關(guān)于橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展研究

■瞿柯飛，宋吉偉 ■貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550001

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展，橋梁工程數(shù)量以及建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，人們愈發(fā)關(guān)注橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。它是一種現(xiàn)代技術(shù)手段，它在橋梁安全、長(zhǎng)期使用中發(fā)揮著決定性作用。近年來(lái)，橋梁工程事故的出現(xiàn)，更加突顯了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的在橋梁建設(shè)中的地位。因此，本文對(duì)于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的探究對(duì)橋梁工程建設(shè)具有深遠(yuǎn)影響。

1 橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)概述

在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，橋梁技術(shù)高度發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)損傷評(píng)判工作對(duì)儀器的依賴程度越來(lái)越大。而無(wú)損檢測(cè)技術(shù)作為一種現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)，側(cè)重對(duì)宏觀力學(xué)性能和缺陷的檢測(cè)，這兩者與結(jié)構(gòu)安全緊密相關(guān)，其在橋梁工程中的實(shí)際應(yīng)用具體包含以下三種因素:其一，橋梁建設(shè)所需材料的特性;其二，檢測(cè)方法與儀器。近年來(lái)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在橋梁檢測(cè)環(huán)節(jié)。橋梁包含多種組成材料，它是一個(gè)大型綜合系統(tǒng)，涵蓋多種結(jié)構(gòu)組合，各個(gè)組成部分存在較大差別，因此，這大大增加了橋梁檢測(cè)難度，拓展了橋梁檢測(cè)范圍，如何科學(xué)劃分橋梁檢測(cè)項(xiàng)目已經(jīng)成為檢測(cè)人員急需解決的基本問(wèn)題。在此種背景下，專家學(xué)者紛紛進(jìn)行了大量的研究，并提出一些新的分類標(biāo)準(zhǔn);其三，適當(dāng)選擇物理量，本文中的物理量可全面映射橋梁性能，同時(shí)，還應(yīng)明確物理量?jī)?nèi)部關(guān)聯(lián)。

在橋梁損傷辨別過(guò)程中，我們應(yīng)高度重視影響程度嚴(yán)重的損傷，并以此為切入點(diǎn)，可將橋梁損傷主要?jiǎng)澐殖山Y(jié)構(gòu)受力以及工程材料這兩種損傷類型?，F(xiàn)階段，在橋梁工程建設(shè)中，鋼筋和混凝土為最基本也是最重要的結(jié)構(gòu)材料。眾所周知，橋梁損傷程度和發(fā)展直接取決于橋梁自身特性和受力情況，從材料層面來(lái)說(shuō)，具體體現(xiàn)在疲勞損傷以及鋼筋銹蝕這兩方面。

混凝土作為一種復(fù)合材料，它具有一定的復(fù)雜性。對(duì)于混凝土構(gòu)件而言，在投入使用前期，早已存在裂縫，這是因?yàn)榛炷聊Y(jié)與干縮共同作用才引起的。同樣在鋼筋中也存在相同缺陷，因冶煉過(guò)程中存在雜質(zhì)，這不僅在微觀層面對(duì)鋼材連續(xù)性產(chǎn)生影響，還會(huì)引發(fā)鋼材銹蝕，這是電化腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因。

從結(jié)構(gòu)受力層面來(lái)說(shuō)，在橋梁的使用過(guò)程中，需要經(jīng)歷多個(gè)負(fù)載作用，其中最為頻繁的便是豎向負(fù)載作用，同時(shí)，還會(huì)忍受自然環(huán)境的影響，削弱橋梁構(gòu)件性能，對(duì)結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生損傷，出現(xiàn)裂縫。另外，因基礎(chǔ)沉降的作用，外加構(gòu)件預(yù)應(yīng)力損失的影響，導(dǎo)致應(yīng)力重新分布，同時(shí)在結(jié)構(gòu)環(huán)境等多種因素的影響下，損傷機(jī)理分析呈現(xiàn)多樣化以及微小化［1］。

2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

分析橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程可知，它與混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)緊密相連，其中前者經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，截止到目前為止，經(jīng)歷了多個(gè)階段，從表面壓痕技術(shù)過(guò)渡到共振測(cè)量，再到超聲波脈沖檢測(cè)，使得混凝土工程檢測(cè)體系更加完善，并為混凝土無(wú)損檢測(cè)奠定了扎實(shí)的技術(shù)保障。在此背景下形成橋梁無(wú)損檢測(cè)，并不斷發(fā)展。在科學(xué)技術(shù)的促進(jìn)下，橋梁無(wú)損檢測(cè)研究取得了理想的成績(jī)，研制出了多種先進(jìn)技術(shù)，例如，紅外熱譜技術(shù)［2］。

在原有的橋梁檢測(cè)技術(shù)中，主要應(yīng)用動(dòng)靜載試驗(yàn)以及目測(cè)，同時(shí)，還會(huì)應(yīng)用其它檢測(cè)技術(shù)。對(duì)于靜載試驗(yàn)一般被應(yīng)用在橋梁撓度檢測(cè)以及應(yīng)變能力測(cè)試過(guò)程中，輔以目測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合評(píng)判，確保評(píng)判結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。檢測(cè)橋梁裂紋時(shí)，液體滲透是應(yīng)用最多的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，有時(shí)也會(huì)應(yīng)用磁分子等方法;檢測(cè)鋼橋體積損傷程度時(shí)，主要通過(guò)X 射線攝像進(jìn)行檢測(cè)，找到缺陷;在檢測(cè)混凝土橋時(shí)，整體結(jié)構(gòu)以及局部構(gòu)造分別采用不同的檢測(cè)技術(shù)，在整體結(jié)構(gòu)檢測(cè)中一般應(yīng)用負(fù)載試驗(yàn)，并結(jié)合模態(tài)分析，在局部檢測(cè)中應(yīng)用超聲波等多項(xiàng)技術(shù)。

另外，在當(dāng)前橋梁檢測(cè)中所使用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)除上述幾種技術(shù)外，還包含較多其它檢測(cè)方法，例如，激光雷達(dá)檢測(cè)。它們被大面積應(yīng)用在橋梁撓度、損傷程度等多項(xiàng)檢測(cè)工作中。然而，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)中的實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)仍然存在不足之處，例如，X 射線檢測(cè)法不僅具有放射性危險(xiǎn)，并對(duì)檢測(cè)空間提出了較高的要求，它并不適用于所有混凝土的檢測(cè)，僅僅適用于特定厚度的混凝土;還有超聲檢測(cè)可準(zhǔn)確檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)，但在向異性材料檢測(cè)中存在不足，檢測(cè)成本投入較多，檢測(cè)結(jié)果缺少真實(shí)性;紅外檢測(cè)法一般被應(yīng)用在遠(yuǎn)距離檢測(cè)診斷中，檢測(cè)效率較高，但檢測(cè)成本投入較多，還會(huì)對(duì)交通流量產(chǎn)生負(fù)面影響;局部檢測(cè)依賴人工搜索，雖然會(huì)浪費(fèi)較多的時(shí)間和人力，且真實(shí)性差，但是，從整體層面上來(lái)說(shuō)，人工檢測(cè)比較適用于中小規(guī)模的橋梁。

3 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展研究

伴隨著技術(shù)進(jìn)步以及研究力度的加大，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)取得了一定成績(jī)，其中在振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)方面的發(fā)展更加明顯。針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)建動(dòng)力模型，同時(shí)，憑借振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整橋梁模型參數(shù)，進(jìn)而更加形象、系統(tǒng)化地映射該項(xiàng)技術(shù)的具體的損傷辨別能力。在研究振動(dòng)模型分析檢測(cè)技術(shù)的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)發(fā)揮著重要作用，它可評(píng)判橋梁橋梁整體情況。若橋梁結(jié)構(gòu)自身特性發(fā)生改變，應(yīng)利用結(jié)構(gòu)振動(dòng)模型充當(dāng)研究權(quán)數(shù)量，并通過(guò)模態(tài)前后所對(duì)應(yīng)的變化量圍繞橋梁結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行加權(quán)處理，這便于損傷辨別，還可促進(jìn)結(jié)構(gòu)單元損傷的準(zhǔn)確定位。

分析無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展可知，由美國(guó)聯(lián)邦發(fā)起的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目涵蓋多項(xiàng)現(xiàn)代技術(shù)，研究范圍更加廣泛，研究規(guī)模相對(duì)較大，具體包含以下五種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)［3］。

3.1 橋面板檢測(cè)系統(tǒng)

該系統(tǒng)由地面滲透雷達(dá)以及熱成像系統(tǒng)等多個(gè)部分共同組成，其中地面滲透雷達(dá)主要通過(guò)脈沖雷達(dá)、信號(hào)加工和成像以及光柵技術(shù)，形成平面與立體橋面板內(nèi)部圖像。

3.2 檢測(cè)與健康監(jiān)管系統(tǒng)

該系統(tǒng)憑借無(wú)線電完成全橋監(jiān)測(cè)工作，輔以GPS 技術(shù)來(lái)測(cè)量橋梁形變程度，并通過(guò)TRIP 鋼傳感器對(duì)橋梁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判定其是否存在超載現(xiàn)象，它肩負(fù)監(jiān)測(cè)橋梁整體性能與監(jiān)控橋梁健康的重任［4］。

3.3 銹蝕測(cè)試與評(píng)判技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)包含多種系統(tǒng)以及多個(gè)技術(shù)，例如，磁漏探測(cè)技術(shù)。

3.4 疲勞裂縫測(cè)試與磁鐵判定方法

多種系統(tǒng)、多個(gè)設(shè)備以及傳感器等共同組成該系統(tǒng)，它主要應(yīng)用在橋梁裂紋檢測(cè)環(huán)節(jié)。

3.5 振動(dòng)檢測(cè)法

振動(dòng)檢測(cè)主要包含強(qiáng)迫振動(dòng)以及激光振動(dòng)這兩種方法，旨在通過(guò)該項(xiàng)目的研究來(lái)更好地應(yīng)用到橋梁下部結(jié)構(gòu)判定、斜拉索索力測(cè)試和無(wú)損檢測(cè)工作中。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)既可保障橋梁建設(shè)質(zhì)量，還強(qiáng)調(diào)以人為本的現(xiàn)代發(fā)展理念，它在橋梁建設(shè)以及社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著深遠(yuǎn)影響。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在新橋設(shè)計(jì)中占據(jù)著一定位置，它是一項(xiàng)綜合工程，我們應(yīng)加大在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中的研究力度，將其有效滲透到橋梁檢測(cè)系統(tǒng)中，進(jìn)而打造更多優(yōu)質(zhì)橋梁工程，確保人們的安全出行以及社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。

［1］牟云，韓彬.橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2013(16).

［2］羅華.道路橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2013(34).

［3］王計(jì)寶.橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀研究［J］.中國(guó)機(jī)械，2015，(1):114-115.

［4］譚松.道路橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用探析［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014(29):439-439.