對(duì)橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析

長(zhǎng)沙理工大學(xué) 湖南長(zhǎng)沙 410000

摘要：隨著交通運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展和保障公路橋梁安全運(yùn)營(yíng)的實(shí)際需求，橋梁養(yǎng)護(hù)已經(jīng)成為交通部門的重點(diǎn)工作，特別是橋梁的檢測(cè)技術(shù)要求新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)?？萍嫉陌l(fā)展，科研工作的深入，以及廣大科研、設(shè)計(jì)等人員的共同努力，研究橋梁檢測(cè)與安全性評(píng)估方法，建立健康有效的橋梁檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，探索橋梁維護(hù)加固補(bǔ)強(qiáng)的施工工藝與技術(shù)，這些重要的課題必將得到長(zhǎng)足的促進(jìn)，成為我國(guó)科技發(fā)展的前沿。

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)；無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；應(yīng)用

1.橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的含義

就橋梁來(lái)說(shuō)，橋梁的損傷分為材料性損傷和結(jié)構(gòu)受力損傷兩種損傷形式。橋梁的結(jié)構(gòu)材料中鋼筋和混凝土是最主要的兩種，橋梁的損傷形成和發(fā)展與橋梁的工作性質(zhì)和受力狀況決定，損傷反應(yīng)到材料上面就是疲勞損傷和鋼筋銹蝕?；炷猎谑褂们捌鋬?nèi)部由于混凝土凝結(jié)和硬化過(guò)程干縮而引起裂縫的存在。同樣的對(duì)于鋼筋而言也存在缺陷，例如鋼材在冶煉的時(shí)候可能存在雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在會(huì)對(duì)鋼材的連續(xù)性造成破壞，并且在某些條件下還會(huì)使鋼材產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。此外鋼筋需要焊接，這些焊接的接口是損傷產(chǎn)生和發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，在結(jié)構(gòu)受力時(shí)這些部位容易造成應(yīng)力集中而出現(xiàn)損壞，造成橋梁損害。

目前橋梁技術(shù)正處在飛速發(fā)展的時(shí)期，對(duì)于橋梁建成后結(jié)構(gòu)的損傷評(píng)定越來(lái)越受到專家們的關(guān)注，目前來(lái)講對(duì)于結(jié)構(gòu)損傷的檢測(cè)主要的方法是用相關(guān)的儀器對(duì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。隨著對(duì)檢測(cè)技術(shù)的要求越來(lái)越高無(wú)損檢測(cè)技術(shù)逐漸的成為主流。所謂的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要的測(cè)試方面是與結(jié)構(gòu)安全有直接相關(guān)關(guān)系的宏觀上的力學(xué)性能和宏觀缺陷。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在橋梁方面的主要應(yīng)用有：橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及本身的材料特點(diǎn)；能夠反映橋梁某些方面性能的參數(shù)或物理量，并能把各個(gè)參數(shù)或變量放在一個(gè)函數(shù)關(guān)系中；改進(jìn)目前的檢測(cè)方法和檢測(cè)技術(shù)。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在目前的橋梁檢測(cè)中應(yīng)用非常的普遍，一般來(lái)說(shuō)分為兩個(gè)部分：整體結(jié)構(gòu)的狀況識(shí)別和局部部件的損傷識(shí)別。橋梁本身的構(gòu)成是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包括各種各樣的材料、各種組合結(jié)構(gòu)、各種部分。在這個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)部分所在的位置和所起的作用不同造成了各個(gè)部分的重要性、應(yīng)力狀態(tài)、易損性、剛度、動(dòng)力特性有很大差別。

2.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的形成與發(fā)展

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是指在不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件性能的前提下，通過(guò)測(cè)定某些適當(dāng)?shù)奈锢砹縼?lái)判斷結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某些性能的檢測(cè)方法。橋梁工程中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的形成和發(fā)展與混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的日臻成熟，許多國(guó)家開始了這類檢測(cè)方法的標(biāo)準(zhǔn)工作。經(jīng)過(guò)幾十年的研究和工程應(yīng)用，我國(guó)研制了一系列的無(wú)損檢測(cè)儀器設(shè)備，結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行了大量的應(yīng)用研究，逐步形成了《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》、《超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》、《后裝拔出法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》、《超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》等技術(shù)規(guī)程，并由此解決了工程實(shí)踐中的問(wèn)題，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與常規(guī)的混凝土結(jié)構(gòu)破壞試驗(yàn)相比，具有如下一些特點(diǎn)：

（1）不破壞被檢測(cè)構(gòu)件，不影響其使用性能，且簡(jiǎn)便快速；

（2）可以在構(gòu)件上直接進(jìn)行表層或內(nèi)部的全面檢測(cè)，對(duì)新建工程和既有結(jié)構(gòu)物都適用；

（3）能獲得破壞試驗(yàn)不能獲得的信息；

（4）可在同一構(gòu)件上進(jìn)行連續(xù)測(cè)試和重復(fù)測(cè)試，使檢測(cè)結(jié)果有良好的可比性；測(cè)試快速方便，費(fèi)用低廉；

（5）由于是間接檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果要受到許多因素的影響，檢測(cè)精度要差一些。

3.橋梁無(wú)損檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)分析

傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)得到了較大的發(fā)展，目前已有光纖傳感檢測(cè)技術(shù)、超聲檢測(cè)、探底雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)、聲發(fā)射、紅外檢測(cè)、聲發(fā)射、等。

3.1光纖傳感檢測(cè)技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)通過(guò)利用光纖對(duì)某些物理量的特殊敏感性，將不可度量的外部物理量轉(zhuǎn)化成可以直接進(jìn)行測(cè)量的光纖信號(hào)技術(shù)。光纖應(yīng)檢測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有不受環(huán)境因素的限制，絕緣耐高壓耐腐蝕，能在各種復(fù)雜的環(huán)境下良好運(yùn)行，還具有體積小，重量輕，可做成任意形狀的傳感器陣列精度高實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格因素一直是困擾此項(xiàng)技術(shù)高速發(fā)展的絆腳石。光纖傳感器主要用于：橋梁結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)測(cè)、既有橋梁結(jié)構(gòu)的工作性狀監(jiān)測(cè)、服役時(shí)間較長(zhǎng)的橋梁結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)。

3.2回聲波檢測(cè)法

回聲波法檢測(cè)原理是：通過(guò)在結(jié)構(gòu)上作用一個(gè)短的持續(xù)作用，產(chǎn)生應(yīng)力（聲）波，通過(guò)結(jié)構(gòu)，并由缺陷和外表面反射。假如聲阻力不同，這些低頻率應(yīng)力波以不同速度傳播。采用傳感器記錄表面移置，表面移置是由反射波到達(dá)沖擊表面引起的。將振幅和頻率保存于后處理中?？斩礄z測(cè)的準(zhǔn)確性可以用可檢測(cè)到的最小側(cè)向空洞尺寸來(lái)表示。根據(jù)沖擊器直徑的變化，出入頻率有所不同，即沖擊器直徑越小，沖擊器的頻率越高，分辨率越高，但是穿透深度越小。

回聲波具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)闆](méi)有放射性或X射線的危險(xiǎn)，該方法的使用安全能夠得到保證。該方法能夠檢測(cè)到在金屬和塑料管道中空洞的出現(xiàn)、空洞的深度、與加強(qiáng)區(qū)的距離及單元的厚度?；芈暡ǚz測(cè)法風(fēng)險(xiǎn)低，僅需要一面的檢測(cè)通路，能檢測(cè)金屬和塑料管道中的空洞。然而，該方法僅能檢測(cè)到大尺寸的空洞。

回聲波可檢測(cè)到空洞的最小尺寸往往大于很多管道中空洞的直徑，并且大于對(duì)鋼筋耐久性有重要影響的空洞尺寸。在關(guān)鍵截面區(qū)，很多管道都不能從下端背面進(jìn)行檢測(cè)。如果僅限制到從一面觀察，這進(jìn)一步減小了潛在的缺陷范圍。不能檢測(cè)到水充滿于空洞的情況。除了初始空洞表面信息以外，不能提供其他結(jié)構(gòu)信息，如果假定從底部表面和水平表面測(cè)量，可能導(dǎo)致管道尺寸減小。該方法并不像沖擊雷達(dá)一樣速度很快，并且需要管道尺寸等信息來(lái)幫助解釋說(shuō)明。布置擁擠的管道和加固區(qū)都可能給檢測(cè)增加困難。

3.3探底雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

探底雷達(dá)技術(shù)是利用高頻的電磁脈沖波通過(guò)寬頻帶脈沖的形式作用到檢測(cè)體，根據(jù)波在傳導(dǎo)過(guò)程中所遇介質(zhì)的不同，對(duì)回收波進(jìn)行分析研究的一種新型檢測(cè)方法它不僅能準(zhǔn)確定位損傷的形狀深度和大小，而且由于操作方面，可以進(jìn)行大面積區(qū)域的檢測(cè)。此項(xiàng)技術(shù)目前主要用于橋梁面層厚度，基礎(chǔ)密實(shí)度，含水量和擋土墻的損傷缺陷檢測(cè)。

3.4聲發(fā)射（AcousticEmission，簡(jiǎn)稱AE）

通常橋梁的結(jié)構(gòu)在受到長(zhǎng)期荷載作用后，容易發(fā)生類似于塑性變形、裂縫等破壞性損傷。這種損傷會(huì)不同程度的釋放出聲波能量，根據(jù)這種現(xiàn)象研制的聲反射檢測(cè)器，可以有效的對(duì)處于荷載狀態(tài)下的橋梁材料進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警；AE技術(shù)是根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)出的應(yīng)力波來(lái)判斷內(nèi)部損傷程度的一種新型動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)方法。它可以在構(gòu)件或材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、缺陷或潛在缺陷處于運(yùn)動(dòng)變化的過(guò)程中進(jìn)行檢測(cè)。

3.5紅外熱像儀檢測(cè)技術(shù)

紅外熱像儀可以用于橋面各類病害的檢測(cè)工作，它是利用紅外攝像機(jī)所生成的橋面溫度圖像，來(lái)測(cè)定混凝土裂層上的熱點(diǎn)?；炷翆用嫔先绻嬖诹褜樱@種較薄的充滿空氣的裂層對(duì)溫度起到了絕熱的作用，就會(huì)使其上的混凝土溫度快速上升。通過(guò)紅外熱像儀便可把熱點(diǎn)的紅外輻射轉(zhuǎn)化成圖像，從而直觀地觀察到橋面的溫度分布，達(dá)到混凝土內(nèi)部和表面結(jié)構(gòu)的檢測(cè)目的。紅外熱像儀具有檢測(cè)速度快、穩(wěn)定性高、輕巧靈便等特點(diǎn)。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著大型橋梁的安全性問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)、維護(hù)上就顯得更加重要。隨著科技的進(jìn)步國(guó)內(nèi)橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，但是很多核心的技術(shù)還是要從國(guó)外引進(jìn)，要進(jìn)一步研究這一項(xiàng)技術(shù)，推廣它的使用范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]吾新璇.混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]劉沐字.橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中外公路，2012.

[3]喬烈艷.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在道路施工中的應(yīng)用與發(fā)展[J].建材世界，2010（04）.