橋梁無損檢測技術(shù)的現(xiàn)狀研究

王計(jì)寶

摘要：隨著科技進(jìn)步和社會發(fā)展，橋梁建設(shè)迎來了新的發(fā)展高峰，橋梁無損檢測技術(shù)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問題。近年來，各類橋梁安全事故的發(fā)生使橋梁檢測技術(shù)的研究備受矚目。本文闡述了橋梁無損檢測技術(shù)的發(fā)展歷程，在此基礎(chǔ)上討論了橋梁無損檢測技術(shù)的應(yīng)用狀況，以期對橋梁檢測工作的提高有所幫助。

關(guān)鍵詞：橋梁；無損檢測；技術(shù)

近年來，我國橋梁建設(shè)項(xiàng)目不斷增多。施工技術(shù)和施工水平也隨之提升，各種新工藝、新技術(shù)、新材料層出不窮，橋梁橋型和橋梁跨度記錄不斷被刷新，這些成就在鼓舞人的同時(shí)，也不可避免的存在著各種安全隱患，橋梁工程往往因?yàn)閮?nèi)部將結(jié)構(gòu)問題、橋梁老化問題以及其他各種問題造成重大橋梁安全事故，橋梁無損檢測技術(shù)在提高橋梁安全性能和增加使用壽命方面起著至關(guān)重要的作用，成為學(xué)術(shù)界探討的熱點(diǎn)話題。

1.橋梁無損檢測技術(shù)的內(nèi)涵及發(fā)展歷程

所謂橋梁檢測技術(shù)，是指保持橋梁原有結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，利用各種手段和方法測定橋梁的相關(guān)物理參數(shù)和變量，通過技術(shù)檢測判斷橋梁的結(jié)構(gòu)性能是否達(dá)到要求和相關(guān)規(guī)定。此種檢測方法在現(xiàn)階段應(yīng)用范圍很廣，主要應(yīng)用于測試宏觀結(jié)構(gòu)力學(xué)的性能方面，多數(shù)與結(jié)構(gòu)安全有關(guān) ，發(fā)現(xiàn)某些宏觀缺陷，在橋梁檢測中發(fā)揮著重要作用。無損檢測技術(shù)在橋梁中的應(yīng)用與橋梁建設(shè)所使用的建筑材料、橋梁結(jié)構(gòu)特性、所選取的物理量及相互間的關(guān)系以及用于檢測的方法和儀器等有關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，橋梁檢測技術(shù)依托信息通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了新的測試工具。橋梁檢測技術(shù)的形成和發(fā)展離不開混凝土無損檢測技術(shù)的推動，混凝土無損檢測技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)30年代，先后經(jīng)過了表面壓痕技術(shù)到超聲波脈沖檢測技術(shù)的發(fā)展和跨越，如今已經(jīng)形成了一個完整的技術(shù)體系。橋梁無損檢測技術(shù)在此基礎(chǔ)上，借助科技進(jìn)步成果也研發(fā)出了一系列先進(jìn)技術(shù)，例如雷達(dá)掃描技術(shù)、微波吸收技術(shù)以及紅外熱譜技術(shù)等。當(dāng)前無損檢測技術(shù)已經(jīng)發(fā)展較為成熟和完善，并且有英國BSI頒布的標(biāo)準(zhǔn)和美國ASTM頒布的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)為無損檢測技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

橋梁無損檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀與最

新動態(tài)

2.橋梁無損檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀

在橋梁建設(shè)中重視橋梁無損檢測技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)歷了較長時(shí)間，隨著橋梁結(jié)構(gòu)的安全性問題不斷出現(xiàn)，人們才開始重視橋梁無損檢測技術(shù)的應(yīng)用。部分經(jīng)常性的橋梁檢測項(xiàng)目仍在使用傳統(tǒng)的橋梁常規(guī)檢測。傳統(tǒng)的橋梁常規(guī)檢測沒有運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，僅僅起著外觀檢測的補(bǔ)充作用，其檢測方法主要借助動靜載試驗(yàn)、目測、混凝土硬度實(shí)驗(yàn)、腐蝕作用試驗(yàn)以及超聲波探測等。目測主要依靠測試專家的感性判斷，目測結(jié)果的誤差較大，不能準(zhǔn)確客觀地反映結(jié)構(gòu)損傷狀況；靜載試驗(yàn)主要用于測試橋梁的應(yīng)變和饒度狀況，同時(shí)也要借助參考目測結(jié)果，通過兩種方法的綜合進(jìn)行橋梁狀況的評定。除此之外，在檢測橋梁裂紋時(shí)，通常使用液體滲透、磁分子、渦流儀和超聲波以及聲發(fā)射技術(shù)，判斷鋼橋結(jié)構(gòu)體積是否損傷時(shí)，通常采用X射線進(jìn)行攝像，這樣能夠清晰的觀察橋梁缺陷。檢測混凝土橋時(shí)，對于整體結(jié)構(gòu)的探測主要使用荷載試驗(yàn)和模態(tài)分析方法，對于局部的檢測使用超聲波、沖擊反射、磁電阻抗、銹蝕勢能、遠(yuǎn)紅外熱像、地面滲透雷達(dá)、X射線攝像和聲發(fā)射等方法。

3.橋梁無損檢測技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài)

隨著人們對橋梁無損檢測技術(shù)的重視和關(guān)注，近年來，橋梁無損檢測技術(shù)又有了新的突破性發(fā)展，一些新的技術(shù)和方法被廣泛應(yīng)于與橋梁檢測。最常見的有激光雷達(dá)檢測法、全系干涉儀檢測法、激光斑紋檢測法、雙波長遠(yuǎn)紅外成像檢測法和磁漏攝動檢測法等，這些方法被廣泛應(yīng)用于橋梁下部結(jié)構(gòu)撓度、表面變形狀況、混凝土層損傷程度，以及鋼索、鋼梁及混凝土內(nèi)部鋼筋等各方面的檢測中。一些專家學(xué)者經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)的阻力、剛度以及質(zhì)量產(chǎn)生變化，如果將結(jié)構(gòu)震動模態(tài)作為權(quán)數(shù)，對橋梁結(jié)構(gòu)損傷之前和損傷之后的模態(tài)變化量進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖?quán)處理，就能夠?qū)蛄簡卧獡p傷進(jìn)行識別和定位。

從目前已有研究取得的進(jìn)展和成果看，美國聯(lián)邦公路總署啟動的公路橋梁無損檢測技術(shù)的大型研究項(xiàng)目，該研究項(xiàng)目涉及眾多新型技術(shù)，開展的課題也十分廣泛，已經(jīng)啟動的項(xiàng)目主要有疲勞裂紋探測及評估磁鐵方法、橋面板檢測系統(tǒng)、強(qiáng)迫振動響應(yīng)法、銹蝕探測及評估技術(shù)、橋梁測試及健康監(jiān)視系統(tǒng)和激光振動計(jì)測量法幾種。

首先，先進(jìn)的銹蝕探測和評估技術(shù)。該技術(shù)主要有磁漏探測技術(shù)、探測先張法壓漿空隙的沖擊—反射系統(tǒng)以及埋入式銹蝕微傳感器和磁測量系統(tǒng)。

其次，先進(jìn)的疲勞裂紋探測和評估磁鐵方法。該系統(tǒng)主要由新型超聲波及磁分析儀系統(tǒng)、熱成像系統(tǒng)、便攜式聲發(fā)射系統(tǒng)、無線應(yīng)變測量系統(tǒng)、微波探測和定量分析和無源疲勞荷載測量設(shè)備、電磁—聲發(fā)射傳感器等部件構(gòu)成，能夠?qū)蛄毫鸭y進(jìn)行更為精確的檢測。

然后，先進(jìn)的橋梁測試和健康監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要借助發(fā)送的無線電對整個橋梁進(jìn)行監(jiān)測，對于橋梁的變形情況主要采用GPS進(jìn)行觀測，或是采用TRIP鋼傳感器監(jiān)測超載狀況，TRIP鋼有特殊的化學(xué)元素。

再次，先進(jìn)的橋面板檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括雙帶遠(yuǎn)紅外熱成像系統(tǒng)和地面滲透雷達(dá)。雙帶遠(yuǎn)紅外熱成像系統(tǒng)采用兩種不同的紅外波長，檢測瀝青覆蓋的混凝土脫落狀況與橋面板的裸露混凝土狀況，地面滲透雷達(dá)主要采用先進(jìn)的信號處理和成像方法以及脈沖雷達(dá)與人工光柵技術(shù)，構(gòu)建二維圖像和三維圖像，這些圖像反映著橋面板的內(nèi)部圖像。

最后，強(qiáng)迫震動響應(yīng)法和激光震動計(jì)測量法。強(qiáng)迫震動響應(yīng)法主要用于評估橋梁下部結(jié)構(gòu)，激光震動計(jì)測量法主要用于測量斜拉索的索力和無損檢測。這些研究和發(fā)現(xiàn)為橋梁無損檢測技術(shù)的提升奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，有助于無損檢測技術(shù)的進(jìn)步一發(fā)展。

4.總結(jié)

對橋梁無損檢測技術(shù)進(jìn)行研究和探討，，不僅有助于保證橋梁工程的施工質(zhì)量，還體現(xiàn)了以人為本的理念，對國家橋梁工程建設(shè)的發(fā)展和人員的人身財(cái)產(chǎn)安全有重要意義。無損檢測技術(shù)應(yīng)當(dāng)成為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在新橋設(shè)計(jì)中居于重要地位，使該項(xiàng)技術(shù)融入橋梁健康檢測系統(tǒng)，成為現(xiàn)代橋梁管理系統(tǒng)的重要組成部分。

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