测量法具有成本低和技术先进的优势，在今后一段时间内或将成为路面损坏检测的主要手段。
3.2桥梁检测技术
目前，桥梁检测的项日主要有承载力检测和表观检测两种。桥梁传统的检测方法为电检测法，电检测的原理主要是通过蔽圆将电阻应变片粘在桥梁某个部位的外面对其应变进行测量。它主要依靠动静载试验和检测人员的现场目测，并辅助使用腐蚀作用实验、混凝土硬度实验以及超声波探测等方法。现在，无损检测技术的研究也比较成熟。
4、道路桥梁检测技术的新趋势
目前，道路桥梁检测新技术的发展方向主要是光纤传感检测技术、超声波检测技术以及探达检测技术三方面，侧重于高新技术的应用。
4.1光纤应变检测技术
利用对某些特定物理量敏感的特性，光纤可以将外界物理量转换成能够直接测量的光信号。桥梁检测中采用这种技术，可测量和监测桥梁钢索的索力及预应力连续混凝土梁内部应力、应变特性，构成所谓的光纤智能桥梁。与传统的传感器相比，光纤应变传感器具有不受环境限制，绝缘耐高压耐腐蚀，即使在易燃易爆的环境中也可以正常运行。同时它还具有重量轻，体积小，精度高、实用性强任意形状等优点。
4.2超声波检测技术
超声波检测技术的原理主要是瞬间应力波宏凯塌，即通过采用一种短促的机械撞击桥梁使其产生低频应力波，该波传导至桥梁的结构内部，由于桥梁的断裂面、冲击面及其它面间的波瞬间会产生共振．相应共振的波信号(时间和频率曲线)可以进一步提供有关空隙位置的信息。据此工程人员可以测定出桥梁结构的完整性或者裂缝的位置。因此，超声波可以被用来对桥梁进行综合检测和维修，包括桥梁、桥板以及桩桥等部位。但对于管道相交或相邻或管道中有蜂窝体、水或部分空气或采用别的材料的管道。以及道路路基密实性等方面，还有不足之处，有待进一步研究。
4.3探达检测技术
探达主要是将高频电磁脉冲波(10~¬-1000MHz或更高)由发射天线以宽频带短脉冲形式送入地下。在地下传播的过程中．该脉冲将会遇到不同电性介质的交界面，部分能量将会被反射至地面被天线接收。工程人员通过反射波到达地面的时间t和反射波的波幅来反映地下介质的的特点。探达能精确测定缺陷区的大小、形状和深度，具有速度快、操作方便，不受周围环境影响，可以在大范围内应用检测等优势。探达主要是对道路基层密实性、道路路面厚度、基层厚度及含水及挡土墙病害的检测等，还可运用于道路材质、湿度、裂缝、桥粱结构等检测。但是该技术对仪器要求分析检测人员必须具有大量实测数据的丰富工程实践。
5、结束语
桥梁检测是一个多学科交叉的系统工作，需要各个环节都做好才 能达到一个最优的效果。为了保证桥梁的安全运营，必须经常对桥梁结构进行检测，桥梁结构检测已成为桥梁结构安全养护和保障正常使用的主要技术手段。同时,学科交叉的现象日益普遍，特别是将一些高新技术的最新研究成果应用于桥梁无损检测技术的研究，必将推动该技术的飞速发展。


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