桥梁撞击动力分析方法

A. 桥梁检测的评估方法有哪些

桥梁的检测评估方法:
1、传统的检测方法主要针对的是外观检测，不同结构的桥梁工程，其养护检查的重点和部位均有所不同，检查工作的主要内容主要分以下几个方面：

1）桥面系的检查。主要分为桥面桥面铺装的检查、桥面排水设施的检查、伸缩装置的检查以及护栏、扶手及人行道的检查。

2）桥梁上部结构的检查。桥梁上部结构是桥梁的主要承重结构，它往往由许多基本构件组成，例如梁、板、支座等。因此对桥梁上部结构的检查，就是对这些基本受力构件的工作状况进行检查。

3）桥梁下部结构的检查。主要是桥梁墩台的检查和桥梁基础的检查

2、目前传统的桥梁检测养护管理工作基本上停留在机那里技术档案，清扫桥面，疏通泄水管，修复损坏的栏杆和桥面铺装等方面，检查也主要是人力目测，而且检测结果带有很大的主观性。

3、随着桥梁跨度和高度不断加大，传统的检测方法以及很难对现有的桥梁做出科学有效的检测结果，为满足检测的需求，近年来出现了诸如超声波检测装置、混凝土保护层测试装置、钢筋锈蚀测试装置等一批桥梁材质状况检测仪器设备及其测试分析方法和评价指标标准，用以检测和评估桥梁的健康状态；特别是近几年来，检测数据无线传输设备、光纤传感器、弦式传感器等先进的检测仪器设备也开始研发和应用，使我国公路桥梁的检测评定有据可依。而且研究正在走向深入和细化。

B. 桥梁震害

桥梁震害多由地震引发，形式有以下：摆柱式支座倾倒、固定支座齿板剪脱滑出，有的是墩台倾斜，桩柱式墩的基桩折断，甚至墩倒梁落(见图)；而柔性桩墩的双曲连续拱桥的震害多为主拱圈和拱上建筑的小拱圈严重开裂，个别有主拱圈拱起而严重破坏。如果桥梁因桥墩基础较好，侧向刚度较强，震害严重程度比公路桥稍轻，如墩台沿施工接缝处开裂或被剪断，钢支座的锚固螺栓被拉出而移位，但落梁事故较少。在其他多地震国家如日本，桥梁震害也以中小跨度的桥梁为多。比如日本1964年7月新潟地震(M＝7.5)时,昭和大桥因河床土层液化导致墩台基础大规模下沉而落梁。大跨度的悬索桥和斜张桥尚无因地震坠落的事例，但在日本一些轻便悬索桥有塔柱折断，缆索破坏的震害。近年来在多地震国家如日本、美国都积极开展这类大跨度桥梁结构的抗震研究。中国也正在研究地震区天津市郊建造大跨预应力混凝土斜张桥的抗震性能。

桥梁震害的直接起因是：①在强烈地震时，地形地貌产生剧烈的变化（如地裂、断层等），河流两岸地层向河心滑移等导致桥梁结构的破坏；②地震时河床砂土液化，地基失效，桥梁墩台基础大量下沉或不均匀下沉引起的破坏；③在地震惯性力作用下，导致桥梁结构某一部分产生的内力或变位超过结构构造和材料强度所能承受的限度，从而发生不同程度的破坏。

桥梁结构抗震设计：①地震区桥位和桥型选择。桥位应选择在对抗震有利的地段，尽可能避免选择在软弱粘性土层、可液化土层和地层严重不均匀的地段，特别是发震断层地段。如必须设置在可液化或松软土层的河岸地段时，桥长应适当增长，将桥台置于稳定的河岸上，而桥墩基础要加强。桥型要选择抗震性能好、整体性强的结构体系，如连续梁，无铰拱等。如在软土地基上选用简支梁或悬臂梁体系（带有挂孔）时，应在构造上加强防止落梁的措施。墩台结构应选用整体性好的结构形式。基础要埋入稳定土层内。②设计烈度。地震时，各地区地面受到的影响和程度，称地震烈度，以度表示。某一地区今后一定的时期内，可能遭到的最大地震烈度称基本烈度（一般为百年一遇的最大地震烈度）。各地区的基本烈度由国家制定并标明在全国地震烈度图上。工程结构抗震设计所采用的地震烈度称设计烈度，一般在桥梁结构的抗震设计中即按基本烈度取用，特别重要的结构要经过有关权限单位批准后可提高一度作为设计烈度。根据大量震害调查的事实表明,在基本烈度7度以下,桥梁震害极为轻微,因而，规范中规定桥梁结构抗震设防的一般起点为基本烈度7度，最高9度。7度以下,结构不必进行抗震设计，高于9度或有特殊抗震要求的新型结构要专门研究它的抗震设计。③设计方法。对一般桥梁工程，则按规范所规定的简化方法进行结构抗震设计。中国规范是采用反应谱理论（见地震作用），即根据设计烈度，以简便的地震荷载系数计算地震惯性力，作为地震荷载，然后以一般结构静力设计计算步骤求得结构最大内力和变位，使其控制在规范容许值的范围内来确保结构的抗震安全。

对大跨度或特别重要的桥梁结构，应对结构进行地震动力分析（地震反应分析）。分析的方法一般是直接根据建桥地区在强震时地面运动的加速度记录，依照动力学的原理，应用电子计算技术，对结构作地震动力分析计算。对于已经建成的桥梁结构，如不满足现行规范抗震设防的要求，也可通过结构地震动力分析作进一步的抗震鉴定和决择最优加固方案。

在强烈地震区，为了经济，结构抗震设计可以容许结构局部出现不太严重影响使用和易于修复的塑性变形、裂缝或损坏；但为了安全目的，则要力求主要承重结构即使遭受严重损坏也不致倒塌，以减少生命财产的损失。

桥梁结构抗震措施：:①对结构抗震的薄弱环节在构造上予以加强；②对结构各部加强整体联结；③对梁式桥，要在墩台上设置防止落梁的纵、横向挡块，以及上部结构之间的连接件；④加强桥梁支座的锚固;⑤加强墩台及基础结构的整体性，增强配筋,提高结构的延性；⑥对桥位处的不良土质应采取必要的土层加固措施；⑦须特别重视施工质量，如施工接缝处的强度保证等；⑧在重要的大桥上，必要时需采用减震消能装置，如橡胶垫块，特制的消能支座等。

这是详细资料：http://ke..com/view/1609022.html

C. 如何做桥梁的简单受力分析图

1、斜拉桥的结构特点
斜拉桥是由梁、塔、索三部分组成的一种组合体系结构。斜拉桥利用从桥塔上伸出的许多斜拉索作为梁的弹性支撑点，就象多跨连续梁那样工作，使跨距显着减小，这样可以大大减小梁的弯矩。斜拉索对梁的弹性支撑作用只有在拉索始终处于张紧状态时，才能得到充分的发挥，因此在受荷前必须对索进行预张拉。一般说来，斜拉索的支撑对恒载最有效，对车辆载荷次之，对风载最差。而对大跨桥梁结构来说恒载内力所占比重最大，恒载弯矩小了，主梁断面可以小一些，自重减轻，从而增大了桥梁的跨越能力。
斜拉桥主梁建筑高度与桥塔刚度、索型、索距以及索的刚度等密切相关，不像其他体系的桥梁，梁高随跨径的增大成线性的加高。在一般情况下，主梁做成等高的，一方面，可以满足桥下净空，方便船只的通行。就是因为历史上修建桥梁不注意净空，包括武汉长江大桥在内的一些桥梁致使长江的通航吨位减少了一半以上，这不能不说是一个巨大的损失。另一方面，减小了引桥接坡长度，简化了施工，节约了投资。另外，也使得桥梁显得结构轻巧，纤细美观。

借助斜拉索的预拉力，可以对主梁进行内力调整。对于混凝土梁来说，在全桥合龙后进行一次索力调整，可以根据需要调整恒载索力消除由于混凝土收缩及大部分徐变产生的附加内力，使结构在最终状态具有最优的弯矩包络图。

2、 研究对象
我们要研究的斜拉桥是位于湖北省荆州市的荆沙长江公路大桥的南汊通航孔主桥(如图1)，主跨布置成160+300+97米，桥梁全长557米该斜拉桥为双索面漂浮体系斜拉桥结构，42、43号主塔墩设置横向减震限位支座，41号墩设竖向承压支座，44号墩设竖向拉压支座。本桥桥塔为H型结构，混凝土标号C40。42号主塔墩(如图2)H型高塔承台以上塔高124.8米，塔顶标高150.2米(黄海高程，下同)。43号主塔墩H低塔承台以上塔高89.4米，塔顶标高125.2米。

主梁为等高度双肋板式(即型)预应力混凝土(C60混凝土)结构，如图3。桥梁纵轴线处梁高2.465米，主梁顶面设双向2.0%的横坡，即主梁边缘处梁高2.2米。主梁顶面宽26.5米，底面宽27.0米。将南汊通航孔主桥主梁从41号墩位处开始至44墩位处共划分成75个梁段。荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥主梁为高标号C60混凝土，即高强度混凝土。C60混凝土标准强度=42.0MPa、=3.40MPa；设计强度=32.5MPa、=2.65MPa。

采用低松弛镀锌高强度钢丝(直径7毫米，强度级别1570MPa)，热挤黑色聚乙烯(PE)及彩色聚乙烯(PE)索套防护的斜拉索。全桥斜拉索由1217、1517、1877、2117、2537共五种规格组成。南汊通航孔主桥高塔墩(42号塔墩)最长斜拉索为M21(PES7—253)号拉索长188.75米，重15.29吨；最短斜拉索为S01(PES7-187)号斜拉索，长51.73米，重3.10吨。低塔最长斜拉索为M22(PES7-253)号拉索，长134.75米，重10.91吨；最短斜拉索为M36(PES7-187)号拉索，长38.65米，重2.32吨。

本课题用ABAQUS有限元软件完成了全三维仿真，进行了结构体系的静力、动力和钢筋混凝土预应力数值模拟分析。

3、静力学分析
按一次性加载和分段加载两种方式讨论斜拉桥结构的静力学行为。

3.1、 一次性加载
静载荷只包括了桥梁的自重。采用ABAQUS/Standard，桥塔用箱梁单元；拉索用杆单元，拉索的连接用铰接；主梁和桥面板用减缩积分的20节点六面体单元；预应力筋用Rebar单元模拟，其预应力值根据规范进行折减；在边墩底部用杆单元模拟简支边界条件。

从计算的位移情况看来，如图4，桥面体系的最大挠度出现在中跨的第37号梁段上，向下的位移，梁段中心为11.4cm，边缘为9.5cm。这一位移相对本桥的跨度而言是很小的，表明在设计成桥索力之下桥梁接近刚性支撑连续梁状态，设计索力是合理的。

所有拉索中垂度最大者为M21，垂度为69cm，相应的垂跨比为4.0%。这说明了我们用30个拉杆单元模拟一根拉索能提供足够的精确度。

图1 荆沙公路大桥南汊通航主桥桥型布置图

整个桥面体系的纵向位移如图5所示，两个边跨均有向中间的位移，其中高塔边最大纵向位移6.0cm ,低塔边最大位移为5.0cm。同时，高低塔也不同程度地向中跨倾斜，位移分别为6.1cm和4.0cm。桥塔的内倾也跟拉索体系的初张力有关，通过加配重，桥面体系的平衡状况改善之后，桥塔的倾斜明显减小，相应的，桥塔的受力状况也将好转。桥面体系的最大压应力出现在第20、23号梁段的主梁下表面，如图6所示，压应力值-15MPa。主梁的材料为C60高标号混凝土，其标准强度MPa， 设计强度MPa，该压应力小于标准强度的一半，满足规范要求。在主梁上表面与拉索连接的位置及预应力筋的锚固点均有明显的应力集中，出现较大的拉压应力，这主要源于我们将连接面简化为单点，拉索及预应力筋对主梁的作用力为集中力。在实际情况下，该位置有锚板将拉索及预应力筋对主梁的作用力转化为分布力并布有密集的钢筋，还有护罩板等措施，因此，不会产生较大的拉压应力。

图2 全桥竖向位移分布

同其它很多斜拉桥一样，该斜拉桥的桥面体系自身是很不平衡的，两个边跨共长257m，比中跨长300m短约14%。为了体系的平衡，除了截面形状的变化外，边跨的最末几块桥面梁段配有较大的配重，且由于剪力滞后效应，加于边主梁上的预应力不能有效传递到底板上, 另外由于加于底板本身的预应力较小，使在低塔一侧，几块加有配重的梁的下底板压应力储备通常在－1MPa左右，个别位置仅－0.5MPa。合龙处的主梁上、下表面的应力均在-6MPa左右，由于合龙预应力筋偏于内侧，致使该处中部外侧下缘压应力储备较小，为－2MPa。

从计算得到的索力看来，整个拉索体系的受力是比较均匀的。最大索应力在S14上，大小为607.6MPa，拉索采用的是低松弛镀锌高强度钢丝强度级别1570MPa，因此有约2.5倍的安全裕度。满足规范要求。

3.2 逐段加载
在下面的工作中，我们用逐段加载的方式来模拟施工过程。尽管在分析过程中不能生产单元，但可以通过下面的方式取得同样的效果：在模型定义时生成单元，在第一个分析步开始时让这些单元“死亡”，以后再逐步“激活”它们，形成结构。ABAQUS提供的MODEL CHANGE模块就有这个功能，我们用它来实现逐段加载。在一个分析步中，可以用MODEL CHANGE将模型的一部分移出，在后继的分析中，可以再将它们引入到模型中。我们就是利用了它的这一功能，建立起整个模型，先将拉索和梁段从模型中移去(REMOVE)，再逐个激活，这就模拟了斜拉桥的施工过程。

图3 合龙前桥面体系的竖向位移

4、总结
本文用一次性加载和逐段加载两种方式分析了斜拉桥的静力学行为，并针对ABAQUS提供的两种激活方式进行了讨论。逐段加载可以弥补一次性加载的一些缺点。如果我们能够逐步的调整配重，维持结构的平衡，MODEL CHANGE 可以工作得很好。主要结论如下：

传统的斜拉桥的数值模拟大都采用简单的梁单元模拟桥面系，用Ernst公式等效模拟拉索非线性，建立起简单的框架模型，完成静态或动态的分析。在静态分析中，考虑一次加载或者分几期加恒载求解体系的平衡。这种模型对桥梁的总体受力情况可进行分析，但对桥梁的局部受力分析却无能为力，它必然会丢掉很多重要的信息。我们利用功能强大的有限元软件ABAQUS完成模拟。采用20节点的六面体单元模拟琶嫣逑担�罅扛嗽�D饫�鞯男形�N颐遣捎玫哪P头浅＝咏�媸到峁固逑担��治鼋峁�梢杂梦灰萍坝αν夹我苑浅V惫鄣男问郊右韵允尽?BR>
在斜拉桥成桥过程中，体系的内力有很大的变化，为施工方便，往往还借助临时墩改善结构受力。一次性加载将主要注意力放到了成桥之后的分析中，而根本不能涉及成桥过程中存在的这些问题。现在兴起的分期加载虽在这方面有所努力，但仍旧没有注意成桥的整个过程。我们的施工全过程仿真工作正是弥补了这方面分析的缺陷。运用了ABAQUS提供的MODEL CHANGE功能模块，通过逐步激活模型的方式，再现了斜拉桥的成桥过程。运用两种不同激活方式研究了模型改变过程，并结合实际作出了讨论。两种方式就有自己的不足，但如果初始索力给的合理，二者都能给出满意的结果。

D. 桥梁检测及结构性能的评估

桥梁检测及结构性能的评估是非常重要的，通过检测手段了解结构性能，才能制定一系列用于实际问题解决。中达咨询就桥梁检测及结构性能的评估和大家说明一下。
公路交通是人类社会生命线工程的重要组成部分，公路桥梁作为公路交通基础设施的咽喉工程，在公路运输系统中发挥着至关重要的作用。由于使用荷载和环境因素等的作用，将导致桥梁使用性能衰退、结构安全与耐久性降低，造成桥梁适应性不足，甚至出现桥毁人亡事故。作为人造结构物的桥梁，采用科学的技术手段与方法对其实施及时有效的养护维修与管理，是保证其健康。而检测是维修的前提，只有全面掌握了桥梁的安全状况，才能对症下药，延长桥梁的使用寿命；更重要的是检测可以尽早发现桥梁的安全隐患，避免造成巨大的、不可挽回的损失。同时也可以完善桥梁的资料，为以后的设计和加固提供依据，最大效能发挥其经济效益的关键。
一、桥梁检测与评估的意义
通过对桥梁的使用状况、缺陷及损伤进行全面、细致、深入的现场检测，明确缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，寻找缺陷及损伤产生的原因，以便分析、评价缺陷及损伤对桥梁使用性能和承载力的影响，为桥梁维护、加固基改造设计提供及时、有针对性的第一手资料。通过对桥梁的全面检测，系统地收集当前桥梁技术数据，积累技术资料，为充实桥梁数据库、加强桥梁科学管理和提高桥梁技术水平提供必要条件；通过合理设计检测的方法，辅以布设长期监测设备，逐步建立桥梁健康监测系统，确保桥梁长期安全运营，以发挥其最佳经济效益和社会效益。
二、桥梁检测方法
1．静态检测方法
静力荷载试验就是将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置，以便能够测试出结构的静应变、静位移以及裂缝等，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力的试验。通过这些与桥梁工作性能有关的参数，可以分析得出结构的强度、刚度及抗裂性能，据此判断桥梁的承载能力。
在桥梁静载试验中要测量静应变和静位移。在测量应变时结合现场情况在结构上打孔，一般选择在结构计算最不利且便于操作的位置。确定良好的加载方案，以便在有限的试验孔上取得有代表性的测试值。根据静态应变值，推算结构截面的应力分布、杆件的实际内力与次应力、混凝土和钢筋共同作用情况等。
在静位移测量时，要测量竖向静态位移量(梁的挠度)、水平静态位移量(梁活动端位移及墩顶位移等)。由实测到的应变和位移可以推算出有关的内力(如轴力和弯矩)值和挠度值等。将它们与理论计算值进行对比，以此作为判定桥梁结构工作状态的一个重要指标。
2．动态检测方法
动力荷载就是将行驶的汽车荷载或其他动力荷载作用于桥梁结构上，来测出结构的动力特性，从而判断出桥梁结构在动力荷载下受冲击和受振动影响的试验。其试验的目的在于测
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：测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。这些性能是判断桥梁运营状况和承载能力的重要标志之一。当桥梁自振频率处于某些范围时，可由外荷载(包括行使车辆、行人、地震、风载、海浪；中击等)引发共振造成事故，这是动力检测的主要目的。
三、动载试验的桥梁结构状况评估
桥梁结构的动力特性是与结构的组成形式、刚度、质量分布和材料性质等结构本身的固有性质有关，而与荷载等其他条件无关的性质。桥梁的模态参数是整个结构振动系统的基本特性，它是进行结构动力分析所需的参数，其结果不仅可以用来分析结构动载作用下的受力情况，而且为桥梁承载力状况评定提供重要指标。
1．固有频率的测定
对于比较简单的结构，只需结构的一阶频率，对于较复杂的结构动力分析，还应考虑第二、第三及更高阶的频率。桥梁固有频率可以直接通过测试系统实测记录的功率谱图上的峰值、时域历程曲线等确定。由基频还可以推算承重结构的动刚度。
2．阻尼
桥梁结构的阻尼特性一般由对数衰减率6或阻尼比D来表示，可由时域信号中的振动衰减曲线求得。另外，也可以从功率谱图中，用半功率带宽法来计算阻尼，一般测试系统软件均
可完成此类分析。
3．振型
一般桥梁结构的基频是动力分析的重要参数。传感器测点的布置根据不同的结构形式，通过理论分析后确定。振型的测定一般采用两种方法，一种是使用多个传感器测定；另一种是使用一个传感器变换位置测量，这种情况下需要一个作用参考点，测试时比较繁琐。在条件限制时使用，一般应采取第1种方法测试。
4．冲击系数
桥规中定义冲击系数为冲击力与汽车荷载之比。对于线弹性状态下的结构来说，动荷载产生的荷载效应与静荷载产生的荷载效应之比即为1。因此，冲击系数的测试通常采用测定结构动应变或动挠度的方法。测试前，在梁的跨中(或最大变位、应变处)布置电阻应变片式的位移计或应变计，并通过动态应变仪与电脑相接。试验时，由加载车辆以某一速度从测点驶过，记录其输出应变随时间变化的实时信号。一般情况下，应测试记录多种车速下的输出应变结果，以做分析比较。
四、人工神经网络的桥梁结构状况评估
现实中桥梁处于一个复杂的动态系统中，影响结构安全性、适用性及耐久性的因素多，各影响因素之间的关系也存在着大量的不确定性和模糊性。传统的桥梁结构评估方法不能很好地处理这些不确定性因素的影响，而人工神经网络方法却能实现从输入参数到输出参数之间的非线性映射，非常适合于非线性很强的混凝土桥梁结构损伤诊断。
1．人工神经网络
人工神经网络(ArtificialNeuralNetworks，ANN)，一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。人工神经网络是并行分布式系统，采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机理，克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷，具有自适应、自组织和实时学习的特点。
由于结构的损伤必然导致结构参数(刚度、阻尼和内部荷载)的改变。利用数值求解法(如有限元法、能量法)或实测方法，获取结构中所需物理量(如频率、振型等)作为训练样本的输入参数，以结构的缺陷作为输出参数，利用神经网络具有很强的自组织、自学习和自适应能力的特点，通过一定数量的训练样本让网络学习，神经网络会记住这些知识，实现从输入参数(如结构频率向量等)到输出参数(如结构损伤位置、程度等)之间的非线性映射，从而可以求得反问题的解，也就可以知道桥梁结构的损伤情况。
2．结构等级评估输入参数
（1）混凝土材料方面
a.截面损失程度：由于混凝土在空气中的碳化作用，碳化部分将不参加构件的工作，因此构件截面减小。此参数以混凝土碳化深度与构件实际尺寸的比值来衡量。
b.混凝土强度损失程度：混凝土强度随时间而降低。此参数以混凝土强度下降程度来衡量。
c.开裂程度：对大部分结构，允许在规定范围内带裂缝工作，但是裂缝的产生和扩展对结构的抗弯能力及钢筋的保护有很大影响。此参数用裂缝宽度可靠指标与允许可靠指标的比值来度量。
(2)动力特性方面
a.固有频率下降，由于长期运营，桥梁的固有频率、刚度随时间增加有逐渐减小的趋势，其竖向刚度降低较快：
b.桥梁刚度下降，内部混凝土出现疲劳，产生了塑性变形，大大降低了桥梁刚度。
3．结构等级评估输出参数
通过人工神经网络系统的反复训练，可以输出Y值，根据《公路旧桥承载能力鉴定方法》(试行)中划分的4个等级来评估结构等级。Y体现不同的破损程度，数值越小，破损程度越
小。评估等级与Y取值的对应关系：
（1）一级，O.OO<y<o.05，满足国家规范要求，不必采取任何措施。
（2）二级，O.O5<y≤o.15，略低于国家规范要求，但不影响正常使用。
（3）三级，O.15<y≤o.35，不满足国家规范要求，影响正常使用，应采取维修加固措施。
（4）四级，O.35<y≤1.o0，严重不满足国家规范要求，是危桥，须及时采取措施。
五、结束语
桥梁检测是一项复杂而细致的工作，是一项理论实践结合紧密的学科。目前我国的很多桥梁进入了维修期，对旧桥进检测显得尤为重要。静载和动载实验是目前结构性能评估的常用方法，在此基础上结合人工神经网络进行结构检测评估能够更加准确并有针对性。在这方面国内外学者已经进行了研究，并且取得了一定研究成果。相信人工神经网络在桥梁结构的检测评估方面将有很好的发展前景，而且也将为特大桥梁的实时监测提供可能。
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E. 桥梁检测的内容及检测方法

1桥梁检测的意义
桥梁在长期的使用过程中难免会发生各种结构损伤，桥梁检测就是要根据实际情况对桥梁进行评估，它主要有以下两个重要意义：
一是通过对桥梁的使用状况、缺陷及损伤进行全面、细致、深入的现场检测，明确缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，寻找缺陷及损伤产生的原因，以便分析、评价缺陷及损伤对桥梁使用性能和承载力的影响，为桥梁维护、加固基改造设计提供及时、有针对性的第一手资料。
二是通过对桥梁的全面检测，系统地收集当前桥梁技术数据，积累技术资料，为充实桥梁数据库、加强桥梁科学管理和提高桥梁技术水平提供必要条件；通过合理设计检测的方法，辅以布设长期监测设备，逐步建立桥梁健康监测系统，确保桥梁长期安全运营，以发挥其最佳经济效益和社会效益。
2.桥梁检测依据
桥梁检测主要依据中华人民共和国国家、交通部及建设部等颁发的标准和规范进行，有关的技术标准各规范如下：
(1)《公路工程质量鉴定办法》交公路发446号；
(2)《公路养护技术规范)(JTJ73-96)；
(3)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)；
(4)《公路旧桥承载力鉴定方法(试行)桥梁设计准则》(CJJ11-93)；
(5)《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98)JTJ073。
3桥梁检测种类
桥梁检测的种类分为经常性检测、定期检测和特殊检测三种。经常性检测是指路段检查人或桥梁养护人员在各种天气情况下对桥梁进行观察，目的是确保桥梁结构功能正常，使结构能得到及时的养护和紧急处治，对一些重大问题作出报告。定期检测是依靠富有经验的专职桥梁检查工程师，以目视观察为主，辅以必要的工具、常规测量仪器、照相机和其他器材等手段，实地判断病害原因，作出质量状况评分，并估计需要维修的范围及方法，或提出限制交通的建议，是对桥梁结构的质量状况进行定期跟踪的全面检查。特殊检测是因各种特殊原因由专家们依据一定的物理、化学无破损检验手段对桥梁进行的全面察看、测强和测缺，旨在找出损坏的明确原因、程度和范围，分析损坏所造成的后果以及潜在缺陷可能给结构带来的危险。
4桥梁检测的内容
4.1检测要点
桥梁检测通常可以根据桥型确定调查的要点，如梁桥的检查要点有：跨中部位的裂缝、挠度；端部的斜裂缝；主梁连接部位的状况；构件的外观质量等等。拱桥的检查要点有：拱圈拱顶裂缝、墩的位移等，通过外观的检查可以分析判断桥梁病害产生的原因。
4.2检测内容
桥梁从总体上可以分为上部结构、下部结构、附属结构。上部结构在梁式桥中主要是指主梁；下部结构包括桥墩、桥台、基础与承台、桩等；附属结构有桥面铺装、栏杆、伸缩缝等。每个部位都有其自己的受力特征，病害也有一些共性，如果出现的不是常规病害，应当仔细研究找出病因。
桥梁上部结构检测内容包括空心板梁体混凝土强度、空心板梁体混凝土碳化深度和梁体裂缝状况及分布规律等。桥梁下部结构检测内容包括敦台裂缝状况及分布规律和框架桥墩的风化、剥落、开裂、错位、下沉及水平位移或转动等情况。桥面系检测内容包括桥面铺装、人行道、栏杆、排水设施及伸缩缝等。主要从以下几个方面进行检查：蟠面铺装有无裂缝、剥落、洼地积水、坑穴、波浪和鼓包；人行道及缘石有无剥落、破损；栏杆系有无撞击损坏、松动、开裂、下挠、上拱、歪斜及构件混凝土开裂；衙面排水设施有无破损、堵塞和漏水；伸缩缝有无破损，其功能是否正常等等。桥梁支座检测内容包括支座功能是否完好、组件是否完整与清洁；底座、梁底、辊轴混凝土是否碎裂；座板、齿板有无脱焊；有无断裂、错位和脱空现象；橡胶支座的是否老化、变形、失效等等。
4.3检测步骤
首先是桥梁调查与检算，要是资料收集。资料收集涉及的细节很多，如设计资料里面有计算书、设计图纸、修改图纸以及地质资料等等；施工资料里面包括各个阶段的竣工图纸、竣工说明书、材料试验资料及施工记录、竣工验收资料等等；其他养护、维修资料则包括历史上通过的特种车辆、交通量状况、养护维修的资料等。
其次是承载力检算。当对桥梁的整体特性进行了一些了解之后，还应当做一些必要的验算工作。验算的原则是有关技术规范，但需注意的是，有些具体的参数应当以实际桥梁为准，该折减的要进行折减，必要的时候还应当考虑某些有利因素。通过验算，我们可以判断出桥梁结构的安全承载能力是否满足设计要求，评价桥梁的施工质量和营运条件。而对于旧桥，可以挖掘其承载潜能，并可以对不能满足要求的现役桥梁作出加固或重修建议。
5桥梁检测的方法
5.1回弹检测法。回弹法是使用回弹仪来检测混凝土抗压强度的方法。回弹仪是一种机械式的无损检验仪器，由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在一定的关系，而回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在混凝土表面上，其回弹高度（通过回弹仪读得回弹值）与混凝土表面硬度也成一定的比例关系。用回弹法检测混凝土抗压强度的设备简单、操作方便、测试迅速，故在现场直接测定中使用较多。
5.2动力试验法。桥梁检测动载试验是动力测定评价方法的基本测试项目，内容主要是结构动力特性和动载响应的试验与分析，量测的主要部位是结构动力效应最大构件的动应力及动变形的控制截面。一般来说，检测项目主要包括桥梁动力特性模态参数测试(频率、振形、阻尼比)和桥梁动力响应测试(动挠度、动应力、加速度、冲击系数)。桥梁固有频率的测定结构比较简单的，只需结构的一阶频率，结构比较复杂的动力分析，还应考虑第二、第三及更高阶的频率。桥梁固有频率可以直接通过测试系统实测记录的功率谱图上的峰值、时域历程曲线或其自相关图上确定。由基频还可以推算承重结构的动刚度。
冲击系数的测试通常采用测定结构动应变或动挠度的方法。测试前，在梁的跨中(或最大变位、应变处)布置电阻应变片式的位移计或应变计，并通过动态应变仪与电脑相接。试验时，由加载车辆以某一速度从测点驶过，记录其输出应变随时间变化的实时信号。一般情况下，应测试记录多种车速下的输出应变结果，以作分析比较。一般来讲，桥梁在跨径L为30—70m时，车辆与桥梁的自振频率较接近，易产生共振，在单台车作用下的冲击系数特别大；冲击系数随阻尼比的减小而增大，阻尼比越小，冲击系数受桥梁的影响越明显，预应力混凝土梁桥的冲击系数大于同等跨径的钢筋混凝土梁桥，这些在测试中需注意，以便更好地分析冲击系数的测试结果。事实上，实测汽车冲击系数除了与结构本身有关，还与试验车辆的性质、路面平整度、车速有一定关系。车辆荷载本身是一个带有质量的振动系统，当它在桥上行驶时，与桥产生车、桥耦合振动。由于车辆动力特性的复杂性，以及桥梁阻尼的离散性和桥面不平整的随机性，同一座桥梁多次不同的试验，测得的冲击系数也不尽相同。
5.3荷载试验。桥梁动力荷载试验是指采用动力荷载如行驶的汽车荷载或其他动力荷载作用于桥梁结构上，以测出结构的动力特性，从而判断出桥梁结构在动力荷载下受冲击和振动影响的试验。通常采用车辆加载方式，测定梁的应变、挠度和裂缝，根据试验结果与理沦计算值的对比分析，来判断桥梁的实际承载能力。这种荷载试验是非破坏性的，根据试验荷载的作用性质，通常分为静载试验和动载试验，前者反映桥梁在静载作用下的结构工作性能，后者反映桥梁结构的动力性能静载试验。静力荷载试验是将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置．以便能够测试出结构的静应变．静位移以及裂缝等．从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力的试验。一般进行的分析评定工作主要包括对结构工作状况的评定、结构的强度及稳定性、地基与基础、结构的刚度要求、裂缝等。
6结束语
桥梁检测是一项要求相当细致的工作，桥梁检测的方法很多，检测人员不仅要有丰富的实际现场经验，同时还要有坚实的理论基础作为指导。只有把理论和实际充分结合起来，再加上指挥者与各试验人员之间的默契配合，才能做好检测工作并取得满意的数据，做出准确的评估。

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F. 桥梁结构的损伤现代检测与评估

桥梁结构受力性能的现场检测是非常重要的，只有检测数据符合标准才能更好的达到预期效果，每个细节都很关键。中达咨询就桥梁结构受力性能的现场检测和大家说明一下。
1.桥梁现场试验的任务
1.1检验桥梁设计与施工质量。对于—些新建的大中型桥梁或者具有特殊设计的桥梁，在设计施工过程中必然会遇到许多新问题，为保证桥梁建设，在设计施工过程中必然会遇到许多新问题，为保证桥梁建设质量，施工过程中往往要求进行监测。在竣工后—般还要求进行现场荷载试验，并把试验结果作为评定桥梁工程质量优劣的主要技术资料和依据。
1.2判断桥梁结构的实际承载能力。国内许多早年建成的桥梁其设计荷载等级都偏低，难以满足现今交通的需要。为了加固、改建，有必要通过试验确定桥梁的实际承载能力。有时为特殊原因(如超重型车过桥或结构遭意外损伤等)也要用试验方法确定桥梁的承载能力。
1.3验证桥梁结构设计理论和设计方法。桥梁工程中的新结构、新材料和新工艺创新不断，对一些理论问题的深入研究，对某种新方法、新材料的应用实践，往往都需要现场试验的实测数据。
1.4桥梁结构自振特性及结构受动力荷载作用产生的动力反应的测试研究。对一些桥梁在动力荷载作用下的动态反应，大跨径轻柔结构的抗风稳定以及地震区桥梁结构的抗震性能等，都要求通过实测了解桥梁结构的自振特性和动力反应。
2.一些主要桥梁结构体系所需观测的部位
2.1梁桥。
(1)简支梁。主要观测跨中挠度和截面应力(或应变)、支点沉降。附加观测跨径四分点的挠度、支点斜截面应力。
(2)连续梁。主要观测跨中挠度、跨中和支点截面应力(或应变)。附加观测跨径l/4处的挠度和截面应力(或应变)、支点截面转角、支点沉降和支点斜截面应力。
(3)悬臂梁(包括T型钢构的悬臂部分)主要观测悬臂端的挠度和转角、固端根部或支点截面的应力和转角、T型刚构墩身控制截面的应力。附加观测悬臂跨中挠度、牛腿局部应力、墩顶的变位(水平与垂直位移、转角)。
2.2拱桥。主要观测跨中、跨径1/4处的挠度和应力、拱脚截面的应力，附加观测跨径墉处的挠度和应力、拱E建筑控制截面的变位和应力、墩台顶的变位和转角。
2.3刚架桥(包括框架、斜腿刚架和刚架一拱式组合体系)主要观测跨中截面的挠度和应力，结点刚近截面的应力、变位和转角。附加观测柱脚截面的应力、变位和转角，墩台顶的变位和转角。
2.4悬索结构(包括斜拉桥和上承式悬吊桥)主要观测主梁的最大挠度、偏载扭转变位和控制截面应力、索塔顶部的水平位移、拉(吊)索拉力。附加观测钢索和梁连接部位的挠度、塔柱底截面的应力、锚索的拉力。
上述各种桥梁体系的主要部位是一般静载试验必须观测的部位。方案上应画出结构简图，注明测点和测站的位置、测点总数和测站数等。
3.试验过程
3.1静载初读数。静载初读数是指实验正式开始时的零荷载读数，不是准备阶段调试仪器的读数。对于新建桥梁，在初读数之前往往要进行顶压(一般以部分重车在桥上缓行几次)。从初读数开始整个测试系统就开始运作，测量、读数和记录人员进入现场各司其职。
3.2加载。按桥上划定的停车线布置荷载，要安排专人指挥车辆停靠。
3.3稳定后读数。加载后结构的变形和内力需要有—个稳定过程。对不同的结构这一过程的长短都不一样，—般是以控制点的应变值或挠度值稳定为准，只要读数波动值在测试仪器的精度范围以内，就认为结构已处于相列稳定状态，可以测量读数。
3.4卸载读零。—个工况结束，荷载退下桥去。各测点要读回零值，同样要有—个稳定过程。
3.5校核数据。静载试验过程中，主要工况至少要重复1次。试验过程中必须时时关心几个控制点数据的情况，一旦发现问题(数据本身规律差或仪器故障等)要重新加载测试。这种现场数据校核的做法，可以避免实测数据出现大的差错。
4.桥梁现场动载试验
动载试验可以和静载试验连在一起做，也可以单独做。
现场动载试验的一般内容是测定桥梁结构在车辆动力作用下的挠度和应变，所用的仪器较静力试验时多而且复杂—些，测试要求也比静力试验要高。特别是动挠度的测试，除了中小桥梁可搭设固定支架用接触式电测位移计外，对大中型桥梁可以采用光电型挠度测量仪。
动载试验较静载试验的不同之处主要有以下几方面。
4.1仪器调试。所有仪器设备在准备阶段应已调试完毕，要考虑好记录的具体方法。如使用动态电阻应变仪，必须根据估计应变的大小确定增益、标定值范围等，调整记录速度和记录幅值等。如果采用计算机动态数据采集系统直接采样、记存，其增益、标定值等条件没置大同小异。
4.2车辆控制。要控制好车辆上下桥的车速、位置和时间。要协助驾驶员准确控制好行车速度，注意每次上桥的行车路线。对—些大跨度桥梁，还要确定车辆行驶到各个断面时的位置信息。
4.3测试记录。
(1)跑车。跑车测试的目的是判别不同车行速度下桥梁结构的动力响应(如位移或应力的动力增量和时程曲线)，进而可以分析出动力响应与车速之问的关系。给车辆规定各挡车速，要求车辆在桥上保持匀速行进，记录动力响应的全过程。如果跑车速度相当慢，动测仪器记录的过程曲线就是对应测点位置的内力影响线或挠度影响线。
(2)刹车。车辆以一定速度行进，到现定位置突然紧急刹车，记录刹车时的动态增量。
(3)跳车(跨越障碍物)。一般在桥上特征断面位置设置一障碍物，模拟路面不平整(以弓形木板较为理想)。当车辆以不同的车速碾过障碍时，测定结构的动态增量。
上述三种不同的车行情况，可以是单辆车，也可以是多辆车。
4.4做好记录。动载试验中，影响因素比较多，要注意在各种不同工况中抓住主要内容。如要求记录结构动力响应的完整过程时，重点应该是记录信号的完整性；而确定动力增量时，则要求能记录到响应信号的峰值及其附近的部分信号。
5.单片简支梁的检测试验
桥梁工程中用得最多的梁是钢筋混凝土和预应力混凝土的简支梁。单片简支梁试验一般是做静力加载试验。前面关于实桥静载试验的各项准备工作、测试方法等，对单片梁试验一样适用。这里介绍预应力混凝土单片梁试验的—些基本内容。
5.1预应力混凝土梁张拉应力测试。工程技术人员比较关心预应力混凝土梁预应力钢筋张拉施工前后梁体内的应力大小。因为对预应力混凝土梁来说，设计计算与实际施工之间的差异或一致直接关系到梁的预应力质量。实际测试往往取梁预应力张拉的主动端、被动端和跨中等三个断面，以测量张拉前后的应力值。
5.2加载方法。单片梁静力加载通常用反力架配千斤顶设备，在没有反力架设备的地方，也采用其他加载方式。荷载、破坏荷载以及实际测试要求进行，一般原则是荷载级差不宜太大，尤其是预应力混凝土梁开裂前后更要分得细些。
每次加载或卸载的持续时间取决于结构变位达到稳定标准时所需要的时间。要求在前一荷载阶段内结构变位达到稳定后，才能进入下—个荷载阶段。—般做法是，同一级荷载内，小于所用量测仪器的最小分辨值，则认为结构变位达到相列稳定。
5.3抗裂性测试。确定预应力混凝土梁的开裂荷载很重要，实测时可根据下缘钢筋、混凝土的应变读数变化规律来判断。如在梁的下缘混凝土应变与荷载的关系曲线中，由曲线的拐点可确定开裂荷载；在梁的下缘钢筋应力与荷载的关系曲线中，曲线斜率的显着变化所对应的荷载即为开裂荷载。
5.4极限承鞔力测定。正常配筋的钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁的正截面破坏标准以下述两条控制：(1)下缘钢筋拉应力达到屈服强度；(2)上缘混凝土压应力达到极限抗压强度(实际一般做不到)或压应变达到极限压应变。
对于某些受剪压(拉)破坏控制的梁，其极限承载能力的测定标准到目前为止仍不甚明确桥梁结构的损伤现代检测与评估是非常重要的，了解详细数据才能判断是否需要维修保持正常使用，每个细节都很关键。中达咨询就桥梁结构的损伤现代检测与评估和大家说明一下。
近年来,随着交通事业的发展,桥梁的重要性与日俱增,但随着汽车交通量增大、重车交通增加及桥梁所处环境受人为外力及自然灾害的影响,使得现役桥梁劣化程度比较严重。为保证这些桥梁的功能性及安全性,需对其健康状况进行损伤检测及安全评估。
1公路桥梁损伤检测方法
近几十年来,针对不同类型的新旧桥梁损伤和老化现象,国内外桥梁研究人员提出了各种各样的检测方法。大体上说,目前桥梁结构损伤检测分为局部检测法和整体检测法。
1.1局部检测技术
局部检测技术是对结构目标部位进行集中重点的检查,一般以无损检测技术为工具,主要用于探测结构的局部损伤,可较精确地对结构缺陷部位进行定位、探查,甚至定量分析。下面重点介绍下无损检测技术：
传统的无损检测（NondestructiveEvaluation,NDE）技术得到了较大发展,目前已有超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、磁试验、r或x射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等数十种之多。除振动试验分析法以外,多数无损检测技术属于局部检测方法。某些无损检测技术应用桥梁结构上还存在着一些不利因素,如r或x射线检测法只能检测一定厚度范围内的混凝土,对检测空间有一定要求,且有一定的放射性危险;超声检测虽然对钢结构检测效果较好,但对混凝土类各向异性材料的检测不够准确,检测设备成本较高;红外检测法可远距、快速的进行检测诊断,但检测成本较高且对交通流量有影响。局部检测方法需要人工作地毯式搜索,虽较费时费力且可靠性差,但对于量大面广的中小桥梁来说,从技术、经济上考虑,人工检测仍然是一种重要的比较现实的技术管理手段。今后的方向是扩大先进检测技术的应用范围,并积极研究、应用小型的自动化程度较高的检测仪器。传统的检测方法一般可以对桥梁的外观及部分结构特性进行监测,对桥梁局部关键结构构件、节点可以进行较为合理的损伤判断,然而难以全面反映桥梁的整体健康状况,对于桥梁结构的安全程度、剩余寿命难以作出系统的评估。国内外学者普遍认同并致力于研究的无损检测方法是结合系统识别、振动理论、振动测试技术、信号采集等跨学科技术的试验模态分析法。目前,该整体检测技术在一些局部范围内取得了积极的效果。一种比较现实的损伤检测测方法可能是综合整体损伤定位与局部细化检测两种手段的技术。
1.2整体检测技术
1.2.1整体检测是从全局上把握整个结构的实际工作状态,可连续或间隔地检查结构安全状态,并可用来指导对损伤可疑部位进行定位和损伤程度评估,提高检测效率。整体检测方法可分为静态检测方法和动态检测方法。
1）静态检测方法是在桥梁停止使用的状态下对桥梁进行静
载试验,量测与桥梁结构性能相关的静力参数,如桥梁在静载下的变形、挠度、应变、裂缝等。通过分析这些参数,可直接判定全桥静承载能力,并得出结构的强度、刚度及抗裂性能。
2）动态检测方法（基于振动的测试识别方法）是对桥梁结构
进行动力荷载试验,利用结构的动力性能是判断桥梁运营状况和承载力的依据。该方法是对待测结构系统进行激励,通过振动测试、数据采集、信号分析与处理,由系统的输入和输出确定结构的力学特性,根据结构系统的动力特性来识别损伤。
1.2.2整体检测技术的现状
对于特殊、重要的大跨度桥梁,近年来人们致力于整体损伤诊断与评估方法的研究。实时监测与故障诊断技术在发达国家的航空航天、军工、机械行业中已得到了广泛应用,许多技术已十分成熟。然而由于大型土木工程结构和材料的复杂性、特殊性,从直接仿照机械振动模态技术出发,笼统的采用单一动力参数指标去评估整个结构的状态是不合适的。同时,在机械、航空航天行业得到成熟应用的其它技术如传感器的优化布置、结构动力指纹变化的识别,应用于土木工程结构,特别是桥梁结构时都还存在着很多难题。
桥梁结构整体健康监测系统的研究有望改变过去不能及时发现结构故障的被动局面,可以及时地了解结构的整体工作状态,是以后的发展方向之一。然而,这涉及到3个方面的工作:a工作参数的采集;b工作参数的识别加工得到桥梁工作状态信息;c根据工作状态信息给出桥梁健康状况评估。
目前的工作多集中于前者,后两项工作仍然处于理论与实践探索阶段,总体来讲,难度仍然很大。
1）传感器的优化布置问题结构损伤检测首先涉及到信号采集技术。在结构损伤检测研究与实践中,传感器是个研究重点。大型桥梁结构监测系统,一般包括多种类型和众多数目的传感器,如香港青马大桥上设立的永久性健康监测系统,包括700多个风速仪、加速度仪、应变仪、位移仪、温度仪、水平仪、车载车速仪。众多的传感器形成了传感器群,从而带来了传感器优化布置方面的研究。结构中传感器的数量和位置对模型参数估计的质量和偏差有重要影响,然而,获得结构完整的模态数据对于桥梁这样的大型结构是不可能的,测量只能得到所有自由度中的一部分模态,而且,这一过程不可避免的会引入误差和导致损伤检测难度加大。因此,在考虑成本代价的影响下,确定传感器的类型、数量、位置等布置的最优化或接近最优化,以从有限数量的传感器系统中实现信息的最优采集是损伤检测的首要关键环节。目前已经提出了一些优化算法,如MAC矩阵非对角元最小化准则、遗传算法等。清华大学土木系采用广义遗传算法对香港青马大桥传感器群最优布点进行了优化设计（1997）,经过实践检验证明该算法是可行的,并且可以获得全局最优化或接近最优化。
2）桥梁损伤识别方法
a动力指纹法
动力指纹法是通过分析与结构动力特性相关的动力指纹的变化来判断结构的真实状况。通常用到的动力指纹有:频率、振型、模态曲率、应变模态、传递函数、功率谱、模态保证准则（MAC）、坐标模态保证准则（COMAC）、能量传递比（ETR）等。使用单一测试动力特征的方法有频率比法、振型差法、应变模态法、曲率模态法等;使用多个测试动力特征的方法有柔度差阵、刚度差阵、均载变形-曲率法、能量损伤指纹、能量商差指纹等;使用其它测试响应的方法如FRF波形指纹法,包括WCC、ATM、SAC等几个指针。大量的模型和实际结构试验表明:结构频率实测较准,但它对局部损伤不敏感;振型尤其是较高阶振型对局部刚度变化很敏感,但却很难精确测量。MAC、COMAC等依赖于振型的动力指纹都存在类似的问题,而模态曲率、应变模态则在低幅值振动测试中变化量级过小而难以起到有效的判别作用。某些指标如ETR、单元模态应变能可以较有效的确定损伤位置或发展,然而这些指标对噪声比较敏感,容易湮没于噪声中。目前已有的研究表明,动力指纹法对实验室内的简单模型结构而言是成功的,应用于实际的结构上结果还不太理想。可以说,到目前为止,动力参数法对结构损伤识别的能力仍然十分有限。动力指纹法的成功应用或许需要依赖于寻找新的综合性损伤指标及试验技术的发展。
b模型修正法
模型修正法主要利用直接或间接测得的资料通过条件优化约束,不断的修正结构模型的刚度分布,从而得到结构刚度变化的信息,实现结构的损伤判别与定位。用于无损评估的有限元模型修正方法包括模态柔度法、最优矩阵修正法、灵敏度矩阵修正法、特征结构分配法、测量刚度改变法和综合模态参数法。由于技术上的原因,通常只有结构的一些识别较好的低阶模态被用于有限元模型修正。然而事实是,只有对应于高阶频率的模态对结构的损伤定位是敏感的,低阶模态对确定损伤位置并无明显贡献,反而增加了计算工作量。这种方法的缺陷在于测试不可能得到结构的完整模态集且测量中的信噪比较低,因而由测试数据难以给出足够的修正信息,导致了解的不惟一性。
c人工神经网络法
Rajagopalan等人（1996）论述了在无损检测与评估领域中人工智能（AI）的两个应用途径。他们认为AI中基于知识的系统（KBS）和人工神经网络（ANN）可以合适地应用于NDE中。人工神经网络是在研究神经网络中对人脑神经网络的某种简化、抽象和模拟。神经网络具有集体运算能力、自适应的学习能力、还有较强的容错性、鲁棒性,能进行联想、综合和推广。
有研究者认为,传统的损伤评估算法基于精确的数学建模,而对于复杂结构的性能尚未达到精确理解的程度;而神经网络法可以保存结构损伤与未损模式,并可进行自学习,进行对比分析就可辨识损伤。
近年来,人工神经网络已在滤波、谱估计、信号检测、系统辨识、模式识别等方面得到了成功的应用。神经网络识别法可以解决传统模式识别中的高噪音干扰和模式损失等缺点。利用人工神经网络法,结合小波分析技术,可对桥梁监测信号进行预处理和损伤特征提取;由于桥梁结构损伤检测得到的测试数据的不完备性,神经网络法可以利用有限的数据训练,用不完备的数据识别在无数学模型的情况下可以较好的解决非线性和不确定性引起系统的辨识问题。目前应用于结构损伤识别的有基于误差反向传播算法的神经网络（BP）、径向基函数神经网络（RBF）、自组织神经网络（ART）等。人工神经网络法的主要局限性在于训练数据集的获取,其准确性在很大程度上取决于训练数据集的完备程度。
3）环境激励下的系统响应识别
结构振动测试中的激振技术可以采用激振设备或其它激振手段如发射火箭、爆炸、人工地震等等。在桥梁结构中采用专用激振设备或人工激振往往需要关闭交通或是引起结构损伤,采用重型激振设备往往也会增加系统识别的成本。而利用作用于桥梁结构上的车辆、行人、风及其组合等自然环境激励进行结构系统识别则具有很多优点:不需打断交通流,无需布置贵重设备,且方便省时。
环境激励输入实际上是无法确切知道的,因此环境激励系统识别是只知信号输出而不知信号输入的系统识别法,这是对传统的系统识别法的一个挑战。然而,环境激励响应一般振动幅值小、随机性强、易受噪声影响、数据量大,需要一些特殊的识别技术。国外学者基于不同用途提出的识别方法有:基于功率谱密度的峰值法、基于离散时间数据的ARMA模型、自然激励技术、随机子空间法等。任伟新对频域识别的峰值法（PP）和时域识别的随机子空间法（SSI）进行了比较,并针对一幢15层高的钢筋混凝土建筑和一座钢拱桥进行了应用分析,结果表明:PP法具有简单、快捷、实用的优点,但结构阻尼无法识别,且振型识别精度不高;而SSI法计算工作量大,但识别质量较高;由此建议现场试验时用PP检查数据并初步识别结构的动力特性,然后再用SSI法做进一步分析以确保结果的正确性。
4）专家系统
结构的损伤诊断与评估不仅需要深厚的理论基础,而且需要丰富的专家经验。基于知识的专家系统汇集了专家们的知识,突破时域限制,使损伤诊断与评估逐渐走向智能化、自动化。目前,在桥梁损伤评价与维修对策中已有应用和开发专家系统的尝试。专家系统一般都融合了模糊理论,以适应处理不确定性信息的能力。由于专家系统是基于符号的推理系统,具备解释功能,但获取知识困难,而人工神经网络具备学习能力,但不具备解释能力,将专家系统和人工神经网络结合起来建立结构损伤智能诊断系统显现出了良好的发展前景。
2桥梁结构安全评估与寿命预测
桥梁结构从正常到不正常的发展,导致缺陷发生的过程称为裂化过程或损伤过程。损伤检测的目的是为了对桥梁进行客观的评价,以此来指导车辆通行,为桥梁维护、合理有效的加固提供科学依据,并为桥梁发展趋势及剩余寿命进行合理预测。
2.1桥梁结构的安全评估
桥梁安全评估分初步评估和详细评估两个层次。初步评估可快速筛选出大量桥梁的安全性程度,再由主管部门配合该桥梁的重要性程度,决定是否需要进行详细评估。
1）初步评估。
根据影响桥梁耐震、耐荷及耐冲刷能力的项目,以填表方式评定各项目的分数,再综合获得整体分数,据以判定受评价桥梁耐震、耐荷及耐冲刷能力是否足够或有疑虑或不足。
2）详细评估。
根据桥梁实际现有情况,配合最新相关设计规范资料,经详细结构分析后计算桥梁耐震及耐荷能力。经详细评估后显示安全性不足的桥梁,应立即进行补强工作,且桥梁安全评估所获得的信息,应当作补强工作的重要参考依据。
2.2寿命预测
桥梁结构的使用寿命或耐久年限,是指在役桥梁在正常使用和正常维护条件下,仍然具有其预定使用功能的时间。在进行寿命预测之前,首先必须明确结构的预定功能是什么,如何判断结构的功能失效,即极限状态的定义,这是结构寿命预测与剩余寿命评估的关键。桥梁结构的使用寿命与材料性能、细部构造、使用状态、劣化机理等许多因素有关,且诸多因素相互作用很难量化。现在有各类预测方法,目前的常用方法有经验预测法、数学模型预测法及寿命预测随机法。
3.结语
桥梁结构损伤检测与评估涉及到结构、通讯、计算机、管理科学等多个学科领域,系统论、信息论、控制论、非线性科学等最新技术都在其中有广泛应用。总体上说,仍然处于初步探索阶段。随着各学科的进一步交叉与同步发展,相信桥梁结构的健康监测与评估这一门新兴的科学将会得到较大的发展。桥梁的长期实时或定时在线自动监测、健康状况评估（包括特大自然或人为灾害后的快速评估）、交通管理与维修决策融为一体的综合性决策系统也会尽快实现。
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G. 如何检测桥梁的应力

测量桥梁应力的内容和方法

桥梁检测通常可以根据桥型确定调查的要点，如梁桥的检查要点有：跨中部位的裂缝、挠度；端部的斜裂缝；主梁连接部位的状况；构件的外观质量等等，拱桥的检查要点有：拱圈拱顶裂缝、墩的位移等，通过外观的检查可以分析判断桥梁病害产生的原因。

桥梁从总体上可以分为上部结构、下部结构、附属结构。上部结构在梁式桥中主要是指主梁；下部结构包括桥墩、桥台、基础与承台、桩等；附属结构有桥面铺装、栏杆、伸缩缝等，每个部位都有其自己的受力特征，病害也有一些共性，如果出现的不是常规病害，应当仔细研究找出病因。

桥梁上部结构检测内容包括空心板梁体混凝土强度、空心板梁体混凝土碳化深度和梁体裂缝状况及分布规律等，桥梁下部结构检测内容包括敦台裂缝状况及分布规律和框架桥墩的风化、剥落、开裂、错位、下沉及水平位移或转动等情况。

桥面系检测内容包括桥面铺装、人行道、栏杆、排水设施及伸缩缝等，主要从以下几个方面进行检查：蟠面铺装有无裂缝、剥落、洼地积水、坑穴、波浪和鼓包；人行道及缘石有无剥落、破损；栏杆系有无撞击损坏、松动、开裂、下挠、上拱、歪斜及构件混凝土开裂。

桥梁支座检测内容包括支座功能是否完好、组件是否完整与清洁；底座、梁底、辊轴混凝土是否碎裂；座板、齿板有无脱焊；有无断裂、错位和脱空现象；橡胶支座的是否老化、变形、失效等等。

首先是桥梁调查与检算，要是资料收集，资料收集涉及的细节很多，如设计资料里面有计算书、设计图纸、修改图纸以及地质资料等等；施工资料里面包括各个阶段的竣工图纸、竣工说明书、材料试验资料及施工记录、竣工验收资料等等；其他养护、维修资料则包括历史上通过的特种车辆、交通量状况、养护维修的资料等。

其次是承载力检算，当对桥梁的整体特性进行了一些了解之后，还应当做一些必要的验算工作，验算的原则是有关技术规范，但需注意的是，有些具体的参数应当以实际桥梁为准，该折减的要进行折减，必要的时候还应当考虑某些有利因素。

通过验算，我们可以判断出桥梁结构的承载能力是否满足设计要求，评价桥梁的施工质量和营运条件，而对于旧桥，可以挖掘其承载潜能，并可以对不能满足要求的现役桥梁作出加固或重修建议。

回弹法是使用回弹仪来检测混凝土抗压强度的方法，回弹仪是一种机械式的无损检验仪器，回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在混凝土表面上，其回弹高度(通过回弹仪读得回弹值)与混凝土表面硬度也成一定的比例关系，用回弹法检测混凝土抗压强度的设备简单、操作方便、测试迅速，故在现场直接测定中使用较多。

桥梁检测动载试验是动力测定评价方法的基本测试项目，内容主要是结构动力特性和动载响应的试验与分析，量测的主要部位是结构动力效应构件的动应力及动变形的控制截面，一般来说，检测项目主要包括桥梁动力特性模态参数测试(频率、振形、阻尼比)和桥梁动力响应测试(动挠度、动应力、加速度、冲击系数)。

桥梁固有频率的测定结构比较简单的，只需结构的一阶频率，结构比较复杂的动力分析，还应考虑第二、第三及更高阶的频率，桥梁固有频率可以直接通过测试系统实测记录的功率谱图上的峰值、时域历程曲线或其自相关图上确定，由基频还可以推算承重结构的动刚度。

冲击系数的测试通常采用测定结构动应变或动挠度的方法，测试前，在梁的跨中(或变位、应变处)布置电阻应变片式的位移计或应变计，并通过动态应变仪与电脑相接，试验时，由加载车辆以某一速度从测点驶过，记录其输出应变随时间变化的实时信号。

一般情况下，应测试记录多种车速下的输出应变结果，以作分析比较，一般来讲，桥梁在跨径L为30一70m时，车辆与桥梁的自振频率较接近，易产生共振，在单台车作用下的冲击系数特别大；冲击系数随阻尼比的减小而增大，阻尼比越小，冲击系数受桥梁的影响越明显。

预应力混凝土梁桥的冲击系数大于同等跨径的钢筋混凝土梁桥，这些在测试中需注意，以便更好地分析冲击系数的测试结果。

事实上，实测汽车冲击系数除了与结构本身有关，还与试验车辆的性质、路面平整度、车速有一定关系，车辆荷载本身是一个带有质量的振动系统，当它在桥上行驶时，与桥产生车、桥耦合振动，由于车辆动力特性的复杂性，以及桥梁阻尼的离散性和桥面不平整的随机性，同一座桥梁多次不同的试验，测得的冲击系数也不尽相同。

桥梁动力荷载试验是指采用动力荷载如行驶的汽车荷载或其他动力荷载作用于桥梁结构上，以测出结构的动力特性，从而判断出桥梁结构在动力荷载下受冲击和振动影响的试验，通常采用车辆加载方式，测定梁的应变、挠度和裂缝，根据试验结果与理沦计算值的对比分析，来判断桥梁的实际承载能力。

这种荷载试验是非破坏性的，根据试验荷载的作用性质，通常分为静载试验和动载试验，前者反映桥梁在静载作用下的结构工作性能，后者反映桥梁结构的动力性能静载试验，静力荷载试验是将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置，以便能够测试出结构的静应变，静位移以及裂缝等。

一般进行的分析评定工作主要包括对结构工作状况的评定、结构的强度及稳定性、地基与基础、结构的刚度要求、裂缝等。