行業(yè)資訊
科普：橋梁檢測技術(shù)的兩大發(fā)展趨勢
橋梁在長期的使用過程中難免會發(fā)生各種結(jié)構(gòu)損傷。損傷的原因可能是人為因素，也可能是自然災害。此外隨著我國交通建設(shè)的迅速發(fā)展，交通運輸量大幅度增加，行車密度及車輛載重越來越大，這也可能因為超載而造成橋梁結(jié)構(gòu)的損傷繼而加劇其自然老化。這些因素均導致了橋梁承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運營的安全，由此而引起的一系列問題都需要相應的維修、改造和加固來解決，而這些工作又必須在對橋梁結(jié)構(gòu)詳細和系統(tǒng)的檢測的基礎(chǔ)上才能妥善進行。
為了保證橋梁的安全運營，必須經(jīng)常對橋梁結(jié)構(gòu)進行檢測。橋梁結(jié)構(gòu)檢測已成為橋梁結(jié)構(gòu)安全養(yǎng)護和保障正常使用的主要技術(shù)手段。隨著橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)和損傷識別技術(shù)成為其兩大發(fā)展趨勢。
一、橋梁無損傷檢測技術(shù)
傳統(tǒng)的橋梁檢測方法主要依賴于動靜載試驗和檢測人員的現(xiàn)場目測，輔以混凝土硬度實驗、超聲波探測、腐蝕作用實驗等多種檢測手段。進入20世紀90年代，隨著現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)更是出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢態(tài)，先后涌現(xiàn)出一大批新的檢測方法和檢測手段，使無損檢測技術(shù)向著智能化、快速化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。
近年來，致力于橋梁檢測的研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進行非破壞性評估。一些新的方法被廣泛應用于橋梁檢測，如利用相干激光雷達測試橋梁
下部結(jié)構(gòu)的撓度，利用全息干涉儀和激光斑紋測量橋體表面的變形狀態(tài)，利用雙波長遠紅外成像檢測橋梁混凝土層的損傷，利用磁漏攝動檢測鋼索、鋼梁和混凝土內(nèi)部的鋼筋等。
隨著振動實驗模態(tài)分析技術(shù)的發(fā)展，運用振動測試數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)動力模型修正理論得到了充分的發(fā)展，為橋梁結(jié)構(gòu)的安全檢測開辟了新的途徑。基于振動模態(tài)分析技術(shù)，人們研究發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的動力響應是整體狀態(tài)的一種度量，當結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼特性發(fā)生變化時，選用結(jié)構(gòu)振動模態(tài)作為權(quán)數(shù)，對結(jié)構(gòu)損傷前后的模態(tài)變化量進行加權(quán)處理， 從而實現(xiàn)對單元損傷的識別和有效定位。
二、橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)
1.小波分析損傷識別法。由于小波分析適合分析非平穩(wěn)信號，因此可作為損傷識別中信號處理的較理想的工具，用它來構(gòu)造損傷識別中所需要的特征因子，或直接提取對損傷有用的信息。小波分析在損傷識別中的應用是多方面的，如:奇異信號檢測、信噪分離、頻帶分析等。
2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識別法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在損傷識別中的基本思路是:首先，用無損傷系統(tǒng)的振動測量數(shù)據(jù)來構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，用適當?shù)膶W習方法確定網(wǎng)絡(luò)的參數(shù);然后，將系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)送入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就有對應的輸出，如果輸入過程是成功的，當系統(tǒng)特性無變化時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出應該吻合;相反，當系統(tǒng)有損傷時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出就有一個差異，這個差異就是損傷的一種測度。
橋梁檢測及損傷識別技術(shù)與很多相關(guān)技術(shù)的發(fā)展有著緊密聯(lián)系，其中有傳感技術(shù)、檢測技術(shù)（A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)及二次儀表等）、信號處理技術(shù)、振動理論、軟件開發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、專家集成技術(shù)等。橋梁檢測是一個多學科交叉的系統(tǒng)工作，需要各個環(huán)節(jié)都做好才能達到一個最優(yōu)的效果。目前橋梁健康與安全監(jiān)測系統(tǒng)還處在發(fā)展階段，最終發(fā)展成熟還任重道遠。
為了保證橋梁的安全運營，必須經(jīng)常對橋梁結(jié)構(gòu)進行檢測。橋梁結(jié)構(gòu)檢測已成為橋梁結(jié)構(gòu)安全養(yǎng)護和保障正常使用的主要技術(shù)手段。隨著橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)和損傷識別技術(shù)成為其兩大發(fā)展趨勢。
傳統(tǒng)的橋梁檢測方法主要依賴于動靜載試驗和檢測人員的現(xiàn)場目測，輔以混凝土硬度實驗、超聲波探測、腐蝕作用實驗等多種檢測手段。進入20世紀90年代，隨著現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)更是出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢態(tài)，先后涌現(xiàn)出一大批新的檢測方法和檢測手段，使無損檢測技術(shù)向著智能化、快速化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。
近年來，致力于橋梁檢測的研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進行非破壞性評估。一些新的方法被廣泛應用于橋梁檢測，如利用相干激光雷達測試橋梁
下部結(jié)構(gòu)的撓度，利用全息干涉儀和激光斑紋測量橋體表面的變形狀態(tài)，利用雙波長遠紅外成像檢測橋梁混凝土層的損傷，利用磁漏攝動檢測鋼索、鋼梁和混凝土內(nèi)部的鋼筋等。
隨著振動實驗模態(tài)分析技術(shù)的發(fā)展，運用振動測試數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)動力模型修正理論得到了充分的發(fā)展，為橋梁結(jié)構(gòu)的安全檢測開辟了新的途徑。基于振動模態(tài)分析技術(shù)，人們研究發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的動力響應是整體狀態(tài)的一種度量，當結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼特性發(fā)生變化時，選用結(jié)構(gòu)振動模態(tài)作為權(quán)數(shù)，對結(jié)構(gòu)損傷前后的模態(tài)變化量進行加權(quán)處理， 從而實現(xiàn)對單元損傷的識別和有效定位。
二、橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)
1.小波分析損傷識別法。由于小波分析適合分析非平穩(wěn)信號，因此可作為損傷識別中信號處理的較理想的工具，用它來構(gòu)造損傷識別中所需要的特征因子，或直接提取對損傷有用的信息。小波分析在損傷識別中的應用是多方面的，如:奇異信號檢測、信噪分離、頻帶分析等。
2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識別法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在損傷識別中的基本思路是:首先，用無損傷系統(tǒng)的振動測量數(shù)據(jù)來構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，用適當?shù)膶W習方法確定網(wǎng)絡(luò)的參數(shù);然后，將系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)送入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就有對應的輸出，如果輸入過程是成功的，當系統(tǒng)特性無變化時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出應該吻合;相反，當系統(tǒng)有損傷時，系統(tǒng)的輸出和網(wǎng)絡(luò)的輸出就有一個差異，這個差異就是損傷的一種測度。
橋梁檢測及損傷識別技術(shù)與很多相關(guān)技術(shù)的發(fā)展有著緊密聯(lián)系，其中有傳感技術(shù)、檢測技術(shù)（A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)及二次儀表等）、信號處理技術(shù)、振動理論、軟件開發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、專家集成技術(shù)等。橋梁檢測是一個多學科交叉的系統(tǒng)工作，需要各個環(huán)節(jié)都做好才能達到一個最優(yōu)的效果。目前橋梁健康與安全監(jiān)測系統(tǒng)還處在發(fā)展階段，最終發(fā)展成熟還任重道遠。
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