□文/王甫友

動測技術(shù)是橋梁結(jié)構(gòu)測試技術(shù)中很有發(fā)展前途的一個應(yīng)用分支，也是近年來發(fā)展較快的一門新技術(shù)，其基本原理是利用橋梁本身或激振后發(fā)出的振動信號對橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行判定。動測技術(shù)是通過研究振動信號反映出來的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)及變化，來對橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測和監(jiān)視。無論是新建橋梁結(jié)構(gòu)驗收，還是既有橋梁的檢測評定，甚至是自然災(zāi)害后的快速響應(yīng)，動測技術(shù)在橋梁檢測中都是一個好的方法。

1 樁基檢測

樁基動測是相對于靜力而言的，即通過給樁作用動態(tài)力(動荷載)，使樁產(chǎn)生顯著的加速度和土的阻尼效應(yīng)。采用不同功能的傳感器可以在樁頭量測到不同的動力響應(yīng)信號，如速度或加速度響應(yīng)信號，以此來確定樁基的各種技術(shù)參量。根據(jù)作用在樁頂上動荷載的能量，可以把動測分為高應(yīng)變和低應(yīng)變兩種方法。低應(yīng)變測試方法也有多種應(yīng)用方法，但由于反射波法適用范圍較廣，可檢測樁身完整性、推定缺陷類型及其位置、核定樁長并可推斷樁身混凝土的強度等級，因此應(yīng)用較廣泛。該方法的原理是在樁頂施加一個初始擾動力，由此激發(fā)出的彈性波從樁身往樁底傳播。當(dāng)彈性波在傳播過程中遇到介質(zhì)突然變化的界面時，如樁身夾泥、斷裂、嚴(yán)重縮頸和擴頸等，將會產(chǎn)生反射和透射，通過分析樁的動態(tài)響應(yīng)特性來判別樁身質(zhì)量以及樁長等參量。高應(yīng)變法包括各種應(yīng)用方法，但其中的Case法、實測曲線擬合法做為樁基動測的主要手段被列入國家《基樁高應(yīng)變動力檢測規(guī)程》。另外動測檢測項目多，動測中低應(yīng)變法可檢測樁身完整性、樁長、樁身缺陷類型及位置、推斷混凝土強度；高應(yīng)變法除可提供承載力和上述技術(shù)指標(biāo)外，尚可提供樁身內(nèi)部應(yīng)力、樁周土阻力及樁端阻力等參數(shù)。靜載雖可結(jié)合預(yù)埋應(yīng)變計檢測應(yīng)力及土阻力，但其費用是一般工程不易接受的。動測試驗費用低，測試周期短，效率高，不影響工期，對現(xiàn)場要求低，影響小，試驗簡潔方便，抽樣率高，全面檢測樁基質(zhì)量。

2 既有橋梁墩臺檢測

既有橋梁墩臺檢測是橋梁檢測中重要的一項內(nèi)容，墩臺結(jié)構(gòu)的好壞至關(guān)橋梁結(jié)構(gòu)的安全。但是由于各種原因，比如說江河中墩柱、填土埋置墩柱等無法從表觀上對其進(jìn)行檢測，而檢測墩臺結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性又是必不可少的，過去多采用挖驗和鉆探的的方法來探明墩臺是否存在病害，耗費人力、物力，故動測技術(shù)應(yīng)用于墩臺的檢測中有獨特的優(yōu)勢。動測技術(shù)主要測試的內(nèi)容包括橫向水平振動能比較明顯地反映出墩臺自身的動態(tài)特性，其穩(wěn)定與否主要反映在振幅的大小、頻率的變化、波形變異3方面。墩頂橫向水平振幅值是檢測時所得到的最直接、最直觀的，反映結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要動態(tài)定量指標(biāo)。橋墩橫向振動的頻率可以分為2種：一種為車輛在橋上運行中左右擺動產(chǎn)生的迫振頻率；另一種為車輛駛離橋梁后，由振動自由衰減波形段的頻譜分析得到的結(jié)構(gòu)自振頻率。當(dāng)墩臺產(chǎn)生病害后，其振動波形也會出現(xiàn)各種變異。故從水平振幅、頻率和波形變異3方面能夠綜合評定墩臺的好壞。動測技術(shù)檢測墩柱不用封鎖交通，不對橋梁結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)作任何變動，充分顯示其優(yōu)越性。

3 上部結(jié)構(gòu)檢測

車輛荷載或其他動力荷載對橋梁結(jié)構(gòu)有沖擊和振動影響，當(dāng)車在橋上時為車橋聯(lián)合振動，當(dāng)車跨出橋后，為橋梁結(jié)構(gòu)的自由衰減振動。這已成為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算、施工、運營、維修養(yǎng)護(hù)過程中的重要問題之一。動測技術(shù)在上部結(jié)構(gòu)檢測中一般包括以下項目：測定橋梁結(jié)構(gòu)在車輛荷載作用下強迫振動特性，如沖擊系數(shù)、強迫振動的動應(yīng)變（應(yīng)力）等；測定橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性，如自振頻率和阻尼特性等。利用動測技術(shù)對橋梁承載力評估方法目前主要有：基于固有頻率變化的結(jié)構(gòu)性能評估；基于振型變化的結(jié)構(gòu)性能評估；剛度和柔度矩陣法；其他動態(tài)評估方法。動測技術(shù)檢測流程見圖1。

圖1 動測技術(shù)檢測流程

4 橋梁索力檢測

斜拉橋結(jié)構(gòu)體系中，斜拉索不僅起連接主梁、索塔、傳遞內(nèi)力和變形的作用，更主要是通過新的索力分布，對結(jié)構(gòu)的整體抗變形能力進(jìn)行調(diào)整，保持結(jié)構(gòu)始終處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)。各拉索中實際索力的大小就成為評價橋梁安全性和承載能力的主要參數(shù)。索由于腐蝕、疲勞等原因發(fā)生損傷，產(chǎn)生松弛，作為結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件，索的破壞將可能給整體結(jié)構(gòu)帶來災(zāi)難性的后果，因此索結(jié)構(gòu)的檢測中也必須準(zhǔn)確實時地測量索力。索的測量在結(jié)構(gòu)施工期和使用期內(nèi)都具有重要意義。在施工階段，調(diào)整索力用千斤頂張拉、用壓力表、壓力傳感器、三點彎矩法等靜力檢測方法，成橋后靜力檢測難以實行。所以動測技術(shù)在成橋后索力檢測中有其獨到的優(yōu)勢。目前最常用的測量索力的動測方法為頻譜法。頻譜法是依據(jù)索力與索的振動頻率之間存在對應(yīng)關(guān)系的特點，在已知索長度、兩端約束情況、分布質(zhì)量等參數(shù)時，將高靈敏度的拾振器綁在斜拉索上，拾取拉索在環(huán)境振動激勵下的振動信號，經(jīng)過濾波、信號放大、A/D轉(zhuǎn)換和頻譜分析即可測出斜拉索的自振頻率，進(jìn)而由索力與拉索自振頻率之間的關(guān)系獲得索力，這是一種間接方法，現(xiàn)有儀器及分析手段，測定頻率精度可達(dá)到0.005 Hz。動測技術(shù)在索力測量中的應(yīng)用對于成橋的驗收和質(zhì)量評定提供了便利。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，道路對經(jīng)濟發(fā)展有促進(jìn)作用，而橋梁作為道路的咽喉，其安全性關(guān)系到道路的暢通。目前需要橋梁檢測人員對橋梁快速的進(jìn)行評估，而且大型橋梁需要時時對其進(jìn)行監(jiān)控。目前我國橋梁質(zhì)量快速評估和健康監(jiān)測面臨著許多機遇和挑戰(zhàn)，大量舊橋需要科學(xué)評估，有效維修和加固，大跨度橋梁屢見不鮮。各國的評估方法大部分為靜力評估，靜力評估方法耗資巨大，費時，各國開始探索動力評估方法。該方法具有廣闊的應(yīng)用前景。

1）在健康監(jiān)測領(lǐng)域，橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)監(jiān)測是橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測的主要內(nèi)容之一，對營運中的橋梁進(jìn)行動力特性參數(shù)監(jiān)測，掌握其隨時間和各種環(huán)境因素影響下的變化規(guī)律具有特別重要的意義。為評價橋梁的安全性提供了科學(xué)依據(jù)。環(huán)境振動法建立不妨礙交通、適于遠(yuǎn)程遙控檢測以及獲取完整結(jié)構(gòu)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的橋梁自動實時監(jiān)測系統(tǒng)。另外對既有橋梁快速、準(zhǔn)確地評定其工作狀態(tài)和安全性能，就可以為橋梁管理部門提供科學(xué)的決策信息，使得橋梁養(yǎng)護(hù)、加固措施和投資方案合理有效。

2）在承載能力評估領(lǐng)域，目前橋梁損傷識別是一個前沿的課題，而動測技術(shù)是損傷識別系統(tǒng)中一個必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。另外在常規(guī)承載力評估方面，也急需動測技術(shù)的應(yīng)用，例如：人行天橋承載力評定所采用的大部分方法還是靜載試驗堆積重物(砂袋等)法，耗費人力、物力，生產(chǎn)效率低，動測技術(shù)的應(yīng)用在人行天橋的承載力評定上有較大的優(yōu)勢。動測技術(shù)在實際檢測中得到了廣泛的應(yīng)用，但是它對儀器的靈敏度要求較高，結(jié)果受設(shè)備的性能限制較大。動測技術(shù)完全替代靜力評估方法還需要一定的時間，但是通過技術(shù)創(chuàng)新，其發(fā)展前景是遠(yuǎn)大的。

［1］林 超.城市橋梁的自由振動測量［J］.廣東建材，2009年，（2）：107-109.

［2］方合雪.運營橋梁檢測動荷載試驗應(yīng)用綜述［J］.公路交通科技（技術(shù)版），2007，（3）：132-134.

［3］李懷紅.鐵路橋梁橋墩技術(shù)狀態(tài)的檢測和評估分析［J］.西鐵科技，2007，（1）：38-42.

［4］李 琦.利用振動特性判定橋梁墩臺病害的研究［J］.黑龍江科技信息，2007，（8）：193.

［5］李 闖，趙素鋒.橋梁結(jié)構(gòu)快速檢測鑒定方法的研究［J］.公路交通技術(shù).2004，（6）：60-65.

［6］李聞濤.既有橋梁承載力動力評估方法綜述［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2007，（4）：96-98.