橋梁檢測(cè)技術(shù)研究及工程應(yīng)用

【摘要】近年來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷提高，同時(shí)也推動(dòng)了道路橋梁行業(yè)的發(fā)展。在道路橋梁等基層設(shè)施不斷強(qiáng)化的同時(shí)，一定程度上帶動(dòng)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。本文主要對(duì)橋梁檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析，并探討了其在道路橋梁中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】橋梁施工；檢測(cè)技術(shù)；應(yīng)用

一、橋梁施工中常用的檢測(cè)技術(shù)

⒈無線電檢測(cè)技術(shù)

無線電檢測(cè)技術(shù)主要用來檢測(cè)橋面是否存在裂縫，以及裂縫的深度和大小，從而進(jìn)一步評(píng)估橋梁內(nèi)部損傷的嚴(yán)重程度。在橋梁施工過程中，由于混凝土質(zhì)量以及保養(yǎng)等因素的影響，橋面會(huì)出現(xiàn)大小深度不一的裂紋，為獲取這些裂紋對(duì)橋梁的損失情況，檢測(cè)人員通常會(huì)采用無線電對(duì)橋面進(jìn)行檢測(cè)。如果橋面裂痕較深且跨度較大的話，依靠肉眼便可以確定該橋梁橋面已經(jīng)受到較為嚴(yán)重的損傷。但是有的橋面裂縫是無法靠肉眼觀測(cè)就能夠判斷的。針對(duì)于這種橋面裂縫，就必須要使用無線電檢測(cè)技術(shù)。無線電檢測(cè)技術(shù)的基本方法是將無線電波作用于待檢橋面之上，而后采集相應(yīng)的傳感收集器的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)反射電波的時(shí)間和強(qiáng)度來確定路面裂縫的損傷情況。無線電波可以在空氣中傳播，卻無法在大部分固體介質(zhì)中傳播，比如建設(shè)橋梁所用的鋼筋混凝土，當(dāng)無線電波接觸到這些固體介質(zhì)時(shí)就會(huì)發(fā)生反射，按照原路返回發(fā)射點(diǎn)。當(dāng)橋面上已經(jīng)產(chǎn)生了裂縫時(shí)，無線電波可以在裂縫中傳播，裂縫越深，傳播時(shí)間通常就越長(zhǎng)，同時(shí)在傳播過程中的損耗也就越大。因而反射電波接收的時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度越弱，則橋面裂縫的損傷程度就越深。

⒉自感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)

自感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)屬于預(yù)埋式橋梁檢測(cè)方法，能夠適應(yīng)于各種不同的環(huán)境，且具備一定的準(zhǔn)確性，因而被廣泛應(yīng)用于橋梁檢測(cè)之中。該檢測(cè)技術(shù)的原理是通過檢測(cè)橋梁內(nèi)部離子的電導(dǎo)率，從而判斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化，以及這種變化對(duì)橋梁內(nèi)部應(yīng)力所產(chǎn)生影響的大小。建設(shè)橋梁主要用到的材料是鋼鐵和水泥。鋼鐵容易發(fā)生銹蝕，在鋼鐵銹蝕的過程中，其中的單質(zhì)鐵與空氣中的氧氣以及滲入橋梁內(nèi)部的水一起反應(yīng)從而生成二氧化三鐵和氫氧化鐵，也就是鐵銹的主要成分。其中，氫氧化鐵在水中發(fā)生電離，電離出三價(jià)鐵陽(yáng)離子以及氫氧根離子；而水泥的主要成分是各種硅酸鹽，雖然硅酸鹽一般難溶或微溶于水，但是還是會(huì)有一小部分在水中發(fā)生電離，如果水泥結(jié)構(gòu)受到破壞，其電離過程一定會(huì)受到相應(yīng)的影響。因此當(dāng)橋梁內(nèi)部的鋼筋出現(xiàn)銹蝕或者混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，橋梁內(nèi)部的離子含量就會(huì)發(fā)生明顯變化，進(jìn)而改變橋梁內(nèi)部的導(dǎo)電率，自感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)就是對(duì)這些因子的變化進(jìn)行檢測(cè)分析，從而了解橋梁內(nèi)部應(yīng)力分布和突變，進(jìn)而確定缺陷位置和程度。

⒊沖擊波檢測(cè)技術(shù)

沖擊波檢測(cè)技術(shù)主要用于檢測(cè)橋梁內(nèi)部構(gòu)造是否存在空洞以及空洞的大小和深度，其原理是橋梁內(nèi)部空洞在沖擊波的作用下會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖波，而脈沖波的波形和強(qiáng)弱恰好反映了內(nèi)部空洞的位置及大小情況。當(dāng)沖擊波作用于檢測(cè)區(qū)域時(shí)，如果檢測(cè)區(qū)域內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在損傷，那么就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖波，檢測(cè)人員只要對(duì)產(chǎn)生的脈沖波進(jìn)行分析處理即可得到檢測(cè)區(qū)域內(nèi)部是否存在中空情況以及裂紋分布情況。但是沖擊波檢測(cè)技術(shù)在對(duì)橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)損傷進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，往往會(huì)有很大的局限性。因?yàn)?，沖擊波如果過大，其對(duì)橋梁本身就會(huì)造成一定的破壞，這與橋梁檢測(cè)的根本目的是完全相悖的。因此，在使用沖擊波檢測(cè)技術(shù)的時(shí)候，所釋放的沖擊波強(qiáng)度一般都比較小。而沖擊波強(qiáng)度越小，其在橋梁內(nèi)部所能夠傳播的范圍也就越小，由于橋梁內(nèi)部損傷而產(chǎn)生的脈沖波的強(qiáng)度也隨之減小。也就是說，沖擊波檢測(cè)技術(shù)為了能夠更好的得出相關(guān)結(jié)論并不對(duì)橋梁造成損壞，其所能夠檢測(cè)的范圍是比較小的。如果要對(duì)整個(gè)橋梁進(jìn)行檢測(cè)，使用沖擊波檢測(cè)技術(shù)相較于其他幾種檢測(cè)技術(shù)而言更加的費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

二、檢測(cè)技術(shù)在道路橋梁中的應(yīng)用

⒈圖像技術(shù)的應(yīng)用

圖像技術(shù)主要是以處理并分析圖像為基礎(chǔ)的，其主要的目的就是圖像實(shí)用技術(shù)與實(shí)現(xiàn)的方法。將圖像技術(shù)應(yīng)用在道理橋梁的工程建設(shè)中，主要有紅外成像技術(shù)與激光全息圖像攝影技術(shù)。

⒉超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

該檢測(cè)技術(shù)主要是利用瞬間應(yīng)力波的原理來對(duì)道路橋梁內(nèi)部空隙進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。使用小鋼球來對(duì)混凝土的表層敲擊，通過短暫撞擊而產(chǎn)生的低頻應(yīng)力波，將其傳到道路橋梁的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并在出現(xiàn)斷裂的位置進(jìn)行反射回來，進(jìn)而對(duì)反射波的形態(tài)進(jìn)行分析，并對(duì)空隙位置的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。

⒊激光檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

激光本身具有一定的相干性與衍射性以及方向性，所以，在路面的檢測(cè)工作中，對(duì)激光遇強(qiáng)則強(qiáng)的原理進(jìn)行了充分的利用。一旦激光的光強(qiáng)出現(xiàn)變化，激光的電流就會(huì)產(chǎn)生變化。同時(shí)，針對(duì)光電流與位移之間的關(guān)系，就可以通過對(duì)光電流的變化來進(jìn)行位移變化量的計(jì)算。

⒋頻譜分析技術(shù)

該檢測(cè)技術(shù)主要的工作原理就是對(duì)于在各種介質(zhì)中表面波傳播的頻率特點(diǎn)分析。在路面的結(jié)構(gòu)表面施加一力錘的瞬間垂直沖擊力，進(jìn)而獲取以震源為中心并向四周特定深度傳播的不同頻率分布波。通過使用不同重量以及不同類型的力錘，進(jìn)而獲取相應(yīng)的頻率分布瑞雷面波，并把所采集到的瑞雷面波放置在傳感器中，對(duì)波傳播的頻率進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。

三、鋼筋混凝土簡(jiǎn)支板梁缺損狀況變權(quán)評(píng)定方法

首先，通過橋梁檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)部件缺損程度，例如大小、多少以及輕重，缺損對(duì)結(jié)構(gòu)使用功能的影響程度以及缺損本身的發(fā)展變化狀況。

其次，根據(jù)技術(shù)手冊(cè)以及權(quán)威專家意見，同時(shí)結(jié)合地方公路橋梁的實(shí)際情況，對(duì)橋梁各部件的權(quán)重作必要的調(diào)整。再進(jìn)行變權(quán)操作，即將所有部件中不具備的某項(xiàng)或某幾項(xiàng)部件的權(quán)重按比例重新分配給其他各項(xiàng)。但仍然保持總權(quán)重為總分100，且各部件的權(quán)重在總權(quán)重所占比例并未發(fā)生變化，以保證各部件相對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的重要性。

再求出橋梁缺損狀況指數(shù)BCI。根據(jù)上述數(shù)值進(jìn)行加權(quán)平均即為BCI，其定義如下：

其中，Ri為各部件的評(píng)定標(biāo)度；Wi為各部件權(quán)重；=100；BCI為橋梁的缺損狀況指數(shù)，當(dāng)指數(shù)越高則表示橋梁結(jié)構(gòu)越好，缺損越少。

四、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)橋梁建設(shè)的整體質(zhì)量仍有待改進(jìn)和加強(qiáng)，因此探索出先進(jìn)的橋梁檢測(cè)技術(shù)，對(duì)我國(guó)橋梁建設(shè)的改革創(chuàng)新以及工程質(zhì)量的保證有著十分深遠(yuǎn)的影響。

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