1.橋梁現場試驗的任務
1.1檢查橋梁設計和施工質量。對於壹些新建的大中型橋梁或特殊設計的橋梁，在設計和施工過程中不可避免地會遇到許多新問題。為了保證橋梁建設，在設計和施工過程中不可避免地會遇到許多新問題。為了保證橋梁施工質量，在施工過程中經常需要進行監控。竣工後壹般要進行現場荷載試驗，試驗結果作為評定橋梁工程質量的主要技術數據和依據。
1.2來判斷橋梁結構的實際承載力。我國早年修建的許多橋梁設計荷載水平較低，難以滿足當今交通的需要。為了加固改造，需要通過試驗來確定橋梁的實際承載能力。有時，由於特殊原因(如超重型車輛過橋或結構意外損壞等。)，橋梁的承載力應通過試驗方法確定。
1.3驗證了橋梁結構的設計理論和方法。橋梁工程中的新結構、新材料、新工藝不斷創新。壹些理論問題的深入研究和壹種新方法、新材料的應用實踐，往往需要來自現場試驗的實測數據。
橋梁結構自振特性及動荷載下結構動力響應的試驗研究。對於壹些橋梁在動荷載作用下的動力響應、大跨度柔性結構的抗風穩定性以及地震區橋梁結構的抗震性能，需要通過實測了解橋梁結構的自振特性和動力響應。
2.需要觀察壹些主要的橋梁結構系統。
2.1梁橋。
(1)簡支梁。主要觀測跨中撓度、截面應力(或應變)和支點沈降。另外觀測跨度四分之壹撓度、支點斜截面應力。
(2)連續梁。主要觀察跨中撓度、跨中和支點截面應力(或應變)。在l/4跨度處附加觀測撓度和截面應力(或應變)、支點截面角、支點沈降和支點斜截面應力。
(3)懸臂梁(包括T型鋼結構的懸臂部分)主要觀測懸臂端的撓度和轉角，固定端根部或支點截面的應力和轉角，T型剛構橋墩控制截面的應力。另外觀測懸臂跨中撓度、支架局部應力、墩頂位移(水平和垂直位移、轉角)。
2.2拱橋。主要觀測跨中和跨度1/4處的撓度和應力，拱腳段的應力，另外觀測跨度處的撓度和應力，拱E樓控制段的撓度和應力，墩頂的位移和轉角。
2.3剛構橋(包括框架、斜腿剛架和剛架-拱組合體系)主要觀測跨中截面的撓度和應力，以及剛好靠近節點的截面的應力、位移和轉角。另外觀測柱腳截面應力、位移和轉角、墩頂位移和轉角。
2.4懸索結構(包括斜拉橋和橋面懸索橋)主要觀測主梁的最大撓度、偏心荷載下的扭轉位移和控制截面的應力、索塔頂部的水平位移和索力。補充觀測鋼索與橫梁連接處的撓度、塔柱底部截面的應力和錨索的拉力。
上述橋梁系統的主要部分是壹般靜載試驗中必須觀察的部分。應在方案上畫出結構示意圖，標明測點的位置、總數和數量。
3.測試過程
3.1靜載荷初始讀數。靜載荷初始讀數是指實驗開始時的空載讀數，而不是準備階段調試儀器的讀數。對於新建的橋梁，初讀前往往需要頂進(壹般壹些重型車輛在橋上減速幾次)。從最初的讀數開始，整個測試系統開始運行，測、讀、錄人員進場履行職責。
3.2裝載。按照橋上劃定的停車線安排載重，安排專人指揮車輛停放。
3.3穩定後的讀數。結構受力後的變形和內力需要壹個穩定的過程。這個過程的長短對於不同的結構是不壹樣的，壹般是以控制點的應變值或撓度值的穩定性為依據。只要讀數波動值在測試儀器的精度範圍內，就認為該結構處於逐相穩定狀態，可以測量讀數。
3.4卸載讀數零點。在壹個工作狀態結束時，載荷從橋上落下。每個測點都要回讀零值，也要有壹個穩定的過程。
3.5檢查數據。在靜載荷試驗期間，主要工作條件應至少重復1次。在測試過程中，我們必須時刻關註幾個控制點的數據，壹旦出現問題(數據規則不佳或儀器故障等)就重新加載測試。)都找到了。這種現場數據檢查的方法可以避免測量數據中的大誤差。
4.橋梁現場動載試驗
動態負載測試可以與靜態負載測試壹起進行，也可以單獨進行。
現場動載試驗的壹般內容是測量橋梁結構在車輛動力作用下的撓度和應變。使用的儀器比靜力試驗用的儀器越來越復雜，試驗要求也比靜力試驗高。特別是對於動態彎沈測試，除了接觸式電位移計用於中小型橋梁的固定支架外，光電彎沈計還可用於大中型橋梁。
動載試驗和靜載試驗的區別主要有以下幾點。
4.1儀器調試。所有的儀器設備在準備階段應該都已經調試好了，具體的記錄方法還要考慮。如果使用動態電阻應變儀，必須根據估計的應變確定增益和校準範圍，並且必須調整記錄速度和振幅。如果用計算機動態數據采集系統直接采樣存儲，增益、標定值等條件相差不大。
4.2車輛控制。需要控制車輛上、下橋的速度、位置和時間。需要輔助駕駛員準確控制行駛速度，每次在橋上註意行駛路線。對於壹些大跨度橋梁，還需要確定車輛行駛到各個路段時的位置信息。
4.3測試記錄。
(1)跑車。跑車試驗的目的是判斷橋梁結構在不同車速下的動力響應(如位移或應力的動力增量和時程曲線)，進而分析動力響應與車速的關系。為車輛指定各檔速度，要求車輛在橋上勻速行駛，記錄動態響應全過程。如果跑車速度相當慢，動態測量儀記錄的過程曲線就是測點位置對應的內力影響線或撓度影響線。
(2)剎車。車輛以壹定速度行駛時，在當前位置突然剎車，記錄剎車時的動態增量。
(3)跳躍(跨越障礙)。壹般在橋上特征路段的位置設置壹個障礙物，模擬路面的凹凸不平(弓形木板比較理想)。當車輛以不同速度駛過障礙物時，測量結構的動態增量。
以上三種不同的車行情況，可以是單車，也可以是多車。
4.4做好記錄。在動載試驗中，影響因素很多，要註意掌握各種工況下的主要內容。如果要求記錄結構動力響應的全過程，重點應放在記錄信號的完整性上；在確定功率增量時，需要記錄響應信號的峰值及其附近的壹些信號。
5.單根簡支梁的檢測試驗
橋梁工程中應用最廣泛的梁是鋼筋混凝土簡支梁和預應力混凝土簡支梁。單根簡支梁的試驗壹般是靜載試驗。實橋靜載試驗的前期準備和試驗方法同樣適用於單梁試驗。本文介紹了預應力混凝土單梁試驗的壹些基本內容。
5.1預應力混凝土梁的拉應力試驗。工程技術人員更關心預應力鋼筋張拉施工前後預應力混凝土梁中的應力。因為對於預應力混凝土梁，設計計算與實際施工的差異或壹致性直接關系到梁的預應力質量。在實際測試中，常取預應力梁的主動端、被動端和跨中測量張拉前後的應力值。
5.2裝載方法。單梁靜力加載通常采用帶千斤頂設備的反力架，在沒有反力架設備的地方也采用其他加載方式。荷載、破壞荷載和實際試驗要求，總的原則是荷載等級差不宜過大，尤其是預應力混凝土梁開裂前後。
每次加載或卸載的持續時間取決於結構位移達到穩定性標準所需的時間。要求上壹個荷載階段的結構位移穩定後才能進入下壹個荷載階段。—壹般來說，如果測量儀器的最小分辨率小於同等級荷載，則認為結構位移在相位上是穩定的。
5.3抗裂性試驗。確定預應力混凝土梁的開裂荷載非常重要，可以根據下邊緣鋼筋和混凝土應變讀數的變化規律來判斷。例如，在梁下邊緣混凝土應變與荷載的關系曲線中，可以通過曲線的拐點來確定開裂荷載；在梁下緣鋼筋應力與荷載的關系曲線中，曲線斜率顯著變化對應的荷載為開裂荷載。
5.4極限承載力的確定。鋼筋混凝土梁和普通配筋預應力混凝土梁的正截面破壞準則控制為:(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(實際中壹般不可能)或壓應變達到極限壓應變。
對於壹些受剪壓(拉)破壞控制的梁，其極限承載力的確定標準至今仍不明確。對橋梁結構的損傷進行檢測和評估在現代非常重要。了解詳細的數據可以判斷是否有必要維持正常使用，每壹個細節都至關重要。仲達咨詢將為您講解橋梁結構損傷的現代檢測與評估。
近年來，隨著交通運輸的發展，橋梁的重要性與日俱增。然而，隨著汽車交通量、重型車輛交通量的增加以及人類外力和自然災害對橋梁環境的影響，既有橋梁的劣化更加嚴重。為了保證這些橋梁的功能性和安全性，有必要對其健康狀況進行損傷檢測和安全評估。
1公路橋的損傷檢測方法
近幾十年來，國內外橋梁研究者針對新舊橋梁不同類型的損傷和老化提出了各種檢測方法。壹般來說，橋梁結構的損傷檢測分為局部檢測法和整體檢測法。
1.1本地檢測技術
局部檢測技術是將檢測的重點放在結構的目標部位。壹般采用無損檢測技術作為檢測結構局部損傷的工具，可以準確定位、探查甚至定量分析結構缺陷。下面重點介紹無損檢測技術:
傳統的無損評價(NDE)技術有了很大的發展。目前有超聲波檢測、紅外檢測、聲發射、自然電位檢測、沖擊回波檢測、磁性檢測、R或X射線檢測、光學幹涉、脈沖雷達、振動測試分析等幾十種。除振動試驗分析外，大多數無損檢測技術都屬於局部檢測方法。壹些無損檢測技術在橋梁結構中的應用還存在壹些不利因素。比如R或X射線檢測只能檢測壹定厚度範圍內的混凝土，對檢測空間有壹定要求，有壹定的放射性風險；超聲波檢測雖然對鋼結構有很好的效果，但對混凝土等各向異性材料的檢測不夠準確，檢測設備成本高。紅外檢測法可以遠程快速檢測和診斷，但檢測成本高，對交通流量有影響。局部檢查法需要人在地毯上搜索，費時費力，可靠性差。但是，對於大量的中小型橋梁來說，從技術和經濟上考慮，人工檢測仍然是壹種重要而現實的技術管理手段。未來的方向是擴大先進檢測技術的應用範圍，積極研究和應用自動化程度高的小型檢測儀器。傳統的檢測方法壹般能監測到橋梁的外觀和壹些結構特征，並能合理判斷橋梁局部關鍵結構構件和節點的損傷情況。然而，很難全面反映橋梁的整體健康狀況，對橋梁結構的安全度和剩余壽命做出系統的評估。國內外學者普遍認同並致力於無損檢測方法的研究，即結合系統辨識、振動理論、振動測試技術、信號采集等跨學科技術的實驗模態分析。目前，整個探測技術已經在壹些局部地區取得了積極的成果。更現實的損傷檢測方法可能是將整體損傷定位和局部細化檢測相結合的技術。
1.2積分檢測技術
1.2.1整體檢查是從整體上把握整個結構的實際工作狀態，可以連續或間歇地檢查結構的安全狀態，並可用於指導疑似損傷部位的定位和損傷程度評估，從而提高檢查效率。整個檢測方法可分為靜態檢測方法和動態檢測方法。
1)靜力檢測法是在橋梁停運時對其進行靜力檢測。
荷載試驗，測量與橋梁結構性能相關的靜力參數，如橋梁在靜荷載作用下的變形、撓度、應變、裂縫等。通過分析這些參數，可以直接判斷全橋的靜力承載能力，從而得到結構的強度、剛度和抗裂性。
2)采用動力檢測法(基於振動的測試識別法)對橋梁結構進行檢測。
動荷載試驗和結構的動力性能是判斷橋梁運行狀態和承載能力的依據。方法是對被測結構系統進行激勵，通過振動測試、數據采集、信號分析和處理，由系統的輸入輸出確定結構的力學特性，根據結構系統的動力特性識別損傷。
1.2.2積分檢測技術現狀
對於特殊而重要的大跨度橋梁，近年來人們致力於整體損傷診斷和評估方法的研究。實時監測和故障診斷技術在發達國家的航空航天、軍事和機械行業已經得到了廣泛的應用，很多技術已經非常成熟。但是，由於大型土木工程結構和材料的復雜性和特殊性，模仿機械振動模態技術，用單壹的動力參數指標直接評價整個結構的狀態是不合適的。與此同時，傳感器的優化布置、結構動態指紋變化的識別等其他技術應用於土木工程結構，尤其是橋梁結構時，仍然存在很多問題。
橋梁結構整體健康監測系統的研究有望改變以往不能及時發現結構故障的被動局面，及時了解結構的整體工作狀態，是未來的發展方向之壹。不過這涉及到三個方面:A、工作參數的采集；b .對工作參數進行識別和處理，得到橋梁的工作狀態信息；根據工作狀態信息，給出橋梁健康狀態評估。
目前，大部分工作集中在前者，而後兩者仍處於理論和實踐探索階段。總的來說還是很難的。
1)傳感器的最優布置結構損傷檢測首先涉及信號采集技術。在結構損傷檢測的研究和實踐中，傳感器是壹個研究熱點。大型橋梁結構監測系統壹般包括各種類型和大量的傳感器，如設置在香港青馬大橋上的永久健康監測系統，包括700多個風速表、加速度計、應變計、位移計、溫度計、水準儀和車速表。大量的傳感器組成壹個傳感器群，這就帶來了傳感器優化布置的研究。結構中傳感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。但是對於橋梁這樣的大型結構，不可能獲得結構的完整模態數據，只能通過測量獲得所有自由度的壹部分模態。此外，這壹過程將不可避免地引入誤差，並使損傷檢測更加困難。因此，考慮到成本的影響，確定傳感器類型、數量和位置的最優或近似最優，以實現有限數量傳感器系統信息的最優采集，是損傷檢測的第壹個關鍵環節。目前已經提出了壹些優化算法，如MAC矩陣非對角元素最小準則、遺傳算法等。清華大學穆圖系利用廣義遺傳算法(1997)對青馬大橋傳感器群的最優位置進行了優化。實踐證明，該算法是可行的，可以獲得全局最優或近似最優。
2)橋梁損傷識別方法
壹種動態指紋方法
動態指紋法是通過分析與結構動力特性相關的動態指紋的變化來判斷結構的真實狀態。常用的動態指紋包括頻率、振型、模態曲率、應變模態、傳遞函數、功率譜、模態保證準則(MAC)、坐標模態保證準則(COMAC)、能量傳遞比(ETR)等。利用單項測試動態特性的方法有頻率比法、模態差法、應變模態法、曲率模態法等。測試動力特性的方法有多種，如柔度差矩陣、剛度差矩陣、均布載荷變形-曲率法、能量損傷指紋、能量商差指紋等。使用其他方法來測試響應，如FRF波形指紋，包括WCC，ATM，SAC和其他指針。大量的模型和實際結構試驗表明，測量的結構頻率是準確的，但對局部損傷不敏感；模態形狀，尤其是高階模態，對局部剛度變化很敏感，但很難精確測量。MAC、COMAC等振動相關的動態指紋都存在類似的問題，而模態曲率和應變模態太小，在低幅振動測試中無法有效區分。壹些指標，如ETR和模態應變能，可以有效地確定損傷的位置或發展。然而，這些指標對噪聲非常敏感，容易被噪聲淹沒。目前，已有的研究表明，動態指紋法對於實驗室中簡單的模型結構是成功的，但應用於實際結構時，結果並不理想。可以說，動力參數法識別結構損傷的能力到目前為止還是非常有限的。動態指紋技術的成功應用可能依賴於新的綜合損傷指標的研究和測試技術的發展。
b模型校正方法
模型修正方法主要是利用直接或間接測得的數據，通過條件優化約束不斷修正結構模型的剛度分布，從而獲得結構剛度變化的信息，實現結構的損傷識別和定位。無損評價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、特征結構配置法、實測剛度變化法和綜合模態參數法。由於技術原因，通常只有結構的壹些低階模態用於有限元模型修正。但事實是，只有較高頻率對應的模態對結構的損傷位置敏感，低階模態對確定損傷位置沒有明顯貢獻，反而增加了計算工作量。這種方法的缺點是無法得到結構的完整模態集，測量中的信噪比較低，難以從試驗數據中給出足夠的修正信息，導致解的唯壹性。
人工神經網絡方法
Rajagopalan等人(1996)討論了人工智能(AI)在無損檢測與評估領域的兩種應用方式。他們認為KBS和安在艾可以適當地應用於NDE。人工神經網絡是神經網絡研究中對人腦神經網絡的簡化、抽象和模擬。神經網絡具有集體計算能力、自適應學習能力、很強的容錯性和魯棒性，可以聯想、綜合和推廣。
壹些研究者認為，傳統的損傷評估算法是基於精確的數學建模，但對復雜結構的性能還沒有達到準確理解的程度；神經網絡方法可以保存結構的損傷和未損傷模態，並且可以自學習，通過對比分析可以識別損傷。
近年來，人工神經網絡已成功地應用於濾波、譜估計、信號檢測、系統辨識和模式識別等領域。神經網絡識別方法可以解決傳統模式識別中高噪聲幹擾和模式丟失的缺點。利用人工神經網絡方法和小波分析技術，對橋梁監測信號進行預處理，提取損傷特征。由於橋梁結構損傷檢測獲得的測試數據的不完全性，神經網絡方法可以利用有限的數據進行訓練，用不完全數據進行識別，可以較好地解決沒有數學模型的非線性和不確定性帶來的系統識別問題。目前，基於誤差反向傳播的神經網絡(BP)、徑向基函數神經網絡(RBF)和自組織神經網絡(ART)被應用於結構損傷識別。人工神經網絡方法的主要局限性在於訓練數據集的獲取，其準確性很大程度上取決於訓練數據集的完備性。
3)環境激勵下的系統響應識別
結構振動測試中的激勵技術可以采用發射火箭、爆炸、人工地震等激勵設備或其他激勵手段。在橋梁結構中使用專用激振設備或人工激振往往需要封閉交通或造成結構破壞，而使用重型激振設備往往會增加系統識別的成本。而利用作用在橋梁結構上的車輛、行人、風及其組合等自然環境激勵來識別結構體系有很多優點:不需要中斷交通流，不需要布置昂貴的設備，方便省時。
實際上，環境激勵的輸入是無法精確知道的，所以環境激勵系統的辨識是壹種只知道信號輸出而不知道信號輸入的系統辨識方法，這是對傳統系統辨識方法的挑戰。而環境激勵響應壹般振幅小、隨機、易受噪聲影響、數據量大，需要壹些特殊的識別技術。國外學者針對不同目的提出的識別方法有: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。任偉新比較了頻域的峰值法和時域的隨機子空間法，並將其應用於15層鋼筋混凝土建築和壹座鋼拱橋。結果表明，PP法具有簡單、快速、實用的優點，但不能識別結構阻尼，模態識別精度不高。而SSI方法計算量大，但識別質量高；因此，建議先用PP對數據進行校核，識別結構的動力特性，再用SSI方法進行進壹步分析，以保證結果的正確性。
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，還需要豐富的專家經驗。基於知識的專家系統匯集了專家的知識，突破了時域的限制，使損傷診斷與評估逐步走向智能化和自動化。目前，已有專家系統在橋梁損傷評估和維修對策中的應用和開發的嘗試。專家系統壹般集成模糊理論以適應處理不確定信息的能力。因為專家系統是基於符號的推理系統，具有解釋功能，但知識獲取困難，而人工神經網絡具有學習能力，但不具有解釋能力。將專家系統與人工神經網絡相結合，建立結構損傷智能診斷系統，顯示出良好的發展前景。
2橋梁結構安全性評估和壽命預測
橋梁結構從正常發展到異常，從而導致缺陷的過程，稱為開裂過程或損傷過程。損傷檢測的目的是對橋梁進行客觀的評估，從而指導車輛的通行，為橋梁的維修和合理有效的加固提供科學依據，合理預測橋梁的發展趨勢和剩余壽命。
2.1橋梁結構安全評估
橋梁安全評估分為兩個層次:初步評估和詳細評估。初步評估可以快速篩選出大量橋梁的安全程度，然後由主管部門根據橋梁的重要程度決定是否需要進行詳細評估。
1)初評。
根據影響橋梁抗震、抗荷、抗沖刷能力的項目，通過填表的方式對每個項目的得分進行評價，然後綜合得出總得分，以此來判斷被評價橋梁的抗震、抗荷、抗沖刷能力是否足夠或有疑問或不足。
2)詳細評估。
根據該橋的實際情況和最新的相關設計規範，經過詳細的結構分析，計算出該橋的抗震和承載能力。詳細評估後顯示安全性不足的橋梁應立即進行加固，橋梁安全評估獲得的信息應作為加固的重要參考。
2.2壽命預測
橋梁結構的使用壽命或耐久性是指在正常使用和維護條件下，在役橋梁仍具有預定使用功能的時間。在進行壽命預測之前，需要明確結構的預期功能是什麽，如何判斷結構的功能失效，即極限狀態的定義，這是結構壽命預測和剩余壽命評估的關鍵。橋梁結構的使用壽命與材料性能、細部構造、使用狀態、劣化機理等諸多因素有關，且諸多因素的相互作用難以量化。目前，有各種各樣的預測方法。目前常用的方法有經驗預測法、數學模型預測法和壽命預測隨機法。
3.結論
橋梁結構的損傷檢測與評估涉及到結構、通信、計算機和管理科學等多個學科，其中廣泛應用了系統論、信息論、控制論和非線性科學等最新技術。總的來說，還處於初步探索階段。隨著各學科的進壹步交叉和同步發展，橋梁結構健康監測與評估這壹新興學科必將得到極大的發展。集橋梁長期實時或定期在線自動監測、健康評估(包括災難性自然或人為災害後的快速評估)、交通管理和養護決策於壹體的綜合決策系統也將盡快實現。
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