高速公路跨铁路桥非接触检测技术的研究与应用

高速公路跨铁路桥非接触检测技术的研究与应用

郑祥元

山东广信工程试验检测集团有限公司250002

摘要：高速公路上跨电气铁路，而上跨桥梁板底部架设含有单相工频的交流电压为25KV，其中涉及的电压非常高，在检查桥梁时不能够采用接触式的检查方式。在这种情况下，通过非接触的检测技术能够使技术的检测精度符合实际工程的需要，并且在检测的过程中可以很好的把握病害发生的情况，该方法属于有效、经济的桥梁病害的检测方法。

关键词：高速公路;跨铁路桥;非接触检测技术;研究;应用

前言：桥梁检查的作用是能够对桥梁技术的状况进行了解，从而能够对桥梁进行评估。桥梁安全与检测的数据需要具备准确和真实的特点，通常桥梁的检查方法主要是用目测并结合仪器观测的形式，检查时需要接近桥梁各个部件，然后对其进行详细的检查，对其缺损的情况进行了解，同时还应对病害的情况做好相应的标志，在做到全方位接触性检查时，通常会使用到脚手架的单设与桥梁检测车。

随着高速公路近年来在我国的蓬勃发展，高速公路的建设已经穿越成为了其他的公路或铁路，这一部分的桥梁在检查时使用的是接触式的检查方法，这种检查的方法具备难度极高、操作复杂的特点，尤其是跨铁路的桥跨部位，该部分上跨了电气化的铁路，并且梁板的底部都有架设单相的工频交流电，电压高，对检查人员的生命构成了威胁，也给铁路的安全运行带来了影响。为了确保铁路能够安全的运行，通常在桥梁的部位有安全铁丝网封闭，这样的设置给桥梁的检查带来了困难。而桥梁检查的实施，必须要将铁路运输与电网进行临时的中断，这样会给社会与经济发展带来巨大的影响。所以在桥梁检查方面，采用一种既能够满足检测精度，而又能降低检查带来得经济损失和社会负面影响的检查方法就显得尤为重要。非接触式桥梁检测方法可以避免接触桥梁检测技术的危害问题，确保桥梁检测的安全性和高效率。

一、工程概况

高速公路跨铁路桥梁检查中非接触检测技术的研究和应用，本文就沪杭高速公路嘉兴段的位于浙江省北部的杭嘉湖平原区，并且除与长三角南边，全长度达到88.1km的大桥，其建设的时间是1995年，并在三年后实现通车。后来全线路段拓宽成双向6车道的有13km，其余的路段拓宽的长度为双向的8车道，全线的长度包含桥梁的结构物有318座，上跨铁路沪昆线的桥梁有两座，分别是王店的公铁以及长安的公铁，此二桥在跨越铁路上部的结构是30m预应力的混凝土空心板梁，下部的结构体为柱式的墩台，基础是钻孔灌注桩。本文对非接触桥梁检查技术的研究选取的王店的公铁和长安的公铁这两座具有代表性的桥来进行研究。

二、非接触式的桥梁检测技术原理

（一）检测原理

非接触式桥梁检测技术是不接触桥梁对其检查的方法，它检测的原理是借助全站仪在桥跨内设置病害的监测点以及坐标的控制点，从而建立一个比较完备的桥梁病害检查监测控制的网络。使用高精度的数码相机扫描桥梁底部，将桥梁的图像转换成视频的信号，将信号传送到计算机上。接下来计算机端获得的图像需要观测人员进行数据图像的分析，观测人员还能将存在隐患问题的部位进行放大观测，这样就实现了非接触式的桥梁检测技术，而效果同接触式的桥梁检测技术是相同的，但是检测的效率和安全性却大大的提高，其对铁路和电力运输构成的影响也比较小。非接触式的桥梁检测技术主要是使用相机像素与照片像素之间的关系来将像的高度推算出来，然后计算物体实际的高度只有使用光学成像原理推算即可得出，这样检测的过程并不需要接触桥梁。非接触检测技术的优势在于不用接触桥梁就能够实现灾害位置的检测，并且通过高倍相机的运动拍摄，可以对灾害的位置进行拍摄记录，观察灾害位置的后期变化发展情况，便于检查人员对灾害进行有效的控制与管理。数据的准确性与精确性提高了灾害隐患控制的效率，使桥梁的运营更具安全性，非接触的桥梁检测技术在桥梁检测方面发挥了不可替代的作用。

（二）检测坐标的控制系统

在使用非接触桥梁检测方法时需要建立检测的坐标系统，该系统的功用包括建立控制网、对各点的坐标进行测量以及建立病害观测点等三项，下面就该三项内容进行具体的分析与阐述。

1、坐标控制目的

使用坐标计算机相机对病害位置的距离、偏角进行计算，得出病害的具体情况，便于检测人员作出进一步的判断。同时坐标计算机还可以将病害的位置作好标记，便于下一次对该区域的复查检测，确保病害得到有效的根除和解决，同时还能够对病害的变化发展情况进行跟踪与检测。

2、坐标控制的内容

首先，在控制坐标时，需要将控制网建立起来，控制网的建立依靠每座桥梁的横向与纵向来设置三个坐标的控制点；其次，还应对各个点的坐标进行测量，如果一个坐标控制点的位置需要测量，如果知道了其附近点的坐标，那么就可以将所要求知的坐标位置了，这样对坐标控制的力度就会相应增强。

3.建立病害观测点

病害观测点建立了以后，能够便于对桥梁部位进行观测，检查桥梁的使用情况，在对病害的位置点确定了之后，可以推算出该点的坐标，建立起病害的监测点，使检查人员对桥梁的病害点的位置能够一模了解。同时病害观测点的数量确定需要综合考虑现场的实际条件和情况。

4.标识系统

检查人员通过计算机观察并病害位置时，能够操控数码相机的位置，转动相机三脚架移动摄像孔，可以根据需求对平台进行桥梁底部的有效扫描检测，检查到以往接触式桥梁检查方法很难检查到的地方，然后还可以使用数码相机对病害的位置进行拍照，测量病害位置的具体坐标。

三、非接触式的桥梁检测技术的验证和应用

（一）试验观测桥的选择

试验观测桥需要具有代表性，所以本文选择的桥梁是王店的公铁以及长安的公铁，这两座桥符合实际的检测技术需要，桥梁的上部结构都是空心板，更符合非接触桥梁检测技术的研究。

（二）对比接触式检测与非接触式检测结果

为了验证非接触式桥梁检测技术的准确性，需要在试验时对两座观测桥之间各一跨铁路跨的相邻跨进行非接触性的检测对比，在检测时其上部结构也属于空心板结构，检测前，对梁板根据行进的方向进行编号，编号的原则是从右向左、由小到大的原则。

1、对比邻接的跨桥采取接触式与非接触式的检测结果

王店公铁在检测以后发现右边的10号空心板上面有1处区域露出了钢筋，在右-14、右-15的位置有3处混凝土出现了破损的现象，左-13号板底有1条纵向的裂缝出现了。区域的露筋与混凝土破损是桥梁的病害位置，给桥梁的安全构成了影响和威胁。

2、长安公铁的第25跨接触式检测与非接触式检测实况

在使用非接触检测法检测以后，桥梁的空心板位置有6条纵向的裂缝，在裂缝的宽度上应采用刻度放大镜读数的方法。

结语

使用高分倍的数码相机拍摄危害位置点、对桥梁进行检测，可以避免对桥梁的接触，减小接触式桥梁检查方法带来的安全隐患问题，提高桥梁检测的效率。检测人员不需要接触桥梁就可以实现高效的检测工作，弥补了检测人员不能接触桥梁检查的缺陷，确保桥梁与铁路的安全运营。文章就沪杭高速公路嘉兴段两座跨铁路的桥为例，对其检查的原理和检查的应用情况进行分析，使高速公路开展桥梁检查的工作能够顺利的开展，使桥梁检查工作的检查效率不断增高，满足实际的桥梁检测需要。

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