桥梁结构状态检测与病害诊断方法的探究 石海华

桥梁结构状态检测与病害诊断方法的探究石海华
摘要：桥梁作为现代交通中的重要部分，其施工需要引起足够重视。

桥梁结构状态检测对桥梁使用性能、安全效果具有极大影响，为此需要加强桥梁结构状态的合理检测，提高病害诊断方法的深入分析。

本文针对桥梁结构状态检测方法进行了探讨，提出了结构病害诊断方法要点，并制定了相应预防方案，旨在降低桥梁事故发生几率。

关键词：桥梁结构；状态检测；病害诊断；方法
引言：桥梁建设是当代基础设施建设的重要部分，为大众出行提供了极大便利。

近年来，因桥梁坍塌事故频频发生，增加了社会的负面效应，一定程度上使大家对桥梁的施工质量、运营维护等问题逐渐重视起来。

为了避免桥梁事故再次发生，需要加强桥梁结构检测、病害诊断控制作业，从根本上提高桥梁安全性。

一、桥梁结构状态检测概述
1、状态检测依据
桥梁状态检测中需要依照一定的规范原则进行，如下：第一、委托方与被委托方签订的合同、协议等内容；第二、当地相关部门、机构等下发的要求指令，包括政府部门、质监部门等；第三、桥梁施工的设计文件、施工细则和后期竣工验收资料等；第四、国家相关技术规范内容。

2、状态检测内容
首先，对桥梁的承载力需要进行全面评估。

桥梁各结构部件是否可以满足强度、刚度及运输载荷的要求，保证其运输载荷满足预期目标。

其次，桥梁耐久性评估。

桥梁耐久性一般是指建筑材料的抗疲劳能力、材料耐久性等具体要求，也可以理解成剩余寿命。

工程中耐久性评估的作业量一般较大，在特定情况下应进行该项工作。

最后，使用性评估，该性能评估方面是指车辆通行后，桥面的安全等级、舒适程度等具体要求。

3、结构状态检测和病害诊断关系
对于桥梁项目施工而言，状态检测和病害诊断是安全检测的两个重要部分。

二者既相互区别、又具有一定联系。

桥梁结构的状态检测一般是针对结构工作状态进行调整，而病害诊断方面相对更加详细，整体精细度大幅提升。

需要先进行结构判断，不仅需要了解桥梁结构状态，还需要考虑病害产生原因、病害严重程度，属于紧密性较高的判断。

简易诊断的目的在于快速进行概括性评价，然后结合经验做出初步评价。

精密诊断是在简易诊断的基础之上，进行专门的测量、分析和计算，然后分析可采取的措施。

结合项目施工全过程，状态检测是基础性环节，需要保证采集数据的精度，而病害诊断一般是状态检测基础之上发展而言，病害诊断的最终目的是进行病害预防和有效控制管理。

二、桥梁结构状态检测方法
评估桥梁结构状态检测工作中一般分两方面划分。

第一、桥梁整个状态情况等；第二、根据桥梁特殊性对重点部位进行全面详细的检查。

传统检测方法是通过桥梁外观、桥梁结构特性进行检测，而现阶段较为常见的方法是局部检测、整体检测法。

局部检测是针对重点部位进行检查，目的在于了解桥梁结构、力学、构造特性，整体检测是从全局角度出发进行桥梁状态的检测。

下面将会从受力状态来简要分析桥梁结构状态检测方法。

桥梁结构状态检测，按照受力状态可分为静载试验和动载试验。

在静载作用下一般需测定作用力的大小、构件的内力、断面上各种应力分布状态和大小、各
种变形以及局部损坏现象；在动载作用下一般需测定动荷载大小、频率和变化以
及构件的动应力、结构物的自振频率、动挠度、衰减特性、加速度等。

1、机械检测技术
机械检测仪器易操作，可靠性高，并且可以重复使用，对环境的适应能力较强。

机械测试仪器一般有杠杆、齿轮、轴、弹簧、指针和度盘等部件。

它主要由
四大部分组成：传感机构、转换机构、指示机构和机体保护部分。

通过传感机构
能够测量出桥梁构件变化，并将这种变化传到转换机构，在接触式机械量测仪器中，这部分常常是测杆及弹簧；对于张线式机械量测仪器，则常常是鼓轮一类的
机构。

转换机构的功能是把传感机构传来的被量测构件的变化转化为长度的变化，并且把它放大或缩小，或者改变方向，如百分表中的大小齿轮及弹簧。

指示机构
的功能，是将经过转换机构转化为长度并加以放大、缩小或改变方向之后的变化
用一定形式表现出来。

机体保护部分将检测设备中的各个零部件连接组合，实现
统一整体，确保检测设备不受环境的影响，提高设备的安全性和稳定性。

2、超声波检测技术
超声波技术是现阶段应用发展迅速的一项技术，它具有高频率的声波，这种
声波超出人耳所听到的范围，已超过20kHz。

超声波检测技术原理是通过人工方
法在桥梁结构中激出弹性波，弹性波能够在桥梁结构内部传播，并且以各种形式
的波形，最后由接受器接收。

在物体内部传播的弹性波的波速、振幅、频率及波
形等波动特性参数与物体的力学参数（如动弹性模量、动泊松比、动剪切模量及
物体内部的应力分布状态）有直接的关系。

此外，波动传播参数还与物体内部的
缺陷（如断裂面、孔洞的大小、形状和分布）等有关。

通过弹性波所发出的信号
能够帮助工作人员掌握桥梁结构存在的缺陷，做出及时的维护加固措施。

这种技
术方法安全灵活，具有极大的应用优势，现阶段，已经在我国公路桥梁等工程中
广泛应用。

三、桥梁结构病害的诊断方法
工程实践表明，桥梁结构病害问题较多，可能是施工原因引起，也可能是环
境因素引起。

为了保证桥梁安全性，需要及时确定病害位置、病害原因等要素，
为桥梁使用、桥梁维护等打下良好基础。

病害诊断方法较多，一般可分为两大类：第一借助模型进行诊断分析；第二类是不依赖模型的方法。

1、模型修正法
该方法是借助无损检测的相关数据进行计算分析，并建立桥梁模型。

对桥梁
进行动载、静载试验，记录相关数据和结果，根据核心参数的变化进行损伤位置
的判定、损伤程度的分析，一般会建立损伤诊断方程。

然后结合刚度变化大小对
损伤程度进行判断。

2、动力指纹方法
桥梁结构一般具有不同的动力特性，如同每个人的指纹存在个体性差异一样。

为此可建立桥梁结构各关键位置损伤程度的数据库，将测量数据与数据库比对，
方可确定结构最易受损伤的位置。

3、专家系统法
该方法需要前期便建立混凝土桥梁病害诊断经验数据，形成一个大的平台，
借助计算机、人工智能形成诊断方法。

该方法一般可用于结构复杂的桥梁病害诊断。

为了保证桥梁状态检测、评估具有一定理论依据，需要加强桥梁资料的前期
积累，建立完整的数据库。

4、系统模态参数识别法
系统辨识是对实际系统的输入/输出数据进行分析、处理后建立该系统的数学
模型。

桥梁结构状态检测与病害诊断分析法按识别域分为频域法、时域法；按处
理模态祸合的方法分为单自由度法、多自由度法；按识别手段分为图解识别法、
计算机识别法等。

在大型土木工程结构中通常采用脉动识别法识别结构的模型参数。

结语：本文针对桥梁结构状态检测的方法进行了全面分析，提出了当下较为
常见的检测方法，并分析了可能形成结构损伤的原因，结合了桥梁结构病害进行
了诊断方法的总结，为后续桥梁工程的运营维护和养护工作提供了一定理论参考
作用。

力求达到提前预防，早发现早治理的目标。

当下桥梁的结构形式复杂多变，提高桥梁施工质量、延长桥梁使用寿命是主要任务。

因此，加强桥梁检测、评估
技术的优化是保证桥梁建设事业长期合理发展的基础，需要引起各方机构相关负
责人的重视，充分加强检测技术的合理性研究。

参考文献：
［1］杨萍，吕定泉.桥梁结构生命全过程可靠性研究[J].科技信息.2014（05）［2］王志龙．桁架式桥梁检测车臂架系统结构分析及优化设计［D］．西南
交通大学，2014．
［3］段发琰．公路桥梁检测质量控制与检测技术应用分析［A］．科技部．2014年全国科技工作会议论文集［C］．科技部，2014：1．。