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篇(1)

[關(guān)鍵詞] 橋梁；樁基；檢測；技術(shù)

[中圖分類號] U443.15 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A

1 樁基工程及樁基檢測技術(shù)的分類研究

1.1 樁基工程分類

樁基工程根據(jù)其不同的應(yīng)用功能，受力情況和施工方法，有著不同的分類，對應(yīng)的樁基檢測方法也會有所不同。不同樁的樁身完整性的判別標(biāo)準(zhǔn)亦不同，一般按照樁身完整性類別不同可將其化為以下四類：一類樁樁身完整且能正常使用；二類樁樁身基本完整僅有輕度缺陷，仍可使用；三類樁樁身缺陷明顯影響樁身結(jié)構(gòu)承載力；四類樁樁身缺陷嚴(yán)重影響樁身結(jié)構(gòu)承載力。

1.2 樁基檢測技術(shù)分類

目前我國常使用的樁基檢測技術(shù)主要分為四大類，每類又分為兩種不同的檢測方法，一般來說，各類技術(shù)的選擇是以檢測目的和技術(shù)優(yōu)缺點為基本的評判依據(jù)，而事實上每類技術(shù)都有其適用的范圍[1]。

2 常用樁基工程檢測技術(shù)的功能及優(yōu)缺點分析

根據(jù)以上筆者對樁基工程及樁基檢測技術(shù)的分類研究，下面我們就幾類常見的不同樁基檢測技術(shù)的檢測目的和功能，以及相應(yīng)的優(yōu)缺點進(jìn)行對比分析。

直接檢測技術(shù)中的取樣試件試驗可以反映灌注混凝土強度及灌注前混凝土性能，是混凝土灌注樁施工質(zhì)量驗收主控項目，常用于檢測混凝土是否達(dá)到設(shè)計要求的強度等級。

在輻射檢測技術(shù)中，常用超聲波透射法檢測灌注樁的樁身缺陷及其位置，以判定其樁身的完整性的類別，這種檢測方法過程比較細(xì)致，且不受樁徑樁長的限制，但因要預(yù)埋聲測管，成本高，最終無法定量地判斷樁身缺陷。

動力試樁技術(shù)主要有低應(yīng)變法和高應(yīng)變法。其中低應(yīng)變法測試簡便、原理清晰、成本低、成果可靠，常用于檢測各類樁基樁身缺陷及其位置，以判定樁身完整性類別。但這種檢測方法也存在局限，如樁頭混凝土比較松軟時，應(yīng)力波不能沿樁身往樁底傳播，將無法獲取樁底的反射信號；當(dāng)樁身缺陷較多時，會影響后續(xù)的缺陷反射信號測試；當(dāng)樁身存在擴頸或縮頸等變化較緩慢的缺陷時，將會使變化界面處的反射信號不太明顯，造成誤判或漏判；檢測效果還會受樁長徑比的影響，如對深部的缺陷反應(yīng)不靈敏；該檢測方法還存在缺陷只定性而不能定量分析的不足。相對低應(yīng)變法而言，高應(yīng)變法所用設(shè)備較為笨重，效率低且費用高，但其有效檢測深度和激勵能量較大，尤其是其在用于判定樁身水平整合型縫隙或預(yù)制樁接頭等缺陷時，可有效查明是否影響到豎向抗壓承載力，因此這種方法常用于判定單樁豎向抗壓承載能力是否滿足設(shè)計要求，除此之外還可用于分析樁側(cè)和樁端阻力，但波形分析中的不確定性依然會導(dǎo)致其誤差偏大。

在靜力試樁技術(shù)中，可分為鉆芯法和靜載試驗法。其中鉆芯法所取巖芯可制作成試件進(jìn)行強度試驗，因此常用于檢測灌注樁樁長，樁身混凝土強度（只反映小部分的混凝土質(zhì)量），樁底沉渣厚度，還可以判斷樁身完整性類別，但也存在盲區(qū)，且設(shè)備龐大，操作費工費時，價格也較高昂。而靜荷載試驗根據(jù)其受力因素的不同，可分為單樁豎向抗壓、抗拔和水平靜載試驗。單樁豎向抗壓靜載試驗既可用于確定和判斷單樁豎向抗壓極限承載力是否滿足設(shè)計要求，還可通過樁身內(nèi)力及變形測試來測定樁側(cè)、樁端阻力，同時還能驗證高應(yīng)變法的單樁豎向抗壓承載力檢測的結(jié)果。單樁豎向抗拔靜載試驗主要用于確定單樁豎向抗拔極限承載力，判定其是否滿足設(shè)計要求，以及測定樁的側(cè)摩阻力，但它也有與單樁豎向抗壓靜載試驗相同的局限之處；單樁水平靜載試驗主要用于確定單樁水平臨界和極限承載力，推定土抗力參數(shù)，判定水平承載力是否滿足設(shè)計要求，測定樁身是否彎矩和撓曲[2]。但這種三種檢測方法都很費時、費工、費錢，且用數(shù)量較少的樁作靜載試驗所得出的結(jié)果較為片面，難以代表全體樁基的質(zhì)量情況，都不適用于高承載力樁。

3 我國常見的幾類樁基檢測技術(shù)有效檢測和綜合使用

根據(jù)目前普遍使用的橋梁樁基檢測方法一般規(guī)定為聲波透射法、低應(yīng)變動測法及鉆孔取芯法等普檢技術(shù)，這些技術(shù)方法因各自的理論假設(shè)及各種因素影響，均存在一定的局限性，因此有必要充分和有效利用各種方法的優(yōu)點來解決工程上的實際問題。

3.1 各類樁基檢測技術(shù)的有效檢測方法

若樁基檢測在低應(yīng)變動測法所適用范圍內(nèi)，盡量采用動測法，動測結(jié)果樁基施工存在沉渣及持力層不符合要求時，可用低應(yīng)變動測法對聲波透射法進(jìn)行校核；對于動測法之外的地質(zhì)條件復(fù)雜、主墩樁或較重要部位的樁基，則可用聲波透射法進(jìn)行檢測。若動測法受到地質(zhì)條件的影響，使得樁底持力層、沉渣等難以判斷，可采用鉆孔取芯法進(jìn)行校核，當(dāng)取芯時，通過加固處理難以解決樁基存在的局部缺陷或持力層稍差現(xiàn)象時，可采用高應(yīng)變動測法進(jìn)行承載力檢驗。

3.2 各類樁基檢測技術(shù)的綜合應(yīng)用

采用一種方法對樁身質(zhì)量（完整性）做出正確判定時，根據(jù)檢測目的，檢測方法的適用范圍，并綜合考慮各種因素如地質(zhì)情況、設(shè)計、施工因素以及受檢樁類型等，同時選用多種方法進(jìn)行檢測，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，以提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性[3]。如可聯(lián)合低應(yīng)變法和鉆孔取芯法處理大直徑灌注樁的完整性。

結(jié)語：橋梁樁基工程及檢測技術(shù)分類繁多，為了保證各類樁基工程用到合適的樁基檢測技術(shù)，筆者建議應(yīng)綜合各類檢測技術(shù)的優(yōu)點，研究出一套高效的綜合檢測技術(shù)，以適用當(dāng)前形勢的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃梅，劉浩.淺析橋梁樁基的分類及其檢測技術(shù)[J].民營科技，2010（6）：198-198.

[2]劉冀.樁基檢測技術(shù)的綜合應(yīng)用[D].中南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011（1）：9-27.

[3]馮建亞.橋梁樁基檢測技術(shù)應(yīng)用與探討[J].職業(yè)教育―科技與向?qū)В?011（8）：148-148.

篇(2)

關(guān)鍵詞：基樁動測；擬合分析；擬合分析應(yīng)用

1 高應(yīng)變法的重要性

高應(yīng)變法是用重錘沖擊樁頂，實測樁頂部的速度和力時程曲線，通過波動理論分析，對單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進(jìn)行判斷的方法。在實際應(yīng)用中主要用于檢測基樁的豎向抗壓承載力和對低應(yīng)樁身變完整性檢測的驗證檢測。但是在基樁豎向抗壓承載力檢測的應(yīng)用中，高應(yīng)變實測的是對基樁動態(tài)沖擊下的承載力反應(yīng)，而我們實際工程中對基樁承載力的要求是長期的，是要求基樁在長期的豎向載荷下保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。怎樣由“動”來推理“靜”，并且保證結(jié)果的準(zhǔn)確性是我們一直在研究和探索的。

翻看現(xiàn)行的建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ106-2003），我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然高應(yīng)變檢測技術(shù)取得很大發(fā)展，我們的規(guī)范要求在實際應(yīng)用中還是增加了很多限制條款，可是從規(guī)范限制條款的用字來看，又給了我們很大的空間。規(guī)范規(guī)定“對于Q-S曲線具有緩變型特征的大直徑灌注樁。不宜采用本方法進(jìn)行豎向抗壓承載力檢測”，同時規(guī)定對規(guī)范重點講述的凱斯法判定基樁承載力值的方法又僅限于中小型直徑樁?？墒乾F(xiàn)代建筑工程項目對基樁提出的更高的要求，對于基樁的規(guī)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅僅是“中小”直徑的樁基那么簡單了。對于“不宜”應(yīng)用的地方，是否就“不能”應(yīng)用呢，當(dāng)然不是，只不過是應(yīng)用過程需要更加謹(jǐn)慎，需要檢測人員更加成熟的經(jīng)驗和智慧，需要更加合理可靠的檢測理論，那就是擬合分析。

2 高應(yīng)變法擬合分析

高應(yīng)變擬合分析，等于給高應(yīng)變檢測方法插上了有力和成熟的翅膀。擬合分析是利用現(xiàn)場實測的波形曲線，輸入到更加精密的波動理論計算程序當(dāng)中。通過計算至與實測值的反復(fù)比較，不斷修改人為假定的參數(shù)值，得到更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果，并使分析過程的人為因素降低到最小。一般來說，擬合分析的結(jié)果比較接近于靜載荷檢測結(jié)果，或者通過擬合分析，可以使我們對基樁承載力的判定更加有力有據(jù)?？梢哉f高應(yīng)變未來的發(fā)展，很大一方面取決于擬合分析的發(fā)展和成熟。

對于擬合分析的種種優(yōu)勢不再累述，我們先就前文提到的“大直徑灌注樁”檢測看一工程實例。大直徑灌注樁，設(shè)計極限承載力可達(dá)到上千噸甚至幾千噸，要想利用高應(yīng)變法充分激發(fā)出大直徑灌注樁的的極限承載力，單單對設(shè)備要求的就很高。而實際應(yīng)用中，由于各種安全系數(shù)的取舍和設(shè)置，其實際承載力可能遠(yuǎn)大于設(shè)計承載力，這對于我們的檢測工作更是增加困惑。

3 擬合的應(yīng)用實例

某項目工程，設(shè)計為直徑800mm的鋼筋混凝土灌注樁，設(shè)計極限承載力值為6600kN。現(xiàn)場檢測采用60kN鑄鐵錘（錘重略低于規(guī)范要求，客觀上也增加了檢測難道），現(xiàn)場實測曲線凱斯法分析計算，極限承載力不足3500kN，采用擬合法進(jìn)一步分析，在保證擬合效果較好的情況下，調(diào)整各樁土模型參數(shù)，極限承載力剛剛到5000kN。該檢測樁通過低應(yīng)變檢測和高應(yīng)變曲線分析，該樁樁身完整性判定不低于Ⅱ類樁，通過分析巖土工程勘察報告和基樁成樁記錄，該場地地基條件穩(wěn)定，成樁質(zhì)量可靠，那么，是什么原因?qū)е鲁休d力檢測結(jié)果偏低呢？我們是否有可靠依據(jù)判定該樁承載力滿足設(shè)計要求呢？只有通過進(jìn)一步擬合分析各過程數(shù)據(jù)，果然有進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)。

我們發(fā)現(xiàn)，該樁擬合分析提供的土阻力呈倒梯形分布，這跟正常情況下基樁受到充分激發(fā)后的土阻力分布是完全不同的，從第四段開始，土阻力呈明顯下降趨勢，擬合分析各段土阻力值如表1所示。

如果第4段以下都至少能夠達(dá)到第4段的土阻力狀態(tài)，那么在實際中這種假設(shè)還算是比較保守的，我們再來看至少有1406kN的土阻力未被激發(fā)，如表2所示。

將這1406kN加在擬合分析的極限巖土阻力之上，可以發(fā)現(xiàn)這個數(shù)值僅比6600kN低不到3%。這僅是考慮樁側(cè)阻力且很保守情況的外推，尚未考慮樁端阻力。這樣結(jié)合該項目樁基工程的其他相關(guān)資料，再由上述分析，就可充分判斷實際檢測樁的單樁極限承載力是滿足設(shè)計要求的。

以上僅僅是擬合分析對于大直徑灌注樁的一種小的嘗試。在實際檢測工作中，擬合分析信號的采集、選擇等，均對我們檢測結(jié)果的判斷有較大影響。一般來說，好的擬合效果與檢測結(jié)論并不矛盾，可是怎么樣取得理想的擬合效果，怎樣利用擬合分析做出充分的判斷，仍是廣大一線檢測人員任重道遠(yuǎn)的任務(wù)。但是有一點我們堅信，高應(yīng)變檢測技術(shù)的成熟和發(fā)展離不開擬合分析，運用好是掌握和運用高應(yīng)變檢測方法的有力武器。

4 結(jié)束語

基樁動測需要扎實的理論基礎(chǔ)和豐厚的實際經(jīng)驗，而高應(yīng)變的擬合分析法為我們提供可靠的理論基礎(chǔ)，基本解決了由“動”推理“靜”的問題。擬合分析在運用過程中，需要我們積累大量的經(jīng)驗，需要廣大檢測人員充分的交流和學(xué)習(xí)。隨著設(shè)備、技術(shù)和理論的不斷成熟，擬合分析法在高應(yīng)變檢測中必將得到更加充分的應(yīng)用，發(fā)揮至關(guān)重要的作用！

參考文獻(xiàn)

[1]建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范JGJ106-2003[S].中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]谷學(xué)倩.變頻技術(shù)在樁基低應(yīng)變檢測中的應(yīng)用研究[D].大連海事大學(xué)（碩士論文），2004.

篇(3)

關(guān)鍵詞：橋梁；樁基超聲波；檢測；探討

中圖分類號：TU9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

在建設(shè)橋梁的過程當(dāng)中，一般都采用鋼筋砼灌柱樁基礎(chǔ)，這樣的結(jié)構(gòu)往往由于施工出現(xiàn)瑕疵而影響這個橋梁的整體安全。因此，橋梁基礎(chǔ)的質(zhì)量安全問題也就成為檢測環(huán)節(jié)當(dāng)中的重中之重。然而以往的檢測方法往往要求對橋梁的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行取樣，這多少都會影響橋梁的整體性以及一致性。而超聲波CT技術(shù)則完全不用擔(dān)心影響橋梁的美觀性，也不用通過對橋梁進(jìn)行取樣，簡單的操作，高精度的測量，檢測結(jié)果的清晰使現(xiàn)在我們對于橋梁的檢驗程度越來越高。

1 現(xiàn)場靜力荷載檢測方法中出現(xiàn)的問題及技術(shù)分析

現(xiàn)場靜力荷載法通常采用現(xiàn)場加載測加載與沉降曲線,通過P―S曲線,分析樁的承載力,來分析樁的施工質(zhì)量。通常P―S曲線的起始段為一段近似正比例的一次函數(shù)線,隨著荷載的增加,曲線越來越陡,當(dāng)曲線曲率近似無窮或者說是垂直于荷載軸時,說明樁承載力達(dá)到了最大承載力,此時的樁承載力與設(shè)計值進(jìn)行比較,如果小于設(shè)計值,則說明樁基不滿足承載力要求,反之,則符合承載力要求。當(dāng)在P―S曲線中突然出現(xiàn)位移陡變時,則說明樁基中存在明顯的缺陷,反之,如果曲線比較平滑,則說明樁基沒有嚴(yán)重的缺陷。

2 超聲波透射檢測方法中出現(xiàn)的問題及技術(shù)分析

超聲波透射法通過在樁內(nèi)部預(yù)先埋設(shè)沿樁長方向的聲測管,它可以發(fā)射超聲波脈沖并且接收探頭發(fā)出的周期性的脈沖波,并將其裝換成電信號,通過特定的儀器,將電信號的頻率,幅值和時間等參數(shù)以波形圖的形式反映到儀器的屏幕上,可以通過分析波形圖知道樁身的情況。同時可以判斷樁身內(nèi)部的缺陷大小以及樁身混凝土的均勻性指標(biāo)和強度等級指標(biāo)。

超聲波透射檢測方法適用范圍通常是直徑在六十公分到一米的樁基,它只能對埋設(shè)有超聲波測管范圍內(nèi)的樁身進(jìn)行測試其完整性。通常來說,超聲波透射法測得的結(jié)果精確度高,具有十分可靠的性質(zhì),同時超聲波透射抗干擾能力很好,而且測量儀器輕便,使用方便。但是要注意的是,所測樁基的齡期應(yīng)該在七天以上,并且應(yīng)該確定聲測管埋設(shè)符合要求,同時在測量前對測量儀器進(jìn)行核查和校正,保證儀器的工作性能良好。

技術(shù)分析通常包括聲波用時分析法,波幅分析法和聲時―深度分析法。

2.1 聲波用時分析法。

聲波用時分析法需要確定聲波用時的平均值和聲波用時標(biāo)準(zhǔn)差的二倍作為一個界限標(biāo)準(zhǔn),判別樁身有無缺陷。如果第n個測點的聲波用時超過了缺陷臨界值,則說明在第n個測點處可能存在樁身局部缺陷。

2.2 超聲波波幅分析法。

超聲波波幅分析法是利用所選取的超聲波信號波幅平均值的二分之一作為樁身有無缺陷的臨界值,因為在一定程度上,波幅是聲波中最敏感的聲學(xué)元素,所以這種測量分析法比較精確。如果第n個波幅小于波幅臨界值,就可以判斷在第n個測點處樁身存在缺陷。

2.3 聲時―深度曲線分析法。

聲時―深度曲線分析法是把相鄰兩個測點間曲線的斜率和其測點的差值的乘積作為判斷在測點處有無樁身缺陷的依據(jù)。通常當(dāng)乘積大于一個限定的界限值,則說明樁身存在缺陷。

通常樁身質(zhì)量的好壞要根據(jù)聲時、聲速、波幅臨界值以及以上提出的聲時―深度曲線共同確定。再根據(jù)樁身的混凝土的離散程度不同將缺陷程度劃分為不同的等級。

3 應(yīng)變動測檢測方法中出現(xiàn)的問題及技術(shù)分析

應(yīng)變動測法包括高應(yīng)變和低應(yīng)變動測法兩種。

高應(yīng)變動測是利用重錘自由落體錘擊樁上端,從而得到相關(guān)動力系數(shù),然后將相關(guān)系數(shù)用于既定的程序,通過計算和分析,從而可以確定樁身的完整程度和樁基的承載力,不過高應(yīng)變動測法在上世紀(jì)比較流行,但是由于其實驗程序復(fù)雜,檢測起來不方便,到了本世紀(jì),在此基礎(chǔ)上,又發(fā)展出來了低應(yīng)變動測法,相對而言簡單易行,廣受歡迎。

低應(yīng)變動測法是應(yīng)用小錘撞擊和現(xiàn)代化的傳感器結(jié)合,將小錘撞擊的動力波通過傳感器,將其具體化為速度信號和頻率信號,從而可以經(jīng)過分析,確定樁身的狀況。低應(yīng)變動測法最復(fù)雜的莫過于采集原始的動測數(shù)據(jù)和動測曲線分析,通過這兩個步驟就大致可以確定樁身缺陷存在的位置和大小。不過這種低應(yīng)變動測法也有一定的適用范圍,通常它的測樁長度不大于50m,樁徑不大于1.8m,只有樁身的混凝土達(dá)到規(guī)定的養(yǎng)護時間后才可以進(jìn)行動測實驗,動測時,應(yīng)該將樁頂清理干凈,尤其不能有浮漿,否則測量結(jié)果不準(zhǔn)確,儀器安裝要牢固,檢測前應(yīng)該校正檢驗儀器的精確度,一般每根樁應(yīng)該設(shè)置3個或者4個測點,才能將樁身的全部情況準(zhǔn)確反映。

對于樁身完整性的分析,通過電腦將動力波進(jìn)行分析,輸出從打印機上打印出來,如果打印出來的波形是連續(xù)的有規(guī)律的阻尼波,這說明該樁身完整,沒有缺陷;如果波形圖出現(xiàn)突變,相鄰的波峰既不圓滑也不連續(xù),這說明在該處樁身存在離析變形,存在夾層現(xiàn)象;如果波形圖在樁心測點的反映波普連續(xù)而且圓滑完好,只有樁周反映波普有缺陷,這說明樁身的該位置存在縮徑現(xiàn)象。

通常情況下,動測法得到的波形越規(guī)則,衰減越有規(guī)律,樁身越完整,如果波形圖只是有微小的變形,樁地反射動波也完整清晰,就說明樁身的縮徑現(xiàn)象十分微小,離析程度輕微,此種情況,樁身的狀況不會影響樁的承載力;如果動測波形圖出現(xiàn)了比較明顯的不規(guī)則波段,這說明在該段樁身上存在泥隔或者較大的裂紋或者較大的縮徑現(xiàn)象,這時一般對樁的承載力影響比較大,需要經(jīng)過單樁承載力測試確定樁的承載力才能確定該樁是否予以驗收;如果波形出現(xiàn)了嚴(yán)重的變形或者斷波現(xiàn)象,這說明樁的夾泥和離析現(xiàn)象嚴(yán)重,甚至是斷樁,該樁不合格。

4 靜力觸探檢測方法中出現(xiàn)的問題及技術(shù)分析

靜力觸探技術(shù)是采用原位測試的靜力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗參數(shù)來確定單樁的承載力通常需要經(jīng)過試驗測得比貫入阻力,樁身側(cè)阻力,端阻力,然后經(jīng)過計算來確定樁基的承載力特征值,將計算得到的特征值除以規(guī)定的安全系數(shù)以后再與設(shè)計樁基承載力值比較,如果比設(shè)計樁基承載力值大,這說明符合要求,否則,不符合要求,樁基無效。

5 結(jié)束語

橋梁工程的安全與否,其本質(zhì)影響因素直接就是樁基的質(zhì)量好壞,所以,公路橋梁建設(shè)中一定要注意好樁基的施工質(zhì)量。本文是我根據(jù)自己從事公路橋梁樁基施工以及檢測多年的經(jīng)驗,總結(jié)的一些關(guān)于公路橋梁樁基檢測中出現(xiàn)的問題以及對這些相關(guān)問題的技術(shù)分析。本文簡要介紹了現(xiàn)場靜力荷載和靜力觸探檢測方法中出現(xiàn)的問題及技術(shù)分析,重點總結(jié)了超聲波透射和應(yīng)變動測檢測方法中出現(xiàn)的問題及技術(shù),目前使用最普遍的就是低應(yīng)變動測法和超聲波透射法,其簡便易行,測試結(jié)果可靠性高,廣受建筑橋梁公路行業(yè)的歡迎,但是,仍存在不足,仍需要改進(jìn),相信在不久的將來,隨著高科技的不斷發(fā)展,人們會研制出更加方便快捷可靠的儀器來為樁基檢測提供更加可靠的數(shù)據(jù),同時,也希望我的經(jīng)驗總結(jié)能給現(xiàn)實公路橋梁樁基的檢測提供應(yīng)有的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮建亞.橋梁樁基檢測技術(shù)應(yīng)用與探討[J].科技向?qū)?2011,（8）.

[2] 陳卓.探討公路橋梁樁基檢測及質(zhì)量評定[J].工程技術(shù),2010,（9）.

[3] 王青.橋梁樁基檢測技術(shù)探討[J].工程建設(shè)與管理,2011,（2）.

篇(4)

關(guān)鍵詞：基樁檢測；低應(yīng)變反射波法；靜載試驗；鉆芯法

Abstract: This paper provides the characteristics of the various methods and applicable conditions, and a variety of detection methods to detect process and the results, provide a useful reference for engineering inspection reasonable economic use the detection methods.Key words: pile foundation inspection; low strain reflected wave; static load test; core drilling method

一、引言  隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，采用樁基的工程日益增多。基樁的主要作用是利用本身遠(yuǎn)大于土的剛度將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到樁周及樁端較堅硬、壓縮性小的土或巖石中，以達(dá)到減少沉降，使建（）筑物滿足正常使用功能及抗震等要求。伴隨著大量基樁的采用，判定基樁質(zhì)量的方法也就凸顯得特別重要，常見的基樁檢測方法主要有低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法、靜載荷試驗（包括單樁豎向抗壓、抗拔、水平靜載試驗）、鉆芯法等。

低應(yīng)變反射波法是基樁樁身完整性檢測的主要方法之一，因快速、便捷、經(jīng)濟、易于操作，且屬無損檢測，對施工不造成任何影響等諸多優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于樁身完整性的“普查”檢測中；其缺點是不能測定基樁的承載力，盡管上世紀(jì)80年代有過很多動測法測定承載力的研究論文，可歷史表明它尚難擔(dān)重任。高應(yīng)變是一種快速檢測基樁承載力的方法，屬無損檢測；但其精度有限，且現(xiàn)行檢測規(guī)范中明確禁止大直徑樁、嵌巖樁使用該方法進(jìn)行檢測。高應(yīng)變方法亦可檢測樁身的完整性，因成本遠(yuǎn)高于低應(yīng)變方法，且對作業(yè)場地的要求高于低應(yīng)方法，故基樁完整性檢測一般采用低應(yīng)變手段。高應(yīng)變方法的“特長”是判定預(yù)制管樁接頭的好壞及接頭部位之下的缺陷；另一個長處是可用于打樁過程監(jiān)測，為選擇合適打樁機具、決定落錘高度、錘擊數(shù)等提供可靠根據(jù)。聲波透射法屬無損檢測方法，該方法的使用前提是灌樁過程中應(yīng)事先預(yù)埋聲測管，故其抽樣的“代表性”不足；但對于承載力動則幾千噸，甚至幾萬噸的海上鉆井平臺用樁，大型港口、碼頭樁或深山澗谷的場地澆灌的鐵路、公路橋梁基礎(chǔ)樁，聲波透射法則被廣泛運用，因為這時其它方法就顯得無能為力。靜載試驗是一項方法、理論上無可爭議的樁基檢測技術(shù)，目前它是最為準(zhǔn)確、可靠的檢測方法；實際工作中常把高應(yīng)變的動測成果與靜載試驗成果相比較，通過誤差大小以判定高應(yīng)變方法的適應(yīng)性和精度。鉆芯法是一種微破損或局部破損的檢測方法，具有科學(xué)、直觀、經(jīng)濟實用等特點，它適用于檢測樁身強度、樁底沉渣厚度、判定或鑒別樁端持力層巖土性狀及判定樁身完整性類別。

 本文以某工程檢測實際情況為例，通過低應(yīng)變和單樁豎向抗壓靜載試驗聯(lián)合檢測鉆孔灌注樁的質(zhì)量，并對缺陷樁進(jìn)一步采用鉆芯法加以揭示，以確定缺陷的性質(zhì)、深度，為工程的后期處理提供可靠依據(jù)。另外通過多種檢測方法搭配使用，筆者試圖為一般工程總結(jié)出一套快速、可靠、有層次的檢測方法的組合系統(tǒng)，而這一系統(tǒng)是有效、經(jīng)濟的。

二、工程實例 某原料廠改造工程配料室擬建建筑基礎(chǔ)采用166根樁徑為800mm的鉆孔灌注樁，設(shè)計砼強度等級C35、樁端設(shè)計持力層的微風(fēng)化灰?guī)r、單樁豎向承載力特征值為4700kN。場地地層從上至下依次為：松散狀素填土、流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、可塑狀粉質(zhì)粘土、可塑狀含角礫粉質(zhì)粘土、軟塑狀含角礫粉質(zhì)粘土、微風(fēng)化石灰?guī)r（嵌巖鉆孔灌注樁樁端土端阻力特征值6000kPa）、軟塑～流塑狀溶洞充填物、含碎石粘性土。

1、低應(yīng)變反射波法

按慣例本工程先采用低應(yīng)變進(jìn)行“普查”，起初決定抽檢總樁數(shù)為30%，且每個承臺下不少于一根。因低應(yīng)變“普查”中出現(xiàn)三類樁較多，業(yè)主于是召集各相關(guān)方商議，決定擴大抽檢比例。最終本工程實際共抽檢基樁136根，占總樁數(shù)81.9%。低應(yīng)變檢測結(jié)果表明：I類樁53根；Ⅱ類樁56根；Ⅲ類樁27根。現(xiàn)就該工程I、II、III類樁的特點分述如下。

Ⅰ類樁：樁身結(jié)構(gòu)完整樁，樁身無明顯波阻抗變化，時域曲線中樁底明顯呈反向反射特征，波速在對應(yīng)的混凝土強度等級范圍內(nèi)。曲線形態(tài)特征見下圖。

II類樁：樁底反映明顯，且樁底呈反向反射或近乎平滑（系樁端巖石與混凝土粘合較好，表現(xiàn)為無阻抗差異），而不會出現(xiàn)同相反射波；但在樁底反射波之前有一個同向反射波，可見樁身局部存在輕微缺陷（包括假縮頸情況）。曲線形態(tài)特征如下圖。

Ⅲ類樁：樁身結(jié)構(gòu)完整樁，時域曲線表明，樁端部位出現(xiàn)強同相反射且該反射信號還有二次反射，可見此類樁要么未嵌巖，要么樁底沉渣太厚。其曲線形態(tài)特征如下圖。

由于低應(yīng)變反射波法對樁類別分類的依據(jù)主要是樁身波阻抗的差異，而與樁身承載能力沒有充分、必然的聯(lián)系，因而實際中可能出現(xiàn)低應(yīng)變判定的Ⅲ類樁，其承載力能夠滿足設(shè)計要求的情況，比如設(shè)計要求單樁的承載力較低。為了避免此類事情的發(fā)生，業(yè)主決定對各類樁均抽取樣本，用靜載荷試驗直接判定各類樁的載荷能力，以確定對Ⅲ類樁是否進(jìn)行工程處理。最后選取6#、61#Ⅰ類樁；55#、60#Ⅱ類樁；4#、53#、87#Ⅲ類樁進(jìn)行靜載荷試驗。

2、單樁豎向抗壓靜載荷試驗 

靜載荷試驗采用慢速維持荷載法，電動油泵逐級加載，共分10級加載和5級卸載，每級加載量為940kN，首級加載1880kN。每級荷載達(dá)到相對穩(wěn)定后加下一級荷載，直到達(dá)到終止加載標(biāo)準(zhǔn)，然后分級卸載到零(卸載量為加載時分級荷載的2倍)。加載等級及靜載試驗所得樁頂中心沉降量S與荷載Q所繪制的關(guān)系曲線，由Q―S曲線可看出：4#、6#、53#、55#、60#、61#、87#七根樁在加到最大荷載時，試驗樁6#、55#、60#、61#四根樁Q―S曲線均無明顯比例界限，為緩變形曲線，各試驗點沉降均很小，各樁均沒有達(dá)到極限破壞，單樁豎向極限承載力僅取所施加的最大荷載，則可得單樁豎向極限承載力為9400kN，所測各樁單樁豎向極限承載力從回彈曲線看，回彈均較大，這表明試樁主要處于彈性工作狀態(tài)，樁側(cè)摩阻力及樁端阻力均沒有充分發(fā)揮作用。也可由此判斷，最大加載量小于單樁豎向極限承載力，把最大加載量定為單樁豎向極限承載力是偏于安全的。

而低應(yīng)變檢測診斷為Ⅲ類的三根樁（4#、53#、87#）單樁豎向抗壓靜載荷試驗結(jié)果表明： 4#、樁加載至7020kN時，最大沉降為112.25mm； 53#樁加載至1880kN時，最大沉降為127.46mm；87#樁加載至5640kN時，最大沉降為89.13mm；4#、53#、87#樁Q～S曲線均呈陡降型，依據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003），對于陡降型，取其發(fā)生明顯陡降的起點對應(yīng)的荷載值， 因此4#、53#、87＃樁單樁豎向抗壓極限承載力應(yīng)分別是3760kN、低于1800kN、3700kN?？梢娺@三根Ⅲ類樁豎向抗壓極限承載力遠(yuǎn)未達(dá)到9400kN，就已破壞，這進(jìn)一步驗證了低應(yīng)變檢測結(jié)果的正確性。

這七根樁靜載荷試驗Q～S曲線如下：

3、鉆芯法

通過靜載荷試驗業(yè)主充分肯定了檢測單位的動測成果；為了充分揭示成樁缺陷的原因，以便加強相鄰工地施工管理，尋求本工程缺陷樁的處理方法，業(yè)主決定對4#、87#兩根樁進(jìn)行鉆芯檢測。抽芯結(jié)果為：鉆芯進(jìn)尺到6.8m至7.3m時取樣為破碎巖，鉆芯進(jìn)尺到7.3m至9.6m為溶洞充填，且鉆芯水質(zhì)明顯出現(xiàn)“渾濁”變化，鉆芯進(jìn)尺到9.6m至13.0m為完整基巖；87#樁抽芯結(jié)果表明，鉆芯進(jìn)尺到5.9m附近出現(xiàn)明顯“夾泥”現(xiàn)象，鉆芯進(jìn)尺6.1m至樁端為完整混凝土，樁端為完整基巖。87#樁進(jìn)行了四組抽芯抗壓實驗，結(jié)果表明：三組抗壓強度為16.6～25.2MPa,只有一組達(dá)到31.4MPa，未達(dá)到C35砼合理的強度要求。現(xiàn)場鉆芯取樣照片見下圖：

4#樁現(xiàn)場照樣及現(xiàn)場取樣過程中水質(zhì)變化對比照片

87#樁現(xiàn)場照樣

4、Ⅲ類樁的缺陷分析及產(chǎn)生的原因

鉆探抽芯表明：III類樁的缺陷是樁底沉渣超標(biāo)，系清孔不干凈所致。清孔作為灌注樁施工中保證成樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，施工中盡可能的使樁孔中的沉渣全部清除，使混凝土與巖基結(jié)合完好，以提高樁基的承載力。樁底的沉渣過多主要由于施工中違犯操作規(guī)定，清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔造成的。抑或使用的泥漿比重過小或泥漿注入量不足，導(dǎo)致樁底沉渣浮起困難，故堆積在樁底，影響樁與地基結(jié)合。抑或鋼筋籠吊放過程中，由于鋼筋籠的軸向位置未對準(zhǔn)孔位，以致鋼筋籠碰撞孔壁，導(dǎo)致孔壁的泥土坍落于樁底。另外應(yīng)減少空孔時間，避免孔壁自然坍落。按施工操作規(guī)程要求下完鋼筋籠后，應(yīng)檢查沉渣量，如沉渣量超過規(guī)范要求，則應(yīng)利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔。 5結(jié)束語(1) 現(xiàn)有的檢測方法是能夠準(zhǔn)確檢測出基樁質(zhì)量問題的。在實際工程檢測過程中，檢測人員應(yīng)根據(jù)各種檢測方法的特點，綜合、靈活運用，以達(dá)到快速、準(zhǔn)確判定樁身缺陷的性質(zhì)、部位的目的，為尋找導(dǎo)致缺陷的原因，制定后期工程處理方案提供可靠的依據(jù)。(2) 低應(yīng)變判定的Ⅲ類樁，其承載力常常能夠滿足設(shè)計要求；除了說明設(shè)計要求低外，另一個很重要的原因是：低應(yīng)變劃分樁類別的根據(jù)是樁身阻抗的變化，而與承載力沒有充分、必然的聯(lián)系。對于樁身質(zhì)量的基本要求除了樁身結(jié)構(gòu)完整性外，承載力必須達(dá)到設(shè)計要求，其中對承載力的要求是首要的。在本工程實際檢測過程中，筆者經(jīng)低應(yīng)變檢測發(fā)現(xiàn)Ⅲ類樁后，立即采用靜載荷試驗方法進(jìn)行進(jìn)一步檢測；除了“驗證”低應(yīng)變檢測結(jié)果之外，更重要的是看III類樁的首要指標(biāo)承載力能否達(dá)到設(shè)計要求；若能，則該III類樁不一定要進(jìn)行后期工程處理，這樣的安排（檢測方法的組合）是為了給業(yè)主省時、省力（財力）。

（3）鉆芯法當(dāng)然能夠驗證低應(yīng)變的準(zhǔn)確性，本工程低應(yīng)變發(fā)現(xiàn)III類樁后，也可先采用鉆芯法進(jìn)行驗證；但是即便鉆芯法驗證了低應(yīng)變的III類樁判定的準(zhǔn)確性，卻依然不能回答該類樁承載力能否達(dá)到設(shè)計要求的問題；況且經(jīng)抽芯后，再做靜載荷試驗，有可能既延誤時間，又使靜載荷結(jié)果遭到質(zhì)疑，因為經(jīng)抽芯后，樁身已有微損，基樁承載力可能降低。因此，我們認(rèn)為檢測方法的選擇、搭配，各種檢測方法實施的先后順序，在實際工程檢測中是很有講究的。

參考文獻(xiàn)：

【1】中國建筑科技出版社《巖土工程勘察施工檢測與監(jiān)測新技術(shù)實用手冊》?2008

【2】張雁?中國建筑工業(yè)出版社《樁基手冊》?2009

【3】陳凡?中國建筑工業(yè)出版社《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》?2003年

【4】葛祖煥、葛超明?中冶集團武漢勘察研究院有限公司《**工程基樁檢測報告》?2008

篇(5)

關(guān)鍵詞：大型橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測檢測技術(shù)傳感器

中圖分類號： TU997 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、現(xiàn)代大型橋梁健康監(jiān)測技術(shù)的概念

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測實際上是一個多參數(shù)(包括溫度、應(yīng)力、位移、動力特性等)的監(jiān)測。所謂大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)就是指利用一些設(shè)置在大型橋梁關(guān)鍵部位的測試元件、測試系統(tǒng)、測試儀器，實時、在線地量測大型橋梁結(jié)構(gòu)在運營過程中的各種反應(yīng)，并通過對這些大型橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的測試數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)與指令的遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)儲存與處理、結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的評估與預(yù)警等一系列程序，分析大型橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況、評價其承受靜、動態(tài)荷載的能力和結(jié)構(gòu)的安全可靠性，為運營及管理決策提供依據(jù).

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)涉及多個學(xué)科交叉領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代檢測技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信號分析技術(shù)以及人工智能等技術(shù)的迅速發(fā)展，大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)正向?qū)崟r化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展。目前，包含多項檢測內(nèi)容、能對大型橋梁狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，并集成了遠(yuǎn)程通信與評判控制的健康監(jiān)測系統(tǒng)，已經(jīng)成為大型橋梁健康監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的前沿.

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)主要包括監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計技術(shù)、傳感器及其優(yōu)化布設(shè)技術(shù)、數(shù)據(jù)自動采集與傳輸技術(shù)、結(jié)構(gòu)仿真分析技術(shù)、健康診斷與結(jié)構(gòu)安全評估技術(shù)等。

二、大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計技技術(shù)

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)是集結(jié)構(gòu)監(jiān)測、系統(tǒng)辨識和結(jié)構(gòu)評估于一體的綜合監(jiān)測系統(tǒng)。通常采用各種先進(jìn)的測試儀器設(shè)備對大型橋梁在外界各種激勵(包括交通荷載、環(huán)境荷載等)下的各種響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測;然后對監(jiān)測到的各種信息進(jìn)行處理，結(jié)合結(jié)構(gòu)模型等知識對結(jié)構(gòu)進(jìn)行診斷，分析結(jié)構(gòu)的損傷狀況;最后對大型橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)進(jìn)行評價，并確定科學(xué)的大橋維修、養(yǎng)護策略。其監(jiān)測內(nèi)容一般包括

1)大型橋梁結(jié)構(gòu)在正常環(huán)境與交通條件下運營的物理與力學(xué)性能響應(yīng)，包括各種荷載下的內(nèi)力(應(yīng)力)、變形、固有頻率、模態(tài)、混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕等。

2)大型橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如支座)和附屬設(shè)施的工作狀態(tài);

3)大橋所處環(huán)境條件等。

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是運用現(xiàn)代的傳感與通訊技術(shù)，實時監(jiān)測大型橋梁運營階段在各種環(huán)境荷載條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，對于具體的一座大型橋梁的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，由于其本身的結(jié)構(gòu)特點和監(jiān)測重點的不同，其相應(yīng)的監(jiān)測方法、內(nèi)容、規(guī)模、監(jiān)測效果也各不相同，但總體上應(yīng)遵循以下設(shè)計準(zhǔn)則:

1、系統(tǒng)功能要求

不同的功能目標(biāo)所要求的監(jiān)測項目不盡相同。絕大多數(shù)大跨度大型橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測項目都是從結(jié)構(gòu)監(jiān)控與評估出發(fā)的。如果監(jiān)測系統(tǒng)考慮具有結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證的功能，那就要獲得較多結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識別所需要的信息。一般來說，對于大跨度索支承大型橋梁，需要較多的傳感器布置于橋塔以及加勁梁以及纜索、拉索各部位，以獲得較為詳細(xì)的結(jié)構(gòu)動力行為并驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計時的動力分析模型和響應(yīng)預(yù)測。

另外，在支座、擋塊以及某些聯(lián)結(jié)部位需安設(shè)傳感器獲取反映其傳力、約束狀況等的信息。因此大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的功能應(yīng)考慮以下幾個主要方面:

1）結(jié)構(gòu)整體行為方面:包括研究結(jié)構(gòu)在車橋共同作用、強風(fēng)、強地面運動下的非線性特性以及橋址處環(huán)境條件變化對結(jié)構(gòu)動力特性、靜力狀態(tài)(內(nèi)力分布、變形)的影響等。

2)結(jié)構(gòu)局部問題:例如邊界、聯(lián)接條件，鋼梁焊縫疲勞及其它疲勞問題;結(jié)合梁結(jié)合面的破壞機制;索支承大型橋梁纜(拉)索和吊桿的振動局部損傷機制。

3)抗震方面:包括各種場地地面運動的空間與時間變化、結(jié)構(gòu)相互作用、多點激勵對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響等，通過對墩頂與墩底應(yīng)變、變形及加速度的監(jiān)測進(jìn)行大型橋梁抗震分析等。

4)抗風(fēng)方面:包括風(fēng)場特性觀測、結(jié)構(gòu)在自然風(fēng)場中的行為以及抗風(fēng)穩(wěn)定性。

此外，也應(yīng)重視結(jié)構(gòu)耐久性問題、基礎(chǔ)變形規(guī)律、樁基的承載力等問題。

2、效益/成本分析

監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計首先應(yīng)該考慮建立該系統(tǒng)的目的和功能，對于特定的大型橋梁，建立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的目的可以是大型橋梁監(jiān)控與評估，或是設(shè)計驗證，甚至以研究發(fā)展為目的。一旦建立系統(tǒng)的目的確定，系統(tǒng)的監(jiān)測項目就可以基本上確定，也就可以確定其功能的設(shè)計要求。但由于監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計過程中各監(jiān)測項目的規(guī)模以及所采用的傳感儀器和通信設(shè)備等的確定需要考慮投資的限度，因此在設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)時必須對監(jiān)測系統(tǒng)方案進(jìn)行成本/效益分析。根據(jù)功能要求和成本/效益分析將監(jiān)測項目和測點數(shù)量設(shè)計到所需的范圍內(nèi)，以便最優(yōu)化地選擇安裝系統(tǒng)硬件設(shè)施。

三、傳感器及其優(yōu)化布置技術(shù)

傳感器的選擇主要考慮以下幾個方面的因素:傳感器類型的選擇以及傳感器的精度、分辨率、頻響及動態(tài)范圍;傳感器布設(shè)位置以及其周圍動態(tài)環(huán)境的影響程度、測量噪聲的影響程度等。

大型大型橋梁健康檢測、監(jiān)測過程中應(yīng)用的傳感器主要用來測量加速度、速度、位移及應(yīng)變等參數(shù)，由于大型橋梁結(jié)構(gòu)尺寸龐大，同時自振頻率往往非常低，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)水平通常也非常小，因此，要求傳感器必須具有頻響范圍廣、低頻響應(yīng)好、測量范圍大的特點。傳統(tǒng)的傳感器有壓電式力傳感器、加速度傳感器、阻抗傳感器、應(yīng)變片等，它們己廣泛應(yīng)用于各類工程結(jié)構(gòu)的實測中，這里不再贅述.

目前新興的傳感器主要有:疲勞壽命絲、壓電材料傳感器、碳纖維、半導(dǎo)體材料和光纖傳感器等。

光纖傳感器是隨著光纖通訊技術(shù)的蓬勃發(fā)展而涌現(xiàn)出來的一種先進(jìn)的傳感器，是用于長期監(jiān)測的最理想材料。其主要性能特點包括:

1)具有感測和傳輸雙重功能;抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕，本質(zhì)安全可靠，耐久性好;靈敏度高;重量輕、體積小、可撓曲，對被測介質(zhì)影響小;

2)便于復(fù)用、成網(wǎng)，有利于與現(xiàn)有光通信技術(shù)組成遙測網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò);

3)測量范圍廣?？蓽y量溫度、壓強、應(yīng)變、應(yīng)力、流量、流速、電流、電壓、液位、液體濃度、成分等。

四、大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計

現(xiàn)代大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)不只是傳統(tǒng)的大型橋梁檢測技術(shù)的簡單改進(jìn)，而是運用現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)，實時監(jiān)測大型橋梁運營階段在各種環(huán)境條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，獲取反映結(jié)構(gòu)狀況和環(huán)境因素的各種信息，并由此分析結(jié)構(gòu)的健康狀況、評估結(jié)構(gòu)的可靠性，為大型橋梁的管理與維修決策提供科學(xué)依據(jù).

1 監(jiān)測系統(tǒng)的組建，見圖1：

圖 1典型大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)框圖

2 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則

1)目的與功能的主輔原則

監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該以建立該系統(tǒng)的目的和功能為主導(dǎo)性原則，建立健康監(jiān)測系統(tǒng)的目的確定后，則系統(tǒng)的監(jiān)測項目和儀器系統(tǒng)就可基本確定。一般而言，建立大型橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的主要目的是掌握結(jié)構(gòu)的運營安全狀況，因此健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)首先考慮以結(jié)構(gòu)安全性為主的監(jiān)測原則，是能夠關(guān)乎結(jié)構(gòu)安全與否的重點監(jiān)測內(nèi)容，而其它目的則為輔的。

2)功能與成本最優(yōu)原則

健康監(jiān)測系統(tǒng)的成本通常比較大，其成本一般由三大部分組成:結(jié)構(gòu)仿真分析費用、儀器系統(tǒng)費用及處理軟件費用。結(jié)構(gòu)仿真分析部分費用一般較小，但其意義重大。儀器系統(tǒng)是健康監(jiān)測系統(tǒng)成本的主要部分，監(jiān)測項目及傳感器數(shù)量越多，監(jiān)測信息就越全面，從而系統(tǒng)成本就越高;反之則降低系統(tǒng)成本，但同時可能會因為監(jiān)測信息不足而使監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性減小。所以為使系統(tǒng)成本更合理，有必要對功能與成本進(jìn)行優(yōu)化，使用最小的投資，獲得最大的有效監(jiān)測信息。信息處理軟件費用，其主要功能是對巨量信息進(jìn)行解釋、存儲、傳輸及初步評價等，

該部分費用相對也比較小。

3)系統(tǒng)性和可靠性原則

監(jiān)測分析、仿真計算、工程經(jīng)驗有機結(jié)合，也只有用系統(tǒng)分析原理，使測點之間、監(jiān)測項目之間能相互結(jié)合，從而提高整個系統(tǒng)的監(jiān)測功效;監(jiān)測系統(tǒng)最基本的要求是可靠性，而整個系統(tǒng)的可靠性取決于所組成的各種儀器的可靠性、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的布置及設(shè)計的統(tǒng)籌安排和施工上的配合等因素。

4)關(guān)鍵部件優(yōu)先與兼顧全面性原則

關(guān)鍵部件是指各種原因?qū)е碌目赡芷茐膮^(qū)、變形敏感區(qū)及結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，這些關(guān)鍵部件都必須重點監(jiān)測。但也應(yīng)考慮全面性，考慮對結(jié)構(gòu)整體性進(jìn)行監(jiān)測，例如基礎(chǔ)的總體安全性監(jiān)控等。

5)實時與定期監(jiān)測結(jié)合原則

根據(jù)監(jiān)測目的、功能與成本優(yōu)化確定監(jiān)測項目后，應(yīng)該考慮的是實時監(jiān)測與定期監(jiān)測分別設(shè)置的原則。由于監(jiān)測項目的不同，有些項目不必長期實時監(jiān)測，但其監(jiān)測頻率又遠(yuǎn)高于人工監(jiān)測，這時可考慮采用定期監(jiān)測，以減少后期維護成本和數(shù)據(jù)處理壓力。

結(jié)束語：

交通運輸是一個國家的經(jīng)濟命脈，而大型橋梁是交通的咽喉，大型橋梁的建造和維護是一個國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，同時也是經(jīng)濟發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的象征。本文簡要分析了大型橋梁的健康系統(tǒng)的設(shè)計，希望對同行以幫助。

參考文獻(xiàn)：

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