摘要：近年来，由于道路交通量的不断增加，交通负荷的增加，以及各种自然因素和人为因素的共同作用，我国许多现有的桥梁遭受了不同程度的破坏。使用这些受损的桥梁会造成交通拥堵，人们的不便，严重的人员伤亡和财产损失，这将对国民经济和社会发展产生不利影响。因此，为了确保运输的安全，这些桥梁的检查，维护和加固已成为当前道路维护管理部门的重要实践活动。
关键词：桥梁施工、损伤、分析
引言：在混凝土桥梁的施工和使用过程中，不可避免地会受到环境和有害化学物质的侵蚀，必须承受车辆的外部影响，超载，疲劳，洪水，风，地震，人为因素等，以及在桥梁中使用的材料也将继续降解，导致对结构的各个部分的不同程度的损坏。使用这些受损的桥梁可能会造成交通拥堵并给人们的生活带来不便。从长远来看，可能会造成严重的人员伤亡和财产损失，这将对国民经济和社会发展产生不利影响。由于桥梁结构本身的复杂性和桥梁的地理位置的特殊性，损坏的原因是多方面的。
1桥梁受损检测方法
1.1基于模态分析得桥梁检测方法。模态是结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。通常，模态分析都是试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。因此，模态分析是桥梁结构损伤识别和桥梁结构的故障诊断的重要方法，只要研究出了桥梁损伤前和损伤后的模态之间的区别便可以知道桥梁损伤，很多研究人员对模态分析在桥梁结构损伤中的应用做了相当大量的和有成效的工作。目前得到广大研究者普遍认同的一种最有前途和有效的方法就是结合系统识别、振动理论、振动测试技术、信号处理、信号采集与分析等跨学科技术的试验模态分析方法。
1.2基于神经网络的损伤识别。神经网络损伤识别是以结构模拟发生的损伤训练为样本集合，根据当前状态下的结构损伤指标直接进行损伤诊断的方法。神经网络法具有线性和非线性映射能力，同时还具备自组织、自适应的学习能力，神经网络法特有的容错能力使得其能代表诸多领域的未知模型系统。在桥梁结构损伤识别系统中，神经网络法的最大优点是增强了环境振动条件下的数据信号处理能力，很好地解决了因环境噪声引起的桥梁动力参数损失或误差大的问题。虽然人工神经网络具有很多优点，但是同时，使用人工神经网络进行损伤识别还有很长的路要走。主要在模型误差、测量误差、测量数据完备、网络训练时长、训练所需样本量等方面做大量工作。人工神经网络的方法的主要局限性在于训练数据集的获取，该法的识别的准确与否在很大程度上决定于训练数据集的完备程度和延续性。
1.3基于小波分析的损伤识别。小波分析具有多分辨率的特点，不管是在时域，还是在频域都有表征信号局部信息的能力，小波分析作为一种信号处理方法，在损伤检测与诊断中取得了很大的进展。时频分析方法主要包括小波分析和小波包分析，近年又出现了Hilbert-Huang变换。在国内，科研工作者利用小波奇异性理论对损伤结构的振动信号进行分析，判断结构发生损伤的时刻，并且给出了结构损伤的分类识别方法。小波包分析不仅对低频部分分解，同时也可以对高频部分进行分解，所以小波包分析比多分辨分析更为精细。小波包变换可以提取由稳态和非稳态信号所合成的信号特征，具有任意的时一频分辨率。特别是在获取到的检测型号出现模糊的波状图时，利用小波或者小波包可以容易的检测出信号中间所包含的桥梁结构损伤信息。有限元数值分析表明基于小波损伤因子损伤识别程序对于突变损伤和线性时变损伤是有效的。
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2桥梁结构损伤的原因分析
2.1规划不当造成的原因分析。桥梁工程建设一般是从规划开始，在做桥梁规划作业时，应首先进行可行性研究，即就桥梁对区域社会经济发展、环境和社会人文影响、当地自然条件等因素详加调查和评估。而目前修建桥梁时，常出现如下问题：
（l）许多桥梁缺乏长期规划。不但没有在规划前进行可行性调查研究，而且缺乏长远考虑，仓促决定，以至在桥梁施工、使用阶段问题频繁出现，引发出一系列的结构问题，导致桥梁未达到使用年限就出现严重病害。
（2）地质、水文资料的调查收集不够全面。地质、水文资料的调查收集对桥位的选择十分重要，若先期地质钻探报告不实，或是试验结果错误，将会导致桥梁使用期间的基础沉陷或基础水平移动。特别是漏报了地质不良现象，如：滑坡、断层、溶洞等，后果尤为严重，可能导致不可估量的损失。
（3）规划的设计交通量不足。主要原因在于初期规划中交通量调查不够充分，对交通量的增长估计不足，致使后期交通量不能满足需求，造成桥梁的疲劳损坏。
2.2设计不良造成的原因分析
（l）设计方法考虑不周。以往桥梁设计都是把承载能力极限状态作为设计的控制条件，对桥梁的正常使用问题考虑甚少，因此导致了桥梁结构设计与构造只重强度不重使用的不良倾向，桥梁的适用性、耐久性不能得到保证。缺少对混凝土配合比的限制，许多构件水灰比较大，降低了混凝土的抗渗性，尽管强度可能满足要求，但对结构耐久性十分不利。
（2）设计规范不完善。现有的许多桥梁建造时间己久，设计是依据当时规范进行的。而当时由于科学技术水平的限制，规范中肯定会有考虑不周、不能尽如人意的地方，如荷载取值偏小，荷载组合考虑不全等。因此，结构在以后的使用过程中逐渐暴露出了一些问题。
（3）结构选型和构造缺陷。由于一般的桥梁设计规范主要是针对单个构件承载能力的，因此在设计和施工中往往对结构的造型和连接构造缺少充分的考虑，形成了结构中的薄弱环节（部位），从而导致这些部位损伤严重，如构件与构件搭接处、伸缩缝及管沟处、结构表面复杂多变及变化比较急剧处等。
2.3施工不严造成的原因分析。由于施工技术水平和管理水平的限制，在施工过程中不可避免地存在某些缺陷，比如：
（l）施工过程中疏忽大意，对混凝土振捣不均匀，有些地方漏振。结构养护成型后，对其表面缺少必要的处理，结构表面存在坑槽、麻面，保护层没有达到设计要求，有些地方的钢筋直接裸露等。这些缺陷的存在一方面缩短了侵蚀介质抵达钢筋的距离，另一方面加强了桥梁结构对侵蚀介质的吸附作用，延长了介质在结构上的滞留时间，从而导致了更严重的侵蚀损伤。
（2）施工过程中偷工减料，如钢筋绑扎不牢，焊缝达不到规定要求，有的甚至采用不符合要求的原材料等。
（3）混凝土施工过程中质量控制不严导致混凝土强度不足，既容易使桥梁结构因承载能力不足而破坏，又会对结构的耐久性产生不利影响。砰）施工过程中，施工技术员对设计图纸理解错误，监理人员不尽职尽责，以及最后的验收也不遵从实事求是的原则，造成验收结果与实际不符，达不到预定的要求，致使使用过程中问题层出不穷，桥梁的使用年限相应缩短。
2.4荷载作用。荷载作用是导致结构损伤发展乃至破坏的最主要的原因。过大的荷载作用容易使结构失稳或承载能力不足或者引起过大的构件变形或过宽的受力裂缝，从而影响桥梁的正常使用；同时荷载作用又能加剧结构中的钢筋腐蚀，特别是对于混凝土受拉区的钢筋，这是由于荷载作用使结构产生的拉应力加速了混凝土微裂缝的开展和延伸，以及各微裂缝间的连接贯通，增大了混凝土的空隙率，降低了混凝土的抗渗性，从而削弱了混凝土对侵蚀介质的抵抗能力；荷载的重复作用可导致桥梁结构的疲劳破坏等。
结束语
近年来随着我国路网改造、旧路改建和公路等级的提升，交通量的日渐增大，重型车辆的日渐增多，对原有的公路旧桥的通行能力要求愈来愈高，确定此类公路桥梁的实际使用状况和实际承载力就显得尤为迫切。于是桥梁结构的检测、评估和加固就成为结构安全养护、正常使用的保证措施之一。
参考文献
[1]刘目明.桥梁工程检测手册[S].北京:人民交通出版社，2015.541-602.
[2]张俊平.桥梁检测[M].人民交通出版社，北京:人民交通出版社，2016.78-122.
论文作者:李现锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/19
标签：桥梁论文; 损伤论文; 结构论文; 荷载论文; 神经网络论文; 混凝土论文; 小波论文; 《防护工程》2018年第27期论文;