世界公路桥梁检测研究方法

1、目标

　　虽然美国有许多质量控制/质量保证（QC/QA）计划，但是我们仍然存在着极大的兴趣，去探索其他国家最有效的桥梁检查制度。

　　检查组由美国公路和运输官员协会（ASSHTO），美国联邦公路管理署（FHwA）和国家合作公路研究计划（NCHRP）共同资助。这项计划是由美国贸易促进公司组织。

　　检测组感兴趣的专题包括：

　　（1）组织结构和背景；

　　（2）检测数据；

　　（3）人员资格；

　　（4）过程控制；

　　（5）设备；

　　（6）文件。

　　2、东道国

　　该小组在2007年6月1日～17日期间举行了一系列的会议并实地考察该小组访问了芬兰、丹麦、德国、法国，并在丹麦会见了来自瑞典和挪威的

　　代表。这6个国家被选中是因为其在桥梁评估、桥梁管理和质量保证方面的做法处于领先地位。

　　3、调查内容

　　团队由10名成员组成，研究欧洲桥梁检查的方法，重点针对质量保证方面。这个小组中，3名代表来自美国联邦公路管理局（FHwA），4名代表来自各州交通部门（D0Ts），1名代表来自全国县工程师协会（NACE），1名代表来自学术界，1名是结构工程设计顾问同时担任报告协助人。该计划由美国公路和运输官员协会（ASSHTO），美国联邦公路管理署（FHWA）和国家合作公路研究计划（NCHRP）共同资助。这项计划是由美国贸易促进公司组织。

　　3．1初步调查结果回顾总结

　　总体而言，该研究小组发现，欧洲主办机构在桥梁检测方面投入巨大，其桥梁检查项目不仅要确保公路使用者的安全，而且也要确保耐用性和适用性满足需要，并依据现有旧桥的清单提高基本建设投资。主要强调通过有目标明确有资质的检查员，检查员的定期校准，数据收集程序，并使用适当的设备以评估结构状态来保证质量检查。访问的大多数机构拥有主要程序，旨在统一检查项目，制定多层次的检查查计划和程序履行损害评估和规划的保养以及通过检查来维修。

　　检测小组确定了许多桥梁检查的做法、技术，这些做法和技术都和前面所述感兴趣的主题相关。这些专题领域如下所示。排序仅仅是为了本报告陈述清楚需要，与重要性没有关系。

　　3．2详细说明的检测参考和工具

　　桥梁检查员可获得许多非常详细，含有大量说明的手册和参考资料作为工具。这些措施包括检查手册、维修指南、维修手册以及编码和记录数据的指南。在美国和访问的欧洲国家主要的方法是视觉检测。欧洲人使用直观工具在最大程度上记录和编码数据，损伤评估，并维护和修理。许多手册，可供检测和维护参考。要重点检查，并提供更加统一的评定等级，各种类型的损害与性能指标的量化均附带照片。这些手册包含许多照片和图画展示损害和相应的等级水平。有几个国家已实施量化标准混凝土开裂的检查报告。欧洲检查人员从过去的检查得到的照片，可用在目前的检查中。检查组在德国的车辆已全部配备了野外设备、办公场地和桥梁记录，以支持检查点的各项行动。

　　3．3报告和数据管理

　　访问的所有国家实行标准化的检查报告、表格、术语和等级。值得注意的做法包括使用桥梁管理系统提供的可定制的巡检表格、标准化的术语和评级标准提供给检查员，检查报告嵌入数码照片，并要求设计人员确定关键区域的结构进行检查。在外场，检测员坚持对任何需要修复损伤进行评估。这样来确定每年的拨款和维修方案，并跟踪维修订单。在德国，检查人员使用一个计算机程序，从一个下拉菜单中选择一个结构状况，来生成评级。在丹麦，独立的资产管理政策、制度和做法，已经建立，以便更好地为主要结构构件决策资金投入。

　　3．4大桥检测员的培训和认证

　　欧洲国家采取各种方法培训和认证检测员。所有国家对检测员都有技术教育要求，多数要求组织者有一个工程学学位。许多人专门培训所需的检测员，以确保检测和数据的质量。专门培训项目经理以及执行能力测试，这些都被认为很重要。

　　保持一个核心的工作组，有桥梁检测方面的专门知识，欧洲的业主在这些方面处于领先。经验丰富的工作组提供了一个人员组成的核心：（1）作为教员，验证新的工作人员和供应商；（2）提供质量保证，分析评价所从事的工作和代表机构；（3）拥有不断补充发展的参考材料，以支持机构的计划。

　　3．5检查类型和频率

　　所有访问过的国家都有非常明确定义的检查类型与几个明确界定的检查范围。

　　一个典型的发现是，欧洲机构已经制定了一个技术决策来确定检查频率。通常这个程序中包括了检测组的能力。访问的东道国的国家认为，检测员的资质和经验条件为决策提供信心，检查周期通常长达5年或6年，但在法国达到9年。丹麦和法国使用风险验收标准，以帮助确定检测类型和频率。

　　在计划中，东道国的国家在详细的检测的基础上选择时间间隔，临时维修检查，并检查检测员资质。然而，东道国国家实际的检查频率，比设定的频率短（在法国要长），设定频率与多种因素有关，如条件、规模、结构类型、使用时间、平均每日交通量以及复杂性，以便更好地分配人力和资金等资源。

　　3．6使用参考桥梁

　　芬兰有一个独特的办法来确保质量。芬兰公路管理局（FINNRA）采用抽样的106座桥梁和26座钢涵洞桥作为控制样本或一套参考桥梁。由经验丰富的内部桥梁检测人员从这些桥梁收集原始数据，保持一致性。

　　3．7收集的数据用来满足各种需要

　　（1）收集随着时间的推移桥梁适用性和耐久性的数据。

　　（2）收集相似的桥梁数据做趋势分析，并更新桥梁管理系统的退化模型。

　　（3）通过提供基准数据进行比较，来对特定桥梁检测数据进行质量控制。

　　（4）培训和进修检测员，评估检测员评定状况等级并同内部工作人员和所有检查员平均值进行比较。

　　3．8无损检测（NDT）

　　在巡查过程中，检测员使用无损检测，以协助他们的状况编码。一些机构详细的参考资料，概述了适当使用无损检测的设备和方法。其中包括术语和定义、缺陷以及适用情况。在德国，用户使用无损检测产品独立进行评估。此外，还有一些非常独特的无损检测技术，如德国使用一个专门配置的超声波横波传感器用于确定的缺陷观察。

　　在可能的时候，一些机构还利用即将拆除的桥梁去评价无损检测方法的效果。

　　3．9造成损伤的原因

　　桥梁检测包括了检测员对损伤原因的调查，这是检测员检测程序的一部分。检测员培训后以评估结构单元的损伤，基于结构稳定性，评估用户安全性和损坏的组件对耐用性的影响，并建议采取妥当行动以解决损害问题。利用检测者结构方面的知识，加之有决心的紧迫感，机构可以得到直接和短期规划要求。所有机构都有规程，采取行动以发现有或没有严重的状况或以更高级别的审查和批准为基础。在所有情况下时，当关键结构发现问题，需要解决的是这是谁负责的，从而确保公众安全及避免设施受到额外损失。其他几位业主展开维修活动以此为方向。维修活动，一般都是所有机构在其桥梁跟踪记录的。这提供了与实际桥梁相关的更好的管理数据以及相关结构费用支出。

　　更加强调导致桥梁出现缺陷的原因。对比美国的做法，其特点为区分单元和构件，本质上表示出缺陷导致的结果。欧洲有一个更加一体化的减灾战略，即检测员规定的具体的修复和重建活动。

　　3．10其他

　　在美国考虑另外一个令人感兴趣的项目为一张德国使用的DVD。“根据德国工业标准（DIN）No1076检测”。DVD是给一般公众观看的，并概述了

　　桥梁和结构检测的缘由。该DVD不仅提供了翔实全面的检测过程，而且它似乎是一个有用的机制，去获取支持来进行桥梁检测和维护。

　　其次，通常的做法是，主办机构对同一座桥梁不使用专门的检查员，在随后的检测中轮岗。这种做法提供了一个新的桥梁状况的评估，这反过来又提供一个更可靠，或者至少更加确认其真实状况。

　　在桥梁检测实地考察，研究小组观察到的细节纳入桥的设计过程中，以便利桥梁检测。在丹麦的GreatLinkBridge，很容易乘坐电梯进人塔内。检查员在梁内用单轨运输检测设备。永久的巡检为安装在结构外面的移动设备。测量系统组成的轴是用来确定轴承的位置。此外，在伸缩处的设计允许给检查带来便利。在德国，混凝土台阶建立沿翼墙，使沿边坡行走同样安全。这些细节将有助于履行桥梁维修活动。

　　4、建议

　　根据上述调查结果，团队初步一般性建议如下：

　　（1）制定一个合理的桥梁检查频率的基准；

　　（2）确定指导方针制定国家质量保证/质量控制过程；

　　（3）提供插图和照片的参考手册；

　　（4）发展综合检查修复方法；

　　（5）交流调研行动中的新发现和新技术；

　　（6）横波超声波传感器。

　　所有这些议题已实施具体行动，以便确定利用调查结果，为美国现有的旧桥评价和检查程序服务，重点放在提高质量控制（QC）和质量保证（QA）的做法。

　　5、重点项目的实施

　　5．1制定一个合理的检查桥梁的基准频率

　　调查小组建议制定一个全国公认的基准，以确定桥梁检查频率，这基于安全、状况、设计、年龄结构和对工程的判断。不同级别的检查力度和范

　　围应结合明确的标准，为检测员的教育、培训和资质服务。结合不同层次的需要，更全面和深入的检查，可以选择6年或其他合适的频率。并在更多的有限范围，在更短的间隔，提供更有效的检查，提高整体质量，以便更有效地利用资源。国家或联邦机构可以选择采用作为新桥的可选工具，也可在更大的范围使用。最终执行情况的过程中，将可能需要修改目前的FHWA制定的全国桥梁检查标准（NBIS）条例。

　　调查小组还建议审查和修有的问题，根据NCHRP标准，这是动态及现场试验桥梁委员会制定的。这个问题的声明，题为“发展基于可靠性的桥梁检测的政策”，提供了调查组确定的基准研究的观念和过程。这样做是和桥梁和结构小组委员会选择NCHRP问题陈述“开发基于可靠性的桥梁检测政策”为#1的研究项目，这在2007年特拉华州年度会议提出。该项目已获得批准，计划在2009财年的NCHRP12—82“发展基于可靠性的桥梁检测的政策”中开始实施。

　　提出这一研究旨在制定合理的方法确定合适的公路桥梁的检查频率。这些方法将考虑桥梁系统的可靠性，包括设计、详细资料、材料、年龄和桥梁的功能，去确定桥梁预期的性能以及桥梁、桥梁单元的退化。实施分层检查方法，为一种提高整体效率的方法。该方法将有助于开始恶化之前确定检查的间隔。这将使桥梁业主有限的资源投入到最有危险的桥梁。

　　目前的做法对检查和监测可获得的资源产生重大影响，在美国风险最大的桥梁成功地应用了这一研究成果有望提高公路桥梁在美国的安全性和可靠性，允许桥梁业主确定将资源集中在有危险的桥梁。执行该研究预计将实现改进现在桥梁检测的政策和要求。

　　5．2发展质量保证/质量控制的指导方针调查小组还建议制定国家质量控制/质量保证标准给国家和地方机构使用。这些指导方针将为内部工作人员准备，类似的准则可以作为桥梁检测服务合同的一部分。同以上的主题，本建议在2007年8月提交给AASHTO桥梁和结构小组委员会。这个项目是由AASHT0和被指定为NCHRP20—07/Task252实施质量控制和质量保证桥梁检测准则。

　　该项目将研究是否有必要发展更好的做法，以全国桥梁检查标准（NBIS）的要求改进质量控制（QC）和质量保证（QA），以改善公路桥梁安全，提高桥梁检测质量和可靠性，逐步推动检测计划的管理。由于各州交通厅在QC/QA方面经验有限，本项目将按照NBIS要求，可以让各州从中选择合适的规范。承建商已被选为执行这项工作，并正在制定一项建议桥梁检查QC/QA做法的明细表。这份明细表将包括所需的资源和性能的措施为每个建议的做法。该项目预计将在2009年4月完成。

　　5．3提供插图和照片的参考手册

　　如前所述，许多非常详细、含大量说明的手册和参考资料可作为桥梁检查员的工具。调研小组建议扩大插图和照片的使用范围来描述桥梁状况，提高准确性和一致性检查。为了支持这一建议，检查组调查了FHWA分办事处，以确定哪些国家已将照片和插图纳入其检查手册。结果表明，在52个州和地区的接触中，报告显示有14个州，使用有一些照片和插图的检查或编码手册，有23个回答为否，另10个州或地区没有回应调查。

　　此外，调查组需要进行一项可行性研究，以制定一个办法来扩大插图和参考文件的用途。

　　这些目标的可行性研究是：

　　（1）提供了一个理想的未来编码指导和检查手册的改进；

　　（2）探索在多大程度上利用AASHTO核心内容指导各州和全国地方机构；

　　（3）调查相关文件去改进检查程序，并提供额外资源、检查员；

　　（4）概览先进的做法，在其他行业方面通过使用插图、照片和参考手册改进质量保证/质量控制程序。

　　最终目标是要研究通过FHWA或NCHRP确定一个较长期的项目，发展改进检测资源，并以照片和插图为工具，使公路桥梁检测在全国各地推广。为此，FHWA发起了一个项目：

　　（1）评价和补充图解手册（IM）所示的个别州使用的插图和照片，以提高准确性和一致性，在桥梁检查中，包括评估的其他行业；

　　（2）成立一个小组，确定关键的交通官员应当出席会议，以确定最佳做法；

　　（3）与在发展图示桥梁检测规范方面有特定经验的交通部门官员一起工作；

　　（4）检查办法，将纳入该手册的培训和教育计划，使手工更新、立法/管理问题需要解决，去执行研究报告的建议；

　　（5）建议一步一步进程，修改FHWA桥梁检查手册和指南。

　　该项目开始于2008年春季。预计所有工作将于2008年8月1日完成。

　　5．4发展综合检查修复方法

　　如前所述大多数访问的欧洲机构，将导致损害原因调查的检测作为其部分桥梁检查步骤之一。检查员的培训，以评估结构单元损害、基于结构稳定性、用户安全性和对损坏的组件的耐用性的影响。

　　在美国为了支持过渡到可能类似的做法，调查小组建议探索发展一本手册，提供一系列维修建议与特定的检查状况相关联。这样一本手册可用于提高检查员的培训以及检查和维修结构。比如芬兰采用这种手册。

　　行政大桥修复指令，提供给检测员（图1），在观察后协助确认结构损害和了解适当的修复程序。这样一本手册将协助发展联系检查评级和修复活动。该小组还建议，探讨如何在现有AASHT0核心内容基础上的手册可用于实现这些目标。　　　　其他执行行动小组的建议，以协助更普遍地提供更好的手段来检查，以评估桥梁状态和整合检验和维修的战略包括更广泛地在日常巡查桥梁范围执行无损评估（无损检测）。该小组建议，国家公路研究所（NHI）培训班就无损检测公路桥梁进行探讨。此外，小组成员建议，从业者应考虑参加会议。比如结构材料技术：无损检测技术应用于公路和桥梁的会议将在奥克兰举行，加利福尼亚州在2008年12月。像这样的会议通常包括了一个例行的无损检测技术研讨。

　　5．5交流调研行动中的新发现和新技术

　　其他一些有价值的项目如下：

　　（1）利用裂缝测绘和二维范围表示，以更好地图示随着时间的推移混凝土结构裂缝的发展；

　　（2）应用无损检测技术，提供简要技术数据协助检查人员确定潜在的无损检测解决方案；

　　（3）一些国家，可得到上桥车辆的数据，美国桥梁检测中也应该做到；

　　（4）可持续大桥项目由欧盟资助，投入重要力量到探索无损检测桥梁状况评估，这个项目得到的信息对美国从业者来说有重要价值。

　　此外，有人在调研期间，发现芬兰的独特之处在于实施一些非常创新的质量保证/质量控制活动。建议更多地与芬兰公路管理局代表进行技术交流。

　　5．6横波超声波传感器

　　超声波横波传感器（图2），使嵌入混凝土结构内部特征的声波成像，在调研访问中得到演示。这项技术，最初开发和生产在俄罗斯，还没有在美国上市。这一技术有可能应用在美国的一些情况下，包括后张法预应力管道灌浆后空隙的检测以及更为传统的应用，如脉冲速度和检测脱层。试点或示范项目，可以协助这项技术转移到美国。　　　　NCHRPIDEA项目或有兴趣的州交通部门可以提供资金来将这一技术在美国应用。应该用技术转让活动去支持发展一个项目，将这一技术在美国展示。GermannInstruments公司已获得权利许可，将在美国转让这项技术，美国应该进行监控，并在可能的情况下支持。

　　5．7综述

　　最近在明尼阿波利斯坍塌了1一35w大桥，美国明尼苏达已经把注意力集中在确保横跨美国的公路桥梁的安全方法和实践上。针对这一国家焦点、公众压力，确保桥梁安全，并研究如何改进目前的做法和实践，今后还有很多要做。调研的结果绝对有助于这方面的工作。

　　虽然作者并不认为的1一35大桥坍塌，直接导致了全国大桥的检验标准，但是这件事创造了一个环境，鼓励FHWA和业主检讨目前的做法，并进行适当必要的修改。我们必须用我们的行动，以恢复公众的信心。而且，它很有商业意义。