橋梁撞擊動力分析方法

A. 橋梁檢測的評估方法有哪些

橋梁的檢測評估方法:
1、傳統的檢測方法主要針對的是外觀檢測，不同結構的橋梁工程，其養護檢查的重點和部位均有所不同，檢查工作的主要內容主要分以下幾個方面：

1）橋面系的檢查。主要分為橋面橋面鋪裝的檢查、橋面排水設施的檢查、伸縮裝置的檢查以及護欄、扶手及人行道的檢查。

2）橋樑上部結構的檢查。橋樑上部結構是橋梁的主要承重結構，它往往由許多基本構件組成，例如梁、板、支座等。因此對橋樑上部結構的檢查，就是對這些基本受力構件的工作狀況進行檢查。

3）橋梁下部結構的檢查。主要是橋梁墩台的檢查和橋梁基礎的檢查

2、目前傳統的橋梁檢測養護管理工作基本上停留在機那裡技術檔案，清掃橋面，疏通泄水管，修復損壞的欄桿和橋面鋪裝等方面，檢查也主要是人力目測，而且檢測結果帶有很大的主觀性。

3、隨著橋梁跨度和高度不斷加大，傳統的檢測方法以及很難對現有的橋梁做出科學有效的檢測結果，為滿足檢測的需求，近年來出現了諸如超聲波檢測裝置、混凝土保護層測試裝置、鋼筋銹蝕測試裝置等一批橋梁材質狀況檢測儀器設備及其測試分析方法和評價指標標准，用以檢測和評估橋梁的健康狀態；特別是近幾年來，檢測數據無線傳輸設備、光纖感測器、弦式感測器等先進的檢測儀器設備也開始研發和應用，使我國公路橋梁的檢測評定有據可依。而且研究正在走向深入和細化。

B. 橋梁震害

橋梁震害多由地震引發，形式有以下：擺柱式支座傾倒、固定支座齒板剪脫滑出，有的是墩台傾斜，樁柱式墩的基樁折斷，甚至墩倒梁落(見圖)；而柔性樁墩的雙曲連續拱橋的震害多為主拱圈和拱上建築的小拱圈嚴重開裂，個別有主拱圈拱起而嚴重破壞。如果橋梁因橋墩基礎較好，側向剛度較強，震害嚴重程度比公路橋稍輕，如墩台沿施工接縫處開裂或被剪斷，鋼支座的錨固螺栓被拉出而移位，但落梁事故較少。在其他多地震國家如日本，橋梁震害也以中小跨度的橋梁為多。比如日本1964年7月新潟地震(M＝7.5)時,昭和大橋因河床土層液化導致墩台基礎大規模下沉而落梁。大跨度的懸索橋和斜張橋尚無因地震墜落的事例，但在日本一些輕便懸索橋有塔柱折斷，纜索破壞的震害。近年來在多地震國家如日本、美國都積極開展這類大跨度橋梁結構的抗震研究。中國也正在研究地震區天津市郊建造大跨預應力混凝土斜張橋的抗震性能。

橋梁震害的直接起因是：①在強烈地震時，地形地貌產生劇烈的變化（如地裂、斷層等），河流兩岸地層向河心滑移等導致橋梁結構的破壞；②地震時河床砂土液化，地基失效，橋梁墩台基礎大量下沉或不均勻下沉引起的破壞；③在地震慣性力作用下，導致橋梁結構某一部分產生的內力或變位超過結構構造和材料強度所能承受的限度，從而發生不同程度的破壞。

橋梁結構抗震設計：①地震區橋位和橋型選擇。橋位應選擇在對抗震有利的地段，盡可能避免選擇在軟弱粘性土層、可液化土層和地層嚴重不均勻的地段，特別是發震斷層地段。如必須設置在可液化或松軟土層的河岸地段時，橋長應適當增長，將橋台置於穩定的河岸上，而橋墩基礎要加強。橋型要選擇抗震性能好、整體性強的結構體系，如連續梁，無鉸拱等。如在軟土地基上選用簡支梁或懸臂梁體系（帶有掛孔）時，應在構造上加強防止落梁的措施。墩台結構應選用整體性好的結構形式。基礎要埋入穩定土層內。②設計烈度。地震時，各地區地面受到的影響和程度，稱地震烈度，以度表示。某一地區今後一定的時期內，可能遭到的最大地震烈度稱基本烈度（一般為百年一遇的最大地震烈度）。各地區的基本烈度由國家制定並標明在全國地震烈度圖上。工程結構抗震設計所採用的地震烈度稱設計烈度，一般在橋梁結構的抗震設計中即按基本烈度取用，特別重要的結構要經過有關許可權單位批准後可提高一度作為設計烈度。根據大量震害調查的事實表明,在基本烈度7度以下,橋梁震害極為輕微,因而，規范中規定橋梁結構抗震設防的一般起點為基本烈度7度，最高9度。7度以下,結構不必進行抗震設計，高於9度或有特殊抗震要求的新型結構要專門研究它的抗震設計。③設計方法。對一般橋梁工程，則按規范所規定的簡化方法進行結構抗震設計。中國規范是採用反應譜理論（見地震作用），即根據設計烈度，以簡便的地震荷載系數計算地震慣性力，作為地震荷載，然後以一般結構靜力設計計算步驟求得結構最大內力和變位，使其控制在規范容許值的范圍內來確保結構的抗震安全。

對大跨度或特別重要的橋梁結構，應對結構進行地震動力分析（地震反應分析）。分析的方法一般是直接根據建橋地區在強震時地面運動的加速度記錄，依照動力學的原理，應用電子計算技術，對結構作地震動力分析計算。對於已經建成的橋梁結構，如不滿足現行規范抗震設防的要求，也可通過結構地震動力分析作進一步的抗震鑒定和決擇最優加固方案。

在強烈地震區，為了經濟，結構抗震設計可以容許結構局部出現不太嚴重影響使用和易於修復的塑性變形、裂縫或損壞；但為了安全目的，則要力求主要承重結構即使遭受嚴重損壞也不致倒塌，以減少生命財產的損失。

橋梁結構抗震措施：:①對結構抗震的薄弱環節在構造上予以加強；②對結構各部加強整體聯結；③對梁式橋，要在墩台上設置防止落梁的縱、橫向擋塊，以及上部結構之間的連接件；④加強橋梁支座的錨固;⑤加強墩台及基礎結構的整體性，增強配筋,提高結構的延性；⑥對橋位處的不良土質應採取必要的土層加固措施；⑦須特別重視施工質量，如施工接縫處的強度保證等；⑧在重要的大橋上，必要時需採用減震消能裝置，如橡膠墊塊，特製的消能支座等。

這是詳細資料：http://ke..com/view/1609022.html

C. 如何做橋梁的簡單受力分析圖

1、斜拉橋的結構特點
斜拉橋是由梁、塔、索三部分組成的一種組合體系結構。斜拉橋利用從橋塔上伸出的許多斜拉索作為梁的彈性支撐點，就象多跨連續梁那樣工作，使跨距顯著減小，這樣可以大大減小梁的彎矩。斜拉索對梁的彈性支撐作用只有在拉索始終處於張緊狀態時，才能得到充分的發揮，因此在受荷前必須對索進行預張拉。一般說來，斜拉索的支撐對恆載最有效，對車輛載荷次之，對風載最差。而對大跨橋梁結構來說恆載內力所佔比重最大，恆載彎矩小了，主梁斷面可以小一些，自重減輕，從而增大了橋梁的跨越能力。
斜拉橋主梁建築高度與橋塔剛度、索型、索距以及索的剛度等密切相關，不像其他體系的橋梁，梁高隨跨徑的增大成線性的加高。在一般情況下，主梁做成等高的，一方面，可以滿足橋下凈空，方便船隻的通行。就是因為歷史上修建橋梁不注意凈空，包括武漢長江大橋在內的一些橋梁致使長江的通航噸位減少了一半以上，這不能不說是一個巨大的損失。另一方面，減小了引橋接坡長度，簡化了施工，節約了投資。另外，也使得橋梁顯得結構輕巧，纖細美觀。

藉助斜拉索的預拉力，可以對主梁進行內力調整。對於混凝土梁來說，在全橋合龍後進行一次索力調整，可以根據需要調整恆載索力消除由於混凝土收縮及大部分徐變產生的附加內力，使結構在最終狀態具有最優的彎矩包絡圖。

2、 研究對象
我們要研究的斜拉橋是位於湖北省荊州市的荊沙長江公路大橋的南汊通航孔主橋(如圖1)，主跨布置成160+300+97米，橋梁全長557米該斜拉橋為雙索麵漂浮體系斜拉橋結構，42、43號主塔墩設置橫向減震限位支座，41號墩設豎向承壓支座，44號墩設豎向拉壓支座。本橋橋塔為H型結構，混凝土標號C40。42號主塔墩(如圖2)H型高塔承台以上塔高124.8米，塔頂標高150.2米(黃海高程，下同)。43號主塔墩H低塔承台以上塔高89.4米，塔頂標高125.2米。

主梁為等高度雙肋板式(即型)預應力混凝土(C60混凝土)結構，如圖3。橋梁縱軸線處梁高2.465米，主梁頂面設雙向2.0%的橫坡，即主梁邊緣處梁高2.2米。主梁頂面寬26.5米，底面寬27.0米。將南汊通航孔主橋主梁從41號墩位處開始至44墩位處共劃分成75個梁段。荊沙長江公路大橋南汊通航孔主橋主梁為高標號C60混凝土，即高強度混凝土。C60混凝土標准強度=42.0MPa、=3.40MPa；設計強度=32.5MPa、=2.65MPa。

採用低鬆弛鍍鋅高強度鋼絲(直徑7毫米，強度級別1570MPa)，熱擠黑色聚乙烯(PE)及彩色聚乙烯(PE)索套防護的斜拉索。全橋斜拉索由1217、1517、1877、2117、2537共五種規格組成。南汊通航孔主橋高塔墩(42號塔墩)最長斜拉索為M21(PES7—253)號拉索長188.75米，重15.29噸；最短斜拉索為S01(PES7-187)號斜拉索，長51.73米，重3.10噸。低塔最長斜拉索為M22(PES7-253)號拉索，長134.75米，重10.91噸；最短斜拉索為M36(PES7-187)號拉索，長38.65米，重2.32噸。

本課題用ABAQUS有限元軟體完成了全三維模擬，進行了結構體系的靜力、動力和鋼筋混凝土預應力數值模擬分析。

3、靜力學分析
按一次性載入和分段載入兩種方式討論斜拉橋結構的靜力學行為。

3.1、 一次性載入
靜載荷只包括了橋梁的自重。採用ABAQUS/Standard，橋塔用箱梁單元；拉索用桿單元，拉索的連接用鉸接；主梁和橋面板用減縮積分的20節點六面體單元；預應力筋用Rebar單元模擬，其預應力值根據規范進行折減；在邊墩底部用桿單元模擬簡支邊界條件。

從計算的位移情況看來，如圖4，橋面體系的最大撓度出現在中跨的第37號梁段上，向下的位移，梁段中心為11.4cm，邊緣為9.5cm。這一位移相對本橋的跨度而言是很小的，表明在設計成橋索力之下橋梁接近剛性支撐連續梁狀態，設計索力是合理的。

所有拉索中垂度最大者為M21，垂度為69cm，相應的垂跨比為4.0%。這說明了我們用30個拉桿單元模擬一根拉索能提供足夠的精確度。

圖1 荊沙公路大橋南汊通航主橋橋型布置圖

整個橋面體系的縱向位移如圖5所示，兩個邊跨均有向中間的位移，其中高塔邊最大縱向位移6.0cm ,低塔邊最大位移為5.0cm。同時，高低塔也不同程度地向中跨傾斜，位移分別為6.1cm和4.0cm。橋塔的內傾也跟拉索體系的初張力有關，通過加配重，橋面體系的平衡狀況改善之後，橋塔的傾斜明顯減小，相應的，橋塔的受力狀況也將好轉。橋面體系的最大壓應力出現在第20、23號梁段的主梁下表面，如圖6所示，壓應力值-15MPa。主梁的材料為C60高標號混凝土，其標准強度MPa， 設計強度MPa，該壓應力小於標准強度的一半，滿足規范要求。在主樑上表面與拉索連接的位置及預應力筋的錨固點均有明顯的應力集中，出現較大的拉壓應力，這主要源於我們將連接面簡化為單點，拉索及預應力筋對主梁的作用力為集中力。在實際情況下，該位置有錨板將拉索及預應力筋對主梁的作用力轉化為分布力並布有密集的鋼筋，還有護罩板等措施，因此，不會產生較大的拉壓應力。

圖2 全橋豎向位移分布

同其它很多斜拉橋一樣，該斜拉橋的橋面體系自身是很不平衡的，兩個邊跨共長257m，比中跨長300m短約14%。為了體系的平衡，除了截面形狀的變化外，邊跨的最末幾塊橋面梁段配有較大的配重，且由於剪力滯後效應，加於邊主樑上的預應力不能有效傳遞到底板上, 另外由於加於底板本身的預應力較小，使在低塔一側，幾塊加有配重的梁的下底板壓應力儲備通常在－1MPa左右，個別位置僅－0.5MPa。合龍處的主樑上、下表面的應力均在-6MPa左右，由於合龍預應力筋偏於內側，致使該處中部外側下緣壓應力儲備較小，為－2MPa。

從計算得到的索力看來，整個拉索體系的受力是比較均勻的。最大索應力在S14上，大小為607.6MPa，拉索採用的是低鬆弛鍍鋅高強度鋼絲強度級別1570MPa，因此有約2.5倍的安全裕度。滿足規范要求。

3.2 逐段載入
在下面的工作中，我們用逐段載入的方式來模擬施工過程。盡管在分析過程中不能生產單元，但可以通過下面的方式取得同樣的效果：在模型定義時生成單元，在第一個分析步開始時讓這些單元「死亡」，以後再逐步「激活」它們，形成結構。ABAQUS提供的MODEL CHANGE模塊就有這個功能，我們用它來實現逐段載入。在一個分析步中，可以用MODEL CHANGE將模型的一部分移出，在後繼的分析中，可以再將它們引入到模型中。我們就是利用了它的這一功能，建立起整個模型，先將拉索和梁段從模型中移去(REMOVE)，再逐個激活，這就模擬了斜拉橋的施工過程。

圖3 合龍前橋面體系的豎向位移

4、總結
本文用一次性載入和逐段載入兩種方式分析了斜拉橋的靜力學行為，並針對ABAQUS提供的兩種激活方式進行了討論。逐段載入可以彌補一次性載入的一些缺點。如果我們能夠逐步的調整配重，維持結構的平衡，MODEL CHANGE 可以工作得很好。主要結論如下：

傳統的斜拉橋的數值模擬大都採用簡單的梁單元模擬橋面系，用Ernst公式等效模擬拉索非線性，建立起簡單的框架模型，完成靜態或動態的分析。在靜態分析中，考慮一次載入或者分幾期加恆載求解體系的平衡。這種模型對橋梁的總體受力情況可進行分析，但對橋梁的局部受力分析卻無能為力，它必然會丟掉很多重要的信息。我們利用功能強大的有限元軟體ABAQUS完成模擬。採用20節點的六面體單元模擬琶嫣逑擔�罅扛嗽�D飫�韉男形�N頤遣捎玫哪P頭淺＝詠�媸到峁固逑擔��治黿峁�梢雜夢灰萍壩αν夾我苑淺V憊鄣男問郊右韻允盡?BR>
在斜拉橋成橋過程中，體系的內力有很大的變化，為施工方便，往往還藉助臨時墩改善結構受力。一次性載入將主要注意力放到了成橋之後的分析中，而根本不能涉及成橋過程中存在的這些問題。現在興起的分期載入雖在這方面有所努力，但仍舊沒有注意成橋的整個過程。我們的施工全過程模擬工作正是彌補了這方面分析的缺陷。運用了ABAQUS提供的MODEL CHANGE功能模塊，通過逐步激活模型的方式，再現了斜拉橋的成橋過程。運用兩種不同激活方式研究了模型改變過程，並結合實際作出了討論。兩種方式就有自己的不足，但如果初始索力給的合理，二者都能給出滿意的結果。

D. 橋梁檢測及結構性能的評估

橋梁檢測及結構性能的評估是非常重要的，通過檢測手段了解結構性能，才能制定一系列用於實際問題解決。中達咨詢就橋梁檢測及結構性能的評估和大家說明一下。
公路交通是人類社會生命線工程的重要組成部分，公路橋梁作為公路交通基礎設施的咽喉工程，在公路運輸系統中發揮著至關重要的作用。由於使用荷載和環境因素等的作用，將導致橋梁使用性能衰退、結構安全與耐久性降低，造成橋梁適應性不足，甚至出現橋毀人亡事故。作為人造結構物的橋梁，採用科學的技術手段與方法對其實施及時有效的養護維修與管理，是保證其健康。而檢測是維修的前提，只有全面掌握了橋梁的安全狀況，才能對症下葯，延長橋梁的使用壽命；更重要的是檢測可以盡早發現橋梁的安全隱患，避免造成巨大的、不可挽回的損失。同時也可以完善橋梁的資料，為以後的設計和加固提供依據，最大效能發揮其經濟效益的關鍵。
一、橋梁檢測與評估的意義
通過對橋梁的使用狀況、缺陷及損傷進行全面、細致、深入的現場檢測，明確缺陷和損傷的性質、部位、嚴重程度及發展趨勢，尋找缺陷及損傷產生的原因，以便分析、評價缺陷及損傷對橋梁使用性能和承載力的影響，為橋梁維護、加固基改造設計提供及時、有針對性的第一手資料。通過對橋梁的全面檢測，系統地收集當前橋梁技術數據，積累技術資料，為充實橋梁資料庫、加強橋梁科學管理和提高橋梁技術水平提供必要條件；通過合理設計檢測的方法，輔以布設長期監測設備，逐步建立橋梁健康監測系統，確保橋梁長期安全運營，以發揮其最佳經濟效益和社會效益。
二、橋梁檢測方法
1．靜態檢測方法
靜力荷載試驗就是將靜止的荷載作用於橋樑上的指定位置，以便能夠測試出結構的靜應變、靜位移以及裂縫等，從而推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力的試驗。通過這些與橋梁工作性能有關的參數，可以分析得出結構的強度、剛度及抗裂性能，據此判斷橋梁的承載能力。
在橋梁靜載試驗中要測量靜應變和靜位移。在測量應變時結合現場情況在結構上打孔，一般選擇在結構計算最不利且便於操作的位置。確定良好的載入方案，以便在有限的試驗孔上取得有代表性的測試值。根據靜態應變值，推算結構截面的應力分布、桿件的實際內力與次應力、混凝土和鋼筋共同作用情況等。
在靜位移測量時，要測量豎向靜態位移量(梁的撓度)、水平靜態位移量(梁活動端位移及墩頂位移等)。由實測到的應變和位移可以推算出有關的內力(如軸力和彎矩)值和撓度值等。將它們與理論計算值進行對比，以此作為判定橋梁結構工作狀態的一個重要指標。
2．動態檢測方法
動力荷載就是將行駛的汽車荷載或其他動力荷載作用於橋梁結構上，來測出結構的動力特性，從而判斷出橋梁結構在動力荷載下受沖擊和受振動影響的試驗。其試驗的目的在於測
定結構的動力特性，如結構的自振頻率、阻尼特性及固有振型等：測定結構在動荷載作用下的強迫振動的響應，如振幅、動應力、沖擊系數及疲勞性能等。這些性能是判斷橋梁運營狀況和承載能力的重要標志之一。當橋梁自振頻率處於某些范圍時，可由外荷載(包括行使車輛、行人、地震、風載、海浪；中擊等)引發共振造成事故，這是動力檢測的主要目的。
三、動載試驗的橋梁結構狀況評估
橋梁結構的動力特性是與結構的組成形式、剛度、質量分布和材料性質等結構本身的固有性質有關，而與荷載等其他條件無關的性質。橋梁的模態參數是整個結構振動系統的基本特性，它是進行結構動力分析所需的參數，其結果不僅可以用來分析結構動載作用下的受力情況，而且為橋梁承載力狀況評定提供重要指標。
1．固有頻率的測定
對於比較簡單的結構，只需結構的一階頻率，對於較復雜的結構動力分析，還應考慮第二、第三及更高階的頻率。橋梁固有頻率可以直接通過測試系統實測記錄的功率譜圖上的峰值、時域歷程曲線等確定。由基頻還可以推算承重結構的動剛度。
2．阻尼
橋梁結構的阻尼特性一般由對數衰減率6或阻尼比D來表示，可由時域信號中的振動衰減曲線求得。另外，也可以從功率譜圖中，用半功率帶寬法來計算阻尼，一般測試系統軟體均
可完成此類分析。
3．振型
一般橋梁結構的基頻是動力分析的重要參數。感測器測點的布置根據不同的結構形式，通過理論分析後確定。振型的測定一般採用兩種方法，一種是使用多個感測器測定；另一種是使用一個感測器變換位置測量，這種情況下需要一個作用參考點，測試時比較繁瑣。在條件限制時使用，一般應採取第1種方法測試。
4．沖擊系數
橋規中定義沖擊系數為沖擊力與汽車荷載之比。對於線彈性狀態下的結構來說，動荷載產生的荷載效應與靜荷載產生的荷載效應之比即為1。因此，沖擊系數的測試通常採用測定結構動應變或動撓度的方法。測試前，在梁的跨中(或最大變位、應變處)布置電阻應變片式的位移計或應變計，並通過動態應變儀與電腦相接。試驗時，由載入車輛以某一速度從測點駛過，記錄其輸出應變隨時間變化的實時信號。一般情況下，應測試記錄多種車速下的輸出應變結果，以做分析比較。
四、人工神經網路的橋梁結構狀況評估
現實中橋梁處於一個復雜的動態系統中，影響結構安全性、適用性及耐久性的因素多，各影響因素之間的關系也存在著大量的不確定性和模糊性。傳統的橋梁結構評估方法不能很好地處理這些不確定性因素的影響，而人工神經網路方法卻能實現從輸入參數到輸出參數之間的非線性映射，非常適合於非線性很強的混凝土橋梁結構損傷診斷。
1．人工神經網路
人工神經網路(ArtificialNeuralNetworks，ANN)，一種模仿動物神經網路行為特徵，進行分布式並行信息處理的演算法數學模型。這種網路依靠系統的復雜程度，通過調整內部大量節點之間相互連接的關系，從而達到處理信息的目的。人工神經網路是並行分布式系統，採用了與傳統人工智慧和信息處理技術完全不同的機理，克服了傳統的基於邏輯符號的人工智慧在處理直覺、非結構化信息方面的缺陷，具有自適應、自組織和實時學習的特點。
由於結構的損傷必然導致結構參數(剛度、阻尼和內部荷載)的改變。利用數值求解法(如有限元法、能量法)或實測方法，獲取結構中所需物理量(如頻率、振型等)作為訓練樣本的輸入參數，以結構的缺陷作為輸出參數，利用神經網路具有很強的自組織、自學習和自適應能力的特點，通過一定數量的訓練樣本讓網路學習，神經網路會記住這些知識，實現從輸入參數(如結構頻率向量等)到輸出參數(如結構損傷位置、程度等)之間的非線性映射，從而可以求得反問題的解，也就可以知道橋梁結構的損傷情況。
2．結構等級評估輸入參數
（1）混凝土材料方面
a.截面損失程度：由於混凝土在空氣中的碳化作用，碳化部分將不參加構件的工作，因此構件截面減小。此參數以混凝土碳化深度與構件實際尺寸的比值來衡量。
b.混凝土強度損失程度：混凝土強度隨時間而降低。此參數以混凝土強度下降程度來衡量。
c.開裂程度：對大部分結構，允許在規定范圍內帶裂縫工作，但是裂縫的產生和擴展對結構的抗彎能力及鋼筋的保護有很大影響。此參數用裂縫寬度可靠指標與允許可靠指標的比值來度量。
(2)動力特性方面
a.固有頻率下降，由於長期運營，橋梁的固有頻率、剛度隨時間增加有逐漸減小的趨勢，其豎向剛度降低較快：
b.橋梁剛度下降，內部混凝土出現疲勞，產生了塑性變形，大大降低了橋梁剛度。
3．結構等級評估輸出參數
通過人工神經網路系統的反復訓練，可以輸出Y值，根據《公路舊橋承載能力鑒定方法》(試行)中劃分的4個等級來評估結構等級。Y體現不同的破損程度，數值越小，破損程度越
小。評估等級與Y取值的對應關系：
（1）一級，O.OO<y<o.05，滿足國家規范要求，不必採取任何措施。
（2）二級，O.O5<y≤o.15，略低於國家規范要求，但不影響正常使用。
（3）三級，O.15<y≤o.35，不滿足國家規范要求，影響正常使用，應採取維修加固措施。
（4）四級，O.35<y≤1.o0，嚴重不滿足國家規范要求，是危橋，須及時採取措施。
五、結束語
橋梁檢測是一項復雜而細致的工作，是一項理論實踐結合緊密的學科。目前我國的很多橋梁進入了維修期，對舊橋進檢測顯得尤為重要。靜載和動載實驗是目前結構性能評估的常用方法，在此基礎上結合人工神經網路進行結構檢測評估能夠更加准確並有針對性。在這方面國內外學者已經進行了研究，並且取得了一定研究成果。相信人工神經網路在橋梁結構的檢測評估方面將有很好的發展前景，而且也將為特大橋梁的實時監測提供可能。
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E. 橋梁檢測的內容及檢測方法

1橋梁檢測的意義
橋梁在長期的使用過程中難免會發生各種結構損傷，橋梁檢測就是要根據實際情況對橋梁進行評估，它主要有以下兩個重要意義：
一是通過對橋梁的使用狀況、缺陷及損傷進行全面、細致、深入的現場檢測，明確缺陷和損傷的性質、部位、嚴重程度及發展趨勢，尋找缺陷及損傷產生的原因，以便分析、評價缺陷及損傷對橋梁使用性能和承載力的影響，為橋梁維護、加固基改造設計提供及時、有針對性的第一手資料。
二是通過對橋梁的全面檢測，系統地收集當前橋梁技術數據，積累技術資料，為充實橋梁資料庫、加強橋梁科學管理和提高橋梁技術水平提供必要條件；通過合理設計檢測的方法，輔以布設長期監測設備，逐步建立橋梁健康監測系統，確保橋梁長期安全運營，以發揮其最佳經濟效益和社會效益。
2.橋梁檢測依據
橋梁檢測主要依據中華人民共和國國家、交通部及建設部等頒發的標准和規范進行，有關的技術標准各規范如下：
(1)《公路工程質量鑒定辦法》交公路發446號；
(2)《公路養護技術規范)(JTJ73-96)；
(3)《公路工程技術標准》(JTGB01-2003)；
(4)《公路舊橋承載力鑒定方法(試行)橋梁設計准則》(CJJ11-93)；
(5)《城市橋梁設計荷載標准》(CJJ77-98)JTJ073。
3橋梁檢測種類
橋梁檢測的種類分為經常性檢測、定期檢測和特殊檢測三種。經常性檢測是指路段檢查人或橋梁養護人員在各種天氣情況下對橋梁進行觀察，目的是確保橋梁結構功能正常，使結構能得到及時的養護和緊急處治，對一些重大問題作出報告。定期檢測是依靠富有經驗的專職橋梁檢查工程師，以目視觀察為主，輔以必要的工具、常規測量儀器、照相機和其他器材等手段，實地判斷病害原因，作出質量狀況評分，並估計需要維修的范圍及方法，或提出限制交通的建議，是對橋梁結構的質量狀況進行定期跟蹤的全面檢查。特殊檢測是因各種特殊原因由專家們依據一定的物理、化學無破損檢驗手段對橋梁進行的全面察看、測強和測缺，旨在找出損壞的明確原因、程度和范圍，分析損壞所造成的後果以及潛在缺陷可能給結構帶來的危險。
4橋梁檢測的內容
4.1檢測要點
橋梁檢測通常可以根據橋型確定調查的要點，如梁橋的檢查要點有：跨中部位的裂縫、撓度；端部的斜裂縫；主梁連接部位的狀況；構件的外觀質量等等。拱橋的檢查要點有：拱圈拱頂裂縫、墩的位移等，通過外觀的檢查可以分析判斷橋梁病害產生的原因。
4.2檢測內容
橋梁從總體上可以分為上部結構、下部結構、附屬結構。上部結構在梁式橋中主要是指主梁；下部結構包括橋墩、橋台、基礎與承台、樁等；附屬結構有橋面鋪裝、欄桿、伸縮縫等。每個部位都有其自己的受力特徵，病害也有一些共性，如果出現的不是常規病害，應當仔細研究找出病因。
橋樑上部結構檢測內容包括空心板梁體混凝土強度、空心板梁體混凝土碳化深度和梁體裂縫狀況及分布規律等。橋梁下部結構檢測內容包括敦台裂縫狀況及分布規律和框架橋墩的風化、剝落、開裂、錯位、下沉及水平位移或轉動等情況。橋面系檢測內容包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、排水設施及伸縮縫等。主要從以下幾個方面進行檢查：蟠面鋪裝有無裂縫、剝落、窪地積水、坑穴、波浪和鼓包；人行道及緣石有無剝落、破損；欄桿系有無撞擊損壞、松動、開裂、下撓、上拱、歪斜及構件混凝土開裂；衙面排水設施有無破損、堵塞和漏水；伸縮縫有無破損，其功能是否正常等等。橋梁支座檢測內容包括支座功能是否完好、組件是否完整與清潔；底座、梁底、輥軸混凝土是否碎裂；座板、齒板有無脫焊；有無斷裂、錯位和脫空現象；橡膠支座的是否老化、變形、失效等等。
4.3檢測步驟
首先是橋梁調查與檢算，要是資料收集。資料收集涉及的細節很多，如設計資料裡面有計算書、設計圖紙、修改圖紙以及地質資料等等；施工資料裡麵包括各個階段的竣工圖紙、竣工說明書、材料試驗資料及施工記錄、竣工驗收資料等等；其他養護、維修資料則包括歷史上通過的特種車輛、交通量狀況、養護維修的資料等。
其次是承載力檢算。當對橋梁的整體特性進行了一些了解之後，還應當做一些必要的驗算工作。驗算的原則是有關技術規范，但需注意的是，有些具體的參數應當以實際橋梁為准，該折減的要進行折減，必要的時候還應當考慮某些有利因素。通過驗算，我們可以判斷出橋梁結構的安全承載能力是否滿足設計要求，評價橋梁的施工質量和營運條件。而對於舊橋，可以挖掘其承載潛能，並可以對不能滿足要求的現役橋梁作出加固或重修建議。
5橋梁檢測的方法
5.1回彈檢測法。回彈法是使用回彈儀來檢測混凝土抗壓強度的方法。回彈儀是一種機械式的無損檢驗儀器，由於混凝土的抗壓強度與其表面硬度之間存在一定的關系，而回彈儀的彈擊錘被一定的彈力打擊在混凝土表面上，其回彈高度（通過回彈儀讀得回彈值）與混凝土表面硬度也成一定的比例關系。用回彈法檢測混凝土抗壓強度的設備簡單、操作方便、測試迅速，故在現場直接測定中使用較多。
5.2動力試驗法。橋梁檢測動載試驗是動力測定評價方法的基本測試項目，內容主要是結構動力特性和動載響應的試驗與分析，量測的主要部位是結構動力效應最大構件的動應力及動變形的控制截面。一般來說，檢測項目主要包括橋梁動力特性模態參數測試(頻率、振形、阻尼比)和橋梁動力響應測試(動撓度、動應力、加速度、沖擊系數)。橋梁固有頻率的測定結構比較簡單的，只需結構的一階頻率，結構比較復雜的動力分析，還應考慮第二、第三及更高階的頻率。橋梁固有頻率可以直接通過測試系統實測記錄的功率譜圖上的峰值、時域歷程曲線或其自相關圖上確定。由基頻還可以推算承重結構的動剛度。
沖擊系數的測試通常採用測定結構動應變或動撓度的方法。測試前，在梁的跨中(或最大變位、應變處)布置電阻應變片式的位移計或應變計，並通過動態應變儀與電腦相接。試驗時，由載入車輛以某一速度從測點駛過，記錄其輸出應變隨時間變化的實時信號。一般情況下，應測試記錄多種車速下的輸出應變結果，以作分析比較。一般來講，橋梁在跨徑L為30—70m時，車輛與橋梁的自振頻率較接近，易產生共振，在單台車作用下的沖擊系數特別大；沖擊系數隨阻尼比的減小而增大，阻尼比越小，沖擊系數受橋梁的影響越明顯，預應力混凝土梁橋的沖擊系數大於同等跨徑的鋼筋混凝土梁橋，這些在測試中需注意，以便更好地分析沖擊系數的測試結果。事實上，實測汽車沖擊系數除了與結構本身有關，還與試驗車輛的性質、路面平整度、車速有一定關系。車輛荷載本身是一個帶有質量的振動系統，當它在橋上行駛時，與橋產生車、橋耦合振動。由於車輛動力特性的復雜性，以及橋梁阻尼的離散性和橋面不平整的隨機性，同一座橋梁多次不同的試驗，測得的沖擊系數也不盡相同。
5.3荷載試驗。橋梁動力荷載試驗是指採用動力荷載如行駛的汽車荷載或其他動力荷載作用於橋梁結構上，以測出結構的動力特性，從而判斷出橋梁結構在動力荷載下受沖擊和振動影響的試驗。通常採用車輛載入方式，測定梁的應變、撓度和裂縫，根據試驗結果與理淪計算值的對比分析，來判斷橋梁的實際承載能力。這種荷載試驗是非破壞性的，根據試驗荷載的作用性質，通常分為靜載試驗和動載試驗，前者反映橋梁在靜載作用下的結構工作性能，後者反映橋梁結構的動力性能靜載試驗。靜力荷載試驗是將靜止的荷載作用於橋樑上的指定位置．以便能夠測試出結構的靜應變．靜位移以及裂縫等．從而推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力的試驗。一般進行的分析評定工作主要包括對結構工作狀況的評定、結構的強度及穩定性、地基與基礎、結構的剛度要求、裂縫等。
6結束語
橋梁檢測是一項要求相當細致的工作，橋梁檢測的方法很多，檢測人員不僅要有豐富的實際現場經驗，同時還要有堅實的理論基礎作為指導。只有把理論和實際充分結合起來，再加上指揮者與各試驗人員之間的默契配合，才能做好檢測工作並取得滿意的數據，做出准確的評估。

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F. 橋梁結構的損傷現代檢測與評估

橋梁結構受力性能的現場檢測是非常重要的，只有檢測數據符合標准才能更好的達到預期效果，每個細節都很關鍵。中達咨詢就橋梁結構受力性能的現場檢測和大家說明一下。
1.橋梁現場試驗的任務
1.1檢驗橋梁設計與施工質量。對於—些新建的大中型橋梁或者具有特殊設計的橋梁，在設計施工過程中必然會遇到許多新問題，為保證橋梁建設，在設計施工過程中必然會遇到許多新問題，為保證橋梁建設質量，施工過程中往往要求進行監測。在竣工後—般還要求進行現場荷載試驗，並把試驗結果作為評定橋梁工程質量優劣的主要技術資料和依據。
1.2判斷橋梁結構的實際承載能力。國內許多早年建成的橋梁其設計荷載等級都偏低，難以滿足現今交通的需要。為了加固、改建，有必要通過試驗確定橋梁的實際承載能力。有時為特殊原因(如超重型車過橋或結構遭意外損傷等)也要用試驗方法確定橋梁的承載能力。
1.3驗證橋梁結構設計理論和設計方法。橋梁工程中的新結構、新材料和新工藝創新不斷，對一些理論問題的深入研究，對某種新方法、新材料的應用實踐，往往都需要現場試驗的實測數據。
1.4橋梁結構自振特性及結構受動力荷載作用產生的動力反應的測試研究。對一些橋梁在動力荷載作用下的動態反應，大跨徑輕柔結構的抗風穩定以及地震區橋梁結構的抗震性能等，都要求通過實測了解橋梁結構的自振特性和動力反應。
2.一些主要橋梁結構體系所需觀測的部位
2.1梁橋。
(1)簡支梁。主要觀測跨中撓度和截面應力(或應變)、支點沉降。附加觀測跨徑四分點的撓度、支點斜截面應力。
(2)連續梁。主要觀測跨中撓度、跨中和支點截面應力(或應變)。附加觀測跨徑l/4處的撓度和截面應力(或應變)、支點截面轉角、支點沉降和支點斜截面應力。
(3)懸臂梁(包括T型鋼構的懸臂部分)主要觀測懸臂端的撓度和轉角、固端根部或支點截面的應力和轉角、T型剛構墩身控制截面的應力。附加觀測懸臂跨中撓度、牛腿局部應力、墩頂的變位(水平與垂直位移、轉角)。
2.2拱橋。主要觀測跨中、跨徑1/4處的撓度和應力、拱腳截面的應力，附加觀測跨徑墉處的撓度和應力、拱E建築控制截面的變位和應力、墩台頂的變位和轉角。
2.3剛架橋(包括框架、斜腿剛架和剛架一拱式組合體系)主要觀測跨中截面的撓度和應力，結點剛近截面的應力、變位和轉角。附加觀測柱腳截面的應力、變位和轉角，墩台頂的變位和轉角。
2.4懸索結構(包括斜拉橋和上承式懸吊橋)主要觀測主梁的最大撓度、偏載扭轉變位和控制截面應力、索塔頂部的水平位移、拉(吊)索拉力。附加觀測鋼索和梁連接部位的撓度、塔柱底截面的應力、錨索的拉力。
上述各種橋梁體系的主要部位是一般靜載試驗必須觀測的部位。方案上應畫出結構簡圖，註明測點和測站的位置、測點總數和測站數等。
3.試驗過程
3.1靜載初讀數。靜載初讀數是指實驗正式開始時的零荷載讀數，不是准備階段調試儀器的讀數。對於新建橋梁，在初讀數之前往往要進行頂壓(一般以部分重車在橋上緩行幾次)。從初讀數開始整個測試系統就開始運作，測量、讀數和記錄人員進入現場各司其職。
3.2載入。按橋上劃定的停車線布置荷載，要安排專人指揮車輛停靠。
3.3穩定後讀數。載入後結構的變形和內力需要有—個穩定過程。對不同的結構這一過程的長短都不一樣，—般是以控制點的應變值或撓度值穩定為准，只要讀數波動值在測試儀器的精度范圍以內，就認為結構已處於相列穩定狀態，可以測量讀數。
3.4卸載讀零。—個工況結束，荷載退下橋去。各測點要讀回零值，同樣要有—個穩定過程。
3.5校核數據。靜載試驗過程中，主要工況至少要重復1次。試驗過程中必須時時關心幾個控制點數據的情況，一旦發現問題(數據本身規律差或儀器故障等)要重新載入測試。這種現場數據校核的做法，可以避免實測數據出現大的差錯。
4.橋梁現場動載試驗
動載試驗可以和靜載試驗連在一起做，也可以單獨做。
現場動載試驗的一般內容是測定橋梁結構在車輛動力作用下的撓度和應變，所用的儀器較靜力試驗時多而且復雜—些，測試要求也比靜力試驗要高。特別是動撓度的測試，除了中小橋梁可搭設固定支架用接觸式電測位移計外，對大中型橋梁可以採用光電型撓度測量儀。
動載試驗較靜載試驗的不同之處主要有以下幾方面。
4.1儀器調試。所有儀器設備在准備階段應已調試完畢，要考慮好記錄的具體方法。如使用動態電阻應變儀，必須根據估計應變的大小確定增益、標定值范圍等，調整記錄速度和記錄幅值等。如果採用計算機動態數據採集系統直接采樣、記存，其增益、標定值等條件沒置大同小異。
4.2車輛控制。要控制好車輛上下橋的車速、位置和時間。要協助駕駛員准確控制好行車速度，注意每次上橋的行車路線。對—些大跨度橋梁，還要確定車輛行駛到各個斷面時的位置信息。
4.3測試記錄。
(1)跑車。跑車測試的目的是判別不同車行速度下橋梁結構的動力響應(如位移或應力的動力增量和時程曲線)，進而可以分析出動力響應與車速之問的關系。給車輛規定各擋車速，要求車輛在橋上保持勻速行進，記錄動力響應的全過程。如果跑車速度相當慢，動測儀器記錄的過程曲線就是對應測點位置的內力影響線或撓度影響線。
(2)剎車。車輛以一定速度行進，到現定位置突然緊急剎車，記錄剎車時的動態增量。
(3)跳車(跨越障礙物)。一般在橋上特徵斷面位置設置一障礙物，模擬路面不平整(以弓形木板較為理想)。當車輛以不同的車速碾過障礙時，測定結構的動態增量。
上述三種不同的車行情況，可以是單輛車，也可以是多輛車。
4.4做好記錄。動載試驗中，影響因素比較多，要注意在各種不同工況中抓住主要內容。如要求記錄結構動力響應的完整過程時，重點應該是記錄信號的完整性；而確定動力增量時，則要求能記錄到響應信號的峰值及其附近的部分信號。
5.單片簡支梁的檢測試驗
橋梁工程中用得最多的梁是鋼筋混凝土和預應力混凝土的簡支梁。單片簡支梁試驗一般是做靜力載入試驗。前面關於實橋靜載試驗的各項准備工作、測試方法等，對單片梁試驗一樣適用。這里介紹預應力混凝土單片梁試驗的—些基本內容。
5.1預應力混凝土梁張拉應力測試。工程技術人員比較關心預應力混凝土梁預應力鋼筋張拉施工前後梁體內的應力大小。因為對預應力混凝土梁來說，設計計算與實際施工之間的差異或一致直接關繫到梁的預應力質量。實際測試往往取梁預應力張拉的主動端、被動端和跨中等三個斷面，以測量張拉前後的應力值。
5.2載入方法。單片梁靜力載入通常用反力架配千斤頂設備，在沒有反力架設備的地方，也採用其他載入方式。荷載、破壞荷載以及實際測試要求進行，一般原則是荷載級差不宜太大，尤其是預應力混凝土梁開裂前後更要分得細些。
每次載入或卸載的持續時間取決於結構變位達到穩定標准時所需要的時間。要求在前一荷載階段內結構變位達到穩定後，才能進入下—個荷載階段。—般做法是，同一級荷載內，小於所用量測儀器的最小分辨值，則認為結構變位達到相列穩定。
5.3抗裂性測試。確定預應力混凝土梁的開裂荷載很重要，實測時可根據下緣鋼筋、混凝土的應變讀數變化規律來判斷。如在梁的下緣混凝土應變與荷載的關系曲線中，由曲線的拐點可確定開裂荷載；在梁的下緣鋼筋應力與荷載的關系曲線中，曲線斜率的顯著變化所對應的荷載即為開裂荷載。
5.4極限承鞔力測定。正常配筋的鋼筋混凝土梁和預應力混凝土梁的正截面破壞標准以下述兩條控制：(1)下緣鋼筋拉應力達到屈服強度；(2)上緣混凝土壓應力達到極限抗壓強度(實際一般做不到)或壓應變達到極限壓應變。
對於某些受剪壓(拉)破壞控制的梁，其極限承載能力的測定標准到目前為止仍不甚明確橋梁結構的損傷現代檢測與評估是非常重要的，了解詳細數據才能判斷是否需要維修保持正常使用，每個細節都很關鍵。中達咨詢就橋梁結構的損傷現代檢測與評估和大家說明一下。
近年來,隨著交通事業的發展,橋梁的重要性與日俱增,但隨著汽車交通量增大、重車交通增加及橋梁所處環境受人為外力及自然災害的影響,使得現役橋梁劣化程度比較嚴重。為保證這些橋梁的功能性及安全性,需對其健康狀況進行損傷檢測及安全評估。
1公路橋梁損傷檢測方法
近幾十年來,針對不同類型的新舊橋梁損傷和老化現象,國內外橋梁研究人員提出了各種各樣的檢測方法。大體上說,目前橋梁結構損傷檢測分為局部檢測法和整體檢測法。
1.1局部檢測技術
局部檢測技術是對結構目標部位進行集中重點的檢查,一般以無損檢測技術為工具,主要用於探測結構的局部損傷,可較精確地對結構缺陷部位進行定位、探查,甚至定量分析。下面重點介紹下無損檢測技術：
傳統的無損檢測（NondestructiveEvaluation,NDE）技術得到了較大發展,目前已有超聲檢測、紅外檢測、聲發射、自然電位檢測、沖擊回波檢測、磁試驗、r或x射線檢測、光干涉、脈沖雷達、振動試驗分析等數十種之多。除振動試驗分析法以外,多數無損檢測技術屬於局部檢測方法。某些無損檢測技術應用橋梁結構上還存在著一些不利因素,如r或x射線檢測法只能檢測一定厚度范圍內的混凝土,對檢測空間有一定要求,且有一定的放射性危險;超聲檢測雖然對鋼結構檢測效果較好,但對混凝土類各向異性材料的檢測不夠准確,檢測設備成本較高;紅外檢測法可遠距、快速的進行檢測診斷,但檢測成本較高且對交通流量有影響。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,但對於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。今後的方向是擴大先進檢測技術的應用范圍,並積極研究、應用小型的自動化程度較高的檢測儀器。傳統的檢測方法一般可以對橋梁的外觀及部分結構特性進行監測,對橋梁局部關鍵結構構件、節點可以進行較為合理的損傷判斷,然而難以全面反映橋梁的整體健康狀況,對於橋梁結構的安全程度、剩餘壽命難以作出系統的評估。國內外學者普遍認同並致力於研究的無損檢測方法是結合系統識別、振動理論、振動測試技術、信號採集等跨學科技術的試驗模態分析法。目前,該整體檢測技術在一些局部范圍內取得了積極的效果。一種比較現實的損傷檢測測方法可能是綜合整體損傷定位與局部細化檢測兩種手段的技術。
1.2整體檢測技術
1.2.1整體檢測是從全局上把握整個結構的實際工作狀態,可連續或間隔地檢查結構安全狀態,並可用來指導對損傷可疑部位進行定位和損傷程度評估,提高檢測效率。整體檢測方法可分為靜態檢測方法和動態檢測方法。
1）靜態檢測方法是在橋梁停止使用的狀態下對橋梁進行靜
載試驗,量測與橋梁結構性能相關的靜力參數,如橋梁在靜載下的變形、撓度、應變、裂縫等。通過分析這些參數,可直接判定全橋靜承載能力,並得出結構的強度、剛度及抗裂性能。
2）動態檢測方法（基於振動的測試識別方法）是對橋梁結構
進行動力荷載試驗,利用結構的動力性能是判斷橋梁運營狀況和承載力的依據。該方法是對待測結構系統進行激勵,通過振動測試、數據採集、信號分析與處理,由系統的輸入和輸出確定結構的力學特性,根據結構系統的動力特性來識別損傷。
1.2.2整體檢測技術的現狀
對於特殊、重要的大跨度橋梁,近年來人們致力於整體損傷診斷與評估方法的研究。實時監測與故障診斷技術在發達國家的航空航天、軍工、機械行業中已得到了廣泛應用,許多技術已十分成熟。然而由於大型土木工程結構和材料的復雜性、特殊性,從直接仿照機械振動模態技術出發,籠統的採用單一動力參數指標去評估整個結構的狀態是不合適的。同時,在機械、航空航天行業得到成熟應用的其它技術如感測器的優化布置、結構動力指紋變化的識別,應用於土木工程結構,特別是橋梁結構時都還存在著很多難題。
橋梁結構整體健康監測系統的研究有望改變過去不能及時發現結構故障的被動局面,可以及時地了解結構的整體工作狀態,是以後的發展方向之一。然而,這涉及到3個方面的工作:a工作參數的採集;b工作參數的識別加工得到橋梁工作狀態信息;c根據工作狀態信息給出橋梁健康狀況評估。
目前的工作多集中於前者,後兩項工作仍然處於理論與實踐探索階段,總體來講,難度仍然很大。
1）感測器的優化布置問題結構損傷檢測首先涉及到信號採集技術。在結構損傷檢測研究與實踐中,感測器是個研究重點。大型橋梁結構監測系統,一般包括多種類型和眾多數目的感測器,如香港青馬大橋上設立的永久性健康監測系統,包括700多個風速儀、加速度儀、應變儀、位移儀、溫度儀、水平儀、車載車速儀。眾多的感測器形成了感測器群,從而帶來了感測器優化布置方面的研究。結構中感測器的數量和位置對模型參數估計的質量和偏差有重要影響,然而,獲得結構完整的模態數據對於橋梁這樣的大型結構是不可能的,測量只能得到所有自由度中的一部分模態,而且,這一過程不可避免的會引入誤差和導致損傷檢測難度加大。因此,在考慮成本代價的影響下,確定感測器的類型、數量、位置等布置的最優化或接近最優化,以從有限數量的感測器系統中實現信息的最優採集是損傷檢測的首要關鍵環節。目前已經提出了一些優化演算法,如MAC矩陣非對角元最小化准則、遺傳演算法等。清華大學土木系採用廣義遺傳演算法對香港青馬大橋感測器群最優布點進行了優化設計（1997）,經過實踐檢驗證明該演算法是可行的,並且可以獲得全局最優化或接近最優化。
2）橋梁損傷識別方法
a動力指紋法
動力指紋法是通過分析與結構動力特性相關的動力指紋的變化來判斷結構的真實狀況。通常用到的動力指紋有:頻率、振型、模態曲率、應變模態、傳遞函數、功率譜、模態保證准則（MAC）、坐標模態保證准則（COMAC）、能量傳遞比（ETR）等。使用單一測試動力特徵的方法有頻率比法、振型差法、應變模態法、曲率模態法等;使用多個測試動力特徵的方法有柔度差陣、剛度差陣、均載變形-曲率法、能量損傷指紋、能量商差指紋等;使用其它測試響應的方法如FRF波形指紋法,包括WCC、ATM、SAC等幾個指針。大量的模型和實際結構試驗表明:結構頻率實測較准,但它對局部損傷不敏感;振型尤其是較高階振型對局部剛度變化很敏感,但卻很難精確測量。MAC、COMAC等依賴於振型的動力指紋都存在類似的問題,而模態曲率、應變模態則在低幅值振動測試中變化量級過小而難以起到有效的判別作用。某些指標如ETR、單元模態應變能可以較有效的確定損傷位置或發展,然而這些指標對雜訊比較敏感,容易湮沒於雜訊中。目前已有的研究表明,動力指紋法對實驗室內的簡單模型結構而言是成功的,應用於實際的結構上結果還不太理想。可以說,到目前為止,動力參數法對結構損傷識別的能力仍然十分有限。動力指紋法的成功應用或許需要依賴於尋找新的綜合性損傷指標及試驗技術的發展。
b模型修正法
模型修正法主要利用直接或間接測得的資料通過條件優化約束,不斷的修正結構模型的剛度分布,從而得到結構剛度變化的信息,實現結構的損傷判別與定位。用於無損評估的有限元模型修正方法包括模態柔度法、最優矩陣修正法、靈敏度矩陣修正法、特徵結構分配法、測量剛度改變法和綜合模態參數法。由於技術上的原因,通常只有結構的一些識別較好的低階模態被用於有限元模型修正。然而事實是,只有對應於高階頻率的模態對結構的損傷定位是敏感的,低階模態對確定損傷位置並無明顯貢獻,反而增加了計算工作量。這種方法的缺陷在於測試不可能得到結構的完整模態集且測量中的信噪比較低,因而由測試數據難以給出足夠的修正信息,導致了解的不惟一性。
c人工神經網路法
Rajagopalan等人（1996）論述了在無損檢測與評估領域中人工智慧（AI）的兩個應用途徑。他們認為AI中基於知識的系統（KBS）和人工神經網路（ANN）可以合適地應用於NDE中。人工神經網路是在研究神經網路中對人腦神經網路的某種簡化、抽象和模擬。神經網路具有集體運算能力、自適應的學習能力、還有較強的容錯性、魯棒性,能進行聯想、綜合和推廣。
有研究者認為,傳統的損傷評估演算法基於精確的數學建模,而對於復雜結構的性能尚未達到精確理解的程度;而神經網路法可以保存結構損傷與未損模式,並可進行自學習,進行對比分析就可辨識損傷。
近年來,人工神經網路已在濾波、譜估計、信號檢測、系統辨識、模式識別等方面得到了成功的應用。神經網路識別法可以解決傳統模式識別中的高噪音干擾和模式損失等缺點。利用人工神經網路法,結合小波分析技術,可對橋梁監測信號進行預處理和損傷特徵提取;由於橋梁結構損傷檢測得到的測試數據的不完備性,神經網路法可以利用有限的數據訓練,用不完備的數據識別在無數學模型的情況下可以較好的解決非線性和不確定性引起系統的辨識問題。目前應用於結構損傷識別的有基於誤差反向傳播演算法的神經網路（BP）、徑向基函數神經網路（RBF）、自組織神經網路（ART）等。人工神經網路法的主要局限性在於訓練數據集的獲取,其准確性在很大程度上取決於訓練數據集的完備程度。
3）環境激勵下的系統響應識別
結構振動測試中的激振技術可以採用激振設備或其它激振手段如發射火箭、爆炸、人工地震等等。在橋梁結構中採用專用激振設備或人工激振往往需要關閉交通或是引起結構損傷,採用重型激振設備往往也會增加系統識別的成本。而利用作用於橋梁結構上的車輛、行人、風及其組合等自然環境激勵進行結構系統識別則具有很多優點:不需打斷交通流,無需布置貴重設備,且方便省時。
環境激勵輸入實際上是無法確切知道的,因此環境激勵系統識別是只知信號輸出而不知信號輸入的系統識別法,這是對傳統的系統識別法的一個挑戰。然而,環境激勵響應一般振動幅值小、隨機性強、易受雜訊影響、數據量大,需要一些特殊的識別技術。國外學者基於不同用途提出的識別方法有:基於功率譜密度的峰值法、基於離散時間數據的ARMA模型、自然激勵技術、隨機子空間法等。任偉新對頻域識別的峰值法（PP）和時域識別的隨機子空間法（SSI）進行了比較,並針對一幢15層高的鋼筋混凝土建築和一座鋼拱橋進行了應用分析,結果表明:PP法具有簡單、快捷、實用的優點,但結構阻尼無法識別,且振型識別精度不高;而SSI法計算工作量大,但識別質量較高;由此建議現場試驗時用PP檢查數據並初步識別結構的動力特性,然後再用SSI法做進一步分析以確保結果的正確性。
4）專家系統
結構的損傷診斷與評估不僅需要深厚的理論基礎,而且需要豐富的專家經驗。基於知識的專家系統匯集了專家們的知識,突破時域限制,使損傷診斷與評估逐漸走向智能化、自動化。目前,在橋梁損傷評價與維修對策中已有應用和開發專家系統的嘗試。專家系統一般都融合了模糊理論,以適應處理不確定性信息的能力。由於專家系統是基於符號的推理系統,具備解釋功能,但獲取知識困難,而人工神經網路具備學習能力,但不具備解釋能力,將專家系統和人工神經網路結合起來建立結構損傷智能診斷系統顯現出了良好的發展前景。
2橋梁結構安全評估與壽命預測
橋梁結構從正常到不正常的發展,導致缺陷發生的過程稱為裂化過程或損傷過程。損傷檢測的目的是為了對橋梁進行客觀的評價,以此來指導車輛通行,為橋梁維護、合理有效的加固提供科學依據,並為橋梁發展趨勢及剩餘壽命進行合理預測。
2.1橋梁結構的安全評估
橋梁安全評估分初步評估和詳細評估兩個層次。初步評估可快速篩選出大量橋梁的安全性程度,再由主管部門配合該橋梁的重要性程度,決定是否需要進行詳細評估。
1）初步評估。
根據影響橋梁耐震、耐荷及耐沖刷能力的項目,以填表方式評定各項目的分數,再綜合獲得整體分數,據以判定受評價橋梁耐震、耐荷及耐沖刷能力是否足夠或有疑慮或不足。
2）詳細評估。
根據橋梁實際現有情況,配合最新相關設計規范資料,經詳細結構分析後計算橋梁耐震及耐荷能力。經詳細評估後顯示安全性不足的橋梁,應立即進行補強工作,且橋梁安全評估所獲得的信息,應當作補強工作的重要參考依據。
2.2壽命預測
橋梁結構的使用壽命或耐久年限,是指在役橋梁在正常使用和正常維護條件下,仍然具有其預定使用功能的時間。在進行壽命預測之前,首先必須明確結構的預定功能是什麼,如何判斷結構的功能失效,即極限狀態的定義,這是結構壽命預測與剩餘壽命評估的關鍵。橋梁結構的使用壽命與材料性能、細部構造、使用狀態、劣化機理等許多因素有關,且諸多因素相互作用很難量化。現在有各類預測方法,目前的常用方法有經驗預測法、數學模型預測法及壽命預測隨機法。
3.結語
橋梁結構損傷檢測與評估涉及到結構、通訊、計算機、管理科學等多個學科領域,系統論、資訊理論、控制論、非線性科學等最新技術都在其中有廣泛應用。總體上說,仍然處於初步探索階段。隨著各學科的進一步交叉與同步發展,相信橋梁結構的健康監測與評估這一門新興的科學將會得到較大的發展。橋梁的長期實時或定時在線自動監測、健康狀況評估（包括特大自然或人為災害後的快速評估）、交通管理與維修決策融為一體的綜合性決策系統也會盡快實現。
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G. 如何檢測橋梁的應力

測量橋梁應力的內容和方法

橋梁檢測通常可以根據橋型確定調查的要點，如梁橋的檢查要點有：跨中部位的裂縫、撓度；端部的斜裂縫；主梁連接部位的狀況；構件的外觀質量等等，拱橋的檢查要點有：拱圈拱頂裂縫、墩的位移等，通過外觀的檢查可以分析判斷橋梁病害產生的原因。

橋梁從總體上可以分為上部結構、下部結構、附屬結構。上部結構在梁式橋中主要是指主梁；下部結構包括橋墩、橋台、基礎與承台、樁等；附屬結構有橋面鋪裝、欄桿、伸縮縫等，每個部位都有其自己的受力特徵，病害也有一些共性，如果出現的不是常規病害，應當仔細研究找出病因。

橋樑上部結構檢測內容包括空心板梁體混凝土強度、空心板梁體混凝土碳化深度和梁體裂縫狀況及分布規律等，橋梁下部結構檢測內容包括敦台裂縫狀況及分布規律和框架橋墩的風化、剝落、開裂、錯位、下沉及水平位移或轉動等情況。

橋面系檢測內容包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、排水設施及伸縮縫等，主要從以下幾個方面進行檢查：蟠面鋪裝有無裂縫、剝落、窪地積水、坑穴、波浪和鼓包；人行道及緣石有無剝落、破損；欄桿系有無撞擊損壞、松動、開裂、下撓、上拱、歪斜及構件混凝土開裂。

橋梁支座檢測內容包括支座功能是否完好、組件是否完整與清潔；底座、梁底、輥軸混凝土是否碎裂；座板、齒板有無脫焊；有無斷裂、錯位和脫空現象；橡膠支座的是否老化、變形、失效等等。

首先是橋梁調查與檢算，要是資料收集，資料收集涉及的細節很多，如設計資料裡面有計算書、設計圖紙、修改圖紙以及地質資料等等；施工資料裡麵包括各個階段的竣工圖紙、竣工說明書、材料試驗資料及施工記錄、竣工驗收資料等等；其他養護、維修資料則包括歷史上通過的特種車輛、交通量狀況、養護維修的資料等。

其次是承載力檢算，當對橋梁的整體特性進行了一些了解之後，還應當做一些必要的驗算工作，驗算的原則是有關技術規范，但需注意的是，有些具體的參數應當以實際橋梁為准，該折減的要進行折減，必要的時候還應當考慮某些有利因素。

通過驗算，我們可以判斷出橋梁結構的承載能力是否滿足設計要求，評價橋梁的施工質量和營運條件，而對於舊橋，可以挖掘其承載潛能，並可以對不能滿足要求的現役橋梁作出加固或重修建議。

回彈法是使用回彈儀來檢測混凝土抗壓強度的方法，回彈儀是一種機械式的無損檢驗儀器，回彈儀的彈擊錘被一定的彈力打擊在混凝土表面上，其回彈高度(通過回彈儀讀得回彈值)與混凝土表面硬度也成一定的比例關系，用回彈法檢測混凝土抗壓強度的設備簡單、操作方便、測試迅速，故在現場直接測定中使用較多。

橋梁檢測動載試驗是動力測定評價方法的基本測試項目，內容主要是結構動力特性和動載響應的試驗與分析，量測的主要部位是結構動力效應構件的動應力及動變形的控制截面，一般來說，檢測項目主要包括橋梁動力特性模態參數測試(頻率、振形、阻尼比)和橋梁動力響應測試(動撓度、動應力、加速度、沖擊系數)。

橋梁固有頻率的測定結構比較簡單的，只需結構的一階頻率，結構比較復雜的動力分析，還應考慮第二、第三及更高階的頻率，橋梁固有頻率可以直接通過測試系統實測記錄的功率譜圖上的峰值、時域歷程曲線或其自相關圖上確定，由基頻還可以推算承重結構的動剛度。

沖擊系數的測試通常採用測定結構動應變或動撓度的方法，測試前，在梁的跨中(或變位、應變處)布置電阻應變片式的位移計或應變計，並通過動態應變儀與電腦相接，試驗時，由載入車輛以某一速度從測點駛過，記錄其輸出應變隨時間變化的實時信號。

一般情況下，應測試記錄多種車速下的輸出應變結果，以作分析比較，一般來講，橋梁在跨徑L為30一70m時，車輛與橋梁的自振頻率較接近，易產生共振，在單台車作用下的沖擊系數特別大；沖擊系數隨阻尼比的減小而增大，阻尼比越小，沖擊系數受橋梁的影響越明顯。

預應力混凝土梁橋的沖擊系數大於同等跨徑的鋼筋混凝土梁橋，這些在測試中需注意，以便更好地分析沖擊系數的測試結果。

事實上，實測汽車沖擊系數除了與結構本身有關，還與試驗車輛的性質、路面平整度、車速有一定關系，車輛荷載本身是一個帶有質量的振動系統，當它在橋上行駛時，與橋產生車、橋耦合振動，由於車輛動力特性的復雜性，以及橋梁阻尼的離散性和橋面不平整的隨機性，同一座橋梁多次不同的試驗，測得的沖擊系數也不盡相同。

橋梁動力荷載試驗是指採用動力荷載如行駛的汽車荷載或其他動力荷載作用於橋梁結構上，以測出結構的動力特性，從而判斷出橋梁結構在動力荷載下受沖擊和振動影響的試驗，通常採用車輛載入方式，測定梁的應變、撓度和裂縫，根據試驗結果與理淪計算值的對比分析，來判斷橋梁的實際承載能力。

這種荷載試驗是非破壞性的，根據試驗荷載的作用性質，通常分為靜載試驗和動載試驗，前者反映橋梁在靜載作用下的結構工作性能，後者反映橋梁結構的動力性能靜載試驗，靜力荷載試驗是將靜止的荷載作用於橋樑上的指定位置，以便能夠測試出結構的靜應變，靜位移以及裂縫等。

一般進行的分析評定工作主要包括對結構工作狀況的評定、結構的強度及穩定性、地基與基礎、結構的剛度要求、裂縫等。