吴友佳
广东顺德汇涛工程检测技术有限公司 528303
摘要：公路桥梁是现代交通系统重要部分，对路桥设施展开综合检测意义重大。随着信息科技快速发展，各类先进检测手段用于路桥检测成为行业发展必然趋势，减少了检测人员参与公路桥梁检测的难度。检测单位需从多个方面考虑问题，提出切实可行的路桥检测技术方案，避免检测过程中出现安全事故，破坏了区域交通运行的安全性。据此，对公路桥梁检测技术展开探究。探讨了在新形势下公路桥检测技术的应用现状与应用对策，并通过工程案例说明公路桥梁检测体系中所涉及到的各种技术内容。
关键词：公路桥梁；检测技术；载荷分析
0引言
公路桥梁检测质量的影响因素包括检测取样、检测人员、检测仪器设备等。新形势下公路桥梁检测技术应用中存在一些不足，为应对这些问题，实际工作需要采取改进和完善措施，合理确定试验检测项目、掌握正确的取样数量与方法、重视误差和数据的处理与控制，并重视强制性检测，提高检测人员素质。公路桥梁损坏的原因多种多样，例如施工质量不到位、交通载荷超载影响、外界不可抗力自然环境影响等，为了解决上述这些因素所引发的桥梁损害问题，就必须考虑采用桥梁检测方法。例如目前比较常见的基于高速公路桥梁结构静力性能和动力性能的有限元MIDAS－Civil软件就能够构建桥梁空间模型，通过对其进行载荷分析来获得公路桥梁的相关数据信息，达到桥梁检测目的。
1公路桥梁检测技术的应用现状
1）对公路桥梁检测工作不够重视。在对公路桥梁工程进行建设和施工期间，没有为其聘请专业人员对公路桥梁检测，在整体上较为随意，也未严格遵守技术和标准执行，其产生的缺陷也得不到及时发现，从而影响公路桥梁工程的整体质量和整体安全。
2）公路桥梁检测人员素质低。对于检测队伍的构建，一些人员素质低下，没有专业的资格证书，对使用的设备仪器也不熟练，在数据处理和误差控制工作中，也无法保证工作的执行。在公路桥梁工程建设过程中，缺乏严谨作风与态度，存有数据造假现象，影响公路桥梁工程结果的准确性。
3）实际的公路桥梁检测过程不规范。在对公路桥梁进行检测的时候，施工单位需要根据一定要求，完成取样工作。同时，还要对数据进行采集，保证能获得更多资料。但是，由于检测人员责任心不强，将影响工作的整体效率。在工作中，也未遵循检测规范，无法确保数据采集的全面性，难以掌握工程施工情况，从而给公路桥梁检测质量带来较大制约。
2公路桥梁检测技术的应用对策
根据以上对公路桥梁检测问题的分析发现，取样工作和人员素质以及仪器设备等对公路桥梁质量存在较大关系。在整个工作执行期间，详细对其分析，做出重点研究。为了能保证公路桥梁工程质量，获得更高的检测效果，需要在新形势发展下，为其提出合理对策，以确保工程的整体进步。
2．1确定出公路桥梁的检测项目
在公路桥梁工程不断进步和发展下，由于工程建设材料的逐渐增加，整体结构也更为复杂，同时，需要检测的内容也不断增加。根据一定要求和规范，需要在材料进场前期，对其进行检测，确定出更为合理的项目。比如对混凝土进行配比检测的时候，需要对强度、细度、安全性等作出分析。还需要重点检测其坚固性，对活性骨料进行碱性试验。对于高分子防水材料，检测时需要分析其具备的延伸长度、不透水性等。并且，还要对公路桥梁的承载力、耐久性等进行检测。在这些条件下，不仅能保证公路桥梁的完整性，也能提高公路桥梁的检测质量，促使其获得更大效果。
2．2掌握正确的取样方法
为了促进公路桥梁检测工作中的取样质量，能促进公路桥梁工程的完成。取样具备一定代表性，根据一定的执行要求，对公路桥梁工程的不同部位进行取样，分析其存在的数量，确定出取样的位置。比如：在钢材取样的时候，会在固定位置进行截取。同时，在对袋装水泥进行取样的时候，要详细分析取样的数量、质量等，确保检测结果的准确性。所以说，在对公路桥梁进行检测的时候，遵循严格发展要求，选择出正确的取样方法，保证为公路桥梁的检测质量提供保证。
2．3实现环境控制工作
在公路桥梁工程中，受环境温度、湿度等因素的影响，制约检测结果的准确性。所以，要保证公路桥梁检测工作的有效实施，促使检测结果的充分获取。比如：对水泥砂强度进行检测，维持环境温度的稳定性、湿度等。为了能更为合理的控制环境温度，需要保证试件材料的合理性，在维护检测工作顺利执行下，获得有效的检测结果。
2．4降低检测工程误差
在公路桥梁检测工作中，各个操作都需要按照严格规范和要求来执行。由于工作人员自身素质、检测环境以及工程自身的影响，给检测结果将造成很大误差。如果将工作误差控制在合理范围内，可以将其作为有效结果。如果误差较大，需要实现再次检测，保证为数据信息的获取提供合理依据，在这种方式下，不仅能保证检测工作的质量，也要在整体上对公路桥梁进行评定，以维护公路桥梁工程的整体质量。
2.5利用无人机进行路桥病害检测方法
（1）首先，运用多部件模型和病害检测的步骤进行无人机影像数据的生成，多部件形变模型采用覆盖整目标的根滤波器和高分辨率的部件滤波器组成，总体描述被测绘对象的特征。例如进行裂缝的测绘，可以根据弯曲的程度和走向，进行多个方向的子模型的构建，结合不同子模型进行空间关系的描述，。为了提高模型的泛化能力，采用改进的多尺度HOG特征金字塔计算出局部图像的一阶微笑分图像梯度，将像素特征聚合以获得特征映射、特征向量等因子，采用归一化的方法进行从上到下的分辨率的提升，金字塔上层可以获取大范围的梯度直方图和特征。底层捕捉到主要的精细尺度特征和局部特征。无人机的相机利用增稳云台进行固定和支撑，保持稳定的拍摄，仰俯角均由增稳云台进行控制，多旋翼无人机一般还会增加安装光线传感器，对于检测到的光线强度进行启动调整，必要的时候对于视频、图像的拍摄采用补光光源进行补光。相机的高质量编码图像，被设置为4：2：2，传送到超视距视频传输系统，最终被传输到地面站。
（2）对于病害区域进行预测和扫描，线检测不同的病害模型，多部件细形变模型对于复杂环境具有普适性，在病害区域上检出率显著，对于非路桥的排除效果很好，但也肯可能存在误检和漏检，总体说来，多部件形变模型在坑洞病害的模型测绘上效果最好。对于网状裂缝的测绘效果较差。
（3）当无人机发现障碍的正面的轮廓，激光雷达就会立即进行有效距离的测算，运算原理是通过扩展卡尔曼滤波进行数据的筛选，为了提高准确率，无人机的激光雷达能够降低数据量，将极坐标数据转换到世界坐标数据。激光雷达的数据为了减少运算量，采用的是圆锥碰撞的避障技术。在飞行的构成中，无人机的视觉中，每个障碍物的相对速度向量被定位在碰撞圆锥内，形成二维圆锥。在这个圆锥中，无人机可能会与障碍物撞机。考虑到这一情况，将每个障碍物设定为最小间隔距，一旦超过障碍物最小间隔距离的中心球面空间，无人机就会设定避障航迹，确定出障碍物碰撞的安全线。碰撞的安全线在绝对值时间内快速机动相应，做出规避机动的无人家采用紧急制动或者专项的方式，防止出现障碍物过多导致的碰撞事故。系统运用PMW控制距离的大小，降低或者提高飞行的速度，确定最有路线，如果前方有多个障碍物，可以设定障碍物的空间位置的关系，判断是否能够穿行。针对路桥检测中的障碍物的检测，需要耗费大量的能量，因此为了降低功耗和负载，采用升降方向的主动避障，此技术是将激光雷达的两书光线发射到反射棱镜中。升降的数据与误差数据连接，估算出距
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离的平均值。无人机载飞行高度的测量范围内能够通过激光雷达测算出飞行高度。
2.6提高检测人员综合能力和素质
因为目前部分检测单位试验人员素质能力普遍匮乏，所以提高道路桥梁测试中工作人员的能力意义重大。所以试验检测单位应该积极开展质量工程检测的业务能力的课程，对员工进行培训，努力提高员工的业务水平能力和素质。尽最大可能给试验人员独立工作的机会，提升他们的实际工作经验。
2.7采用先进的检测方法
在路桥试验检测过程中，还应根据路桥建设的实际情况，改变以往落后的检测方式，不断加大引进新的检测方法，从而增加路桥试验检测的准确性，保证路桥建设的质量。无损检测法是一项较为先进的检测方法，通过应用这种方法，能够准确获得路桥损伤情况，并根据实际情况，合理的评价路桥的质量安全等级，制定具有针对性的施工修补方案。除无损检测法外，应力及挠度检测也是一种较为先进、科学的检测方法，通过对应力及挠度检测方法的应用，能够有效解决路面变形以及应力问题。在应力及挠度检测过程中，涉及到的仪器主要有三种，即激光传感器、加速器以及光纤传感器。同时，应力及挠度检测可以为两类，一类为静力试验检测，另一类为动力试验检测，路桥试验检测主要应用的是动力试验检测，主要用于震动测量工作，测量的内容主要包括频率、振型以及阻尼。
2.8加强体制建设，完善相关制度体制
制度的不完善，试验检测机构就发挥不出应有的作用，在机构内部要逐步完善人员管理制度，检测分工明确，责任要落实到个人，加强员工的岗位职责意识，不在检测工作中弄虚作假。在管理层设立各部门负责人，严抓共管，避免相互推诿。实行公平的奖惩机制，有功则奖，有过必罚，增强工作人员的积极性，拥护科学规范的体制建设和制度的创立与执行。
2.9引进先进的试验检测设备，改善试验室条件
随着科学技术的飞速发展，落后的检测设备和检测技术已经远远不能满足规模大、精度高的公路桥梁建设要求，这就要求我们要从国内外引进先进的试验检测设备，掌握一流的现代化检测技术，改善现有工地中试验室的条件，来适应我国公路桥梁建设的迅速发展现状。整合路桥工程检测设备主要就是将现在单一单位进行工程试验检测变为多个检测单位合作检测的模式，这样可以将检测单位内的检测设备进行有效的资源整合。不过这种整合为了避免检测上的资源浪费，在进行路桥工程检测的时候应将检测仍交给单一的检测单位，而检测单位内部实现资源的整合与共享，然后在检测单位缺少或检测设备出现问题的情况下，通过协商利用其它检测机构的设备完成检测。这样将检测设备进行整合可以有效的环节由于设备价格过高，检测部门无法引进该检测设备，从而导致工程某项检测缺失的现象发生。
3案例分析
3．1某公路桥梁项目概况
某公路桥梁作为简支桥梁拥有Ｒ=4000m的圆弧平曲线，其标准跨径为20m，拥有3孔与双幅布置设计，桥梁全长达到70．25m，桥梁设计荷载达到城市A级标准。而桥梁底部结构则采用1．4m×1．65m的矩形截面柱式桥墩，其承台为工字型，桩基部分采用4根Φ140cm的钻孔灌注桩，其中每根桩长为40m，且其桥台采用钢筋混凝土肋式台，双排钻孔灌注桩，其桩长为26m。桥面部分铺装5cm厚度的沥青混凝土配合8cm厚度的现浇C40混凝土，护栏方面则采用钢筋混凝土防撞护栏。
3．2某公路桥梁项目检测依据
我国公路桥梁的基本检测标准，对现有桥梁检测评估的主要方法包括：综合评估法、经验法、荷载试验法、可靠度理论法等。应该首先对高速公路桥梁项目进行多指标等级评定，通常情况下其评级为5个等级：1类为指标完好且功能正常；2类存在轻微损害且对桥梁正常使用无影响；3类为中等损害且桥梁依然能够维持正常使用；4类为桥梁部分出现较大损害，桥梁使用功能受限，特别是承载能力下降；5类为严重损害，桥梁已经不能使用，处于高危状态。根据该项目已知条件进行分析，考虑采用荷载试验法对其桥梁载荷进行分析，确定它的结构可靠性指标，建立结构模型。这里需要指出载荷效应是针对桥梁各个部分所产生截面内力的真实反映，通过桥梁载荷能够分析确定桥梁检测中的某些重要指标。该项目中主要将公路桥梁的20m空心板梁边孔位置设置为测试孔，再根据载荷分析要求条件对桥梁实施静载试验，如图1所示。
该公路桥梁项目中空心板梁的A－A截面位于桥跨的L/4位置，它的控制内力达到最大正弯矩，而在此时的载荷试验需要研究4种工况内容：首先第一种工况为根据A截面最不利正弯矩来检验它的排车布载载荷，将横桥方向作为中载中心进行载荷检测；工况2要按照A截面最不利正弯矩来设置两排车布载，对其横桥方向两辆车偏载、纵向2排进行载荷测试；工况3主要根据B截面上的最不利正弯矩———排车布载来进行载荷测试；工况4要根据B截面最不利正弯矩两排车布载来进行横桥方向偏载载荷测试［3］。上述4种工况的载荷测试均采用到了MIDAS－Civil软件，其技术核心内容就是静载分析，通过梁格法来建立公路桥梁空间模型，该工程中设置了1050个模型单元和1500个节点，计算得出桥梁载荷的相关数据。
4结语
本文主要研究了新形势下公路桥梁检测技术的应用现状问题和相关对策，并通过运用有限元MIDAS－Civil软件构建桥梁空间模型例证解读了对公路桥梁的载荷检测方法，希望为将来我国的高速公路桥梁检测技术快速发展提供核心理论依据。
参考文献：
［1］周彰荣．浅谈公路桥梁试验检测技术［J］．建筑工程技术与设计，2015（10）：1012．
［2］高乔威．新形势下公路桥梁检测技术探析［J］．建筑工程技术与设计，2017（19）：2044．
［3］刘志国．高速公路桥梁检测方法与评定分析［J］．交通世界（上旬刊），2016（12）：70－71．
论文作者:吴友佳
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第18期
论文发表时间:2019/3/25
标签：桥梁论文; 公路论文; 载荷论文; 无人机论文; 检测技术论文; 工作论文; 障碍物论文; 《建筑细部》2018年第18期论文;