桥梁结构检测与健康监测技术已经发展并实践了数十年,对设计寿命为50年或100年的中小桥梁而言,结构检测与健康监测技术实践周期占桥梁全寿命周期的比例已相当可观,能够起到很大的后验作用,对技术应用的现状调研有利于总结经验教训并推动技术发展。
1 桥梁结构检测与健康监测的目的与定位
桥梁结构检测与健康监测均服务于桥梁结构的服役安全保障,从管养单位角度出发,两者应有机结合并扬长避短、发挥各自的优势。然而在现有模式下,桥梁技术状况评定检测与健康监测系统难以有机结合,健康监测系统半游离于桥梁养护技术体系之外,无法等效替代或者有效支持桥梁定期检查等现场工作与技术状况评价等内业工作。
从管养单位角度出发,保障桥梁安全是基本需求,结构检测与健康监测应以用户为核心、以需求为导向,通过二者的结合实现养护范围更大的覆盖、检测检查更小的细度、人力成本更大的节约,同时有效应对突发事件与自然灾害。因此,健康监测系统应服务于整个管养系统,为桥梁维护甚至预防性维护提供决策依据、为桥梁设计优化与性能提升提供数据反馈等。健康监测系统除包括桥梁的日常巡检、无损检测、非接触式检测等技术内容外,还可包括健康监测的环境参数与桥梁响应等实时监测内容;且健康监测、外观检查与结构检测各自发挥作用,测量的指标不重复且相互补充。
2 桥梁检测现状问题
当前,桥梁检测技术在技术层面可能存在的主要困难和问题表现在:
1)定期检查与特殊检查中最主要的桥梁结构表观病害检测难以保质保量完成。
桥梁结构典型的表观病害包括裂缝、渗水、露筋、伸缩缝与支座损坏等,上述病害主要通过人工目视检查检出,病害的检出效率依赖于检测人员的经验及检测配套措施:一方面,受限于检查人员可达性,梁底、高墩、索塔等结构表面的病害漏检较为严重;另一方面,对于剪切裂缝等对桥梁结构服役安全威胁较大的病害,如果检查人员不具备基本的力学知识或丰富的现场经验,将其当作一般病害来处理,可能引发严重后果。
2)桥梁结构隐蔽病害人工检出难度大。
受限于检测技术水平与作业成本,预应力筋锚头损伤与预应力损失、拉吊索锚固端损伤、拉吊索内部裂纹与断丝以及支座隐蔽损伤等病害在桥梁的定期检查与特殊检查中难以检出,甚至存在不能检的情况,健康监测系统也未能有效地预警,致使桥梁拉吊索与吊杆腐蚀断裂等事故屡发。
3)桥梁检测评级难以精确量化。
根据JTG/T H21—2011《公路桥梁技术状况评定标准》,桥梁总体技术状况评定等级共分为5类,检测成果不能对结构性态与病害损伤进行精确量化,同一构件不同时期的检测报告无法表现结构的连续变化。例如,我国CJJ 99—2017《城市桥梁养护技术标准》对桥梁结构和构件以评级为主,关键指标量测的精确性和可重复性不够,利用这些数据无法准确把握桥梁的性能退化过程及荷载、环境的变化过程。
此外,检测报告的质量可靠性、检测人员现场作业安全等也是桥梁检测中有待社会与行业关注的问题。