公路橋梁檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用探討

嵇賢君

【摘要】我國(guó)目前的路橋檢測(cè)亟待重視，怎樣才能以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行橋梁的檢測(cè)，是當(dāng)前的一個(gè)重點(diǎn)課題。本文通過(guò)雷達(dá)檢測(cè)及紅外熱象、光纖傳感器檢測(cè)、無(wú)線電檢測(cè)、自感應(yīng)檢測(cè)的原理和應(yīng)用闡述，總結(jié)了公路橋梁檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁 檢測(cè)新技術(shù) 紅外熱象 光纖傳感器

一、引言

當(dāng)前，我國(guó)逐年加大投入，支持各地基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。截止到2015年底，我國(guó)的路橋數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了六十萬(wàn)座，總里程達(dá)到了三千萬(wàn)千米，已經(jīng)穩(wěn)居世界第一位。而這些橋梁的類(lèi)型也十分多樣化，不但包括梁式橋，也包括斜拉橋和拱式橋等，創(chuàng)造了很多世界記錄。但應(yīng)該正視的是，對(duì)于這些橋梁的日常維護(hù)工作也十分重要，來(lái)自2014年的一項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，我國(guó)目前的公路危橋已經(jīng)接近5萬(wàn)座。這就為路橋的維護(hù)和檢測(cè)敲響了警鐘，只有對(duì)橋梁進(jìn)行定期的檢測(cè)，結(jié)合橋梁的實(shí)際情況進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，才能延長(zhǎng)其使用壽命。

二、橋梁檢測(cè)概述

對(duì)于路橋的檢測(cè)，主要是對(duì)其結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行量化評(píng)估，包括橋梁發(fā)生缺陷的具體部位和嚴(yán)重程度，以及橋梁上的損傷是否有進(jìn)一步發(fā)展的可能，在此基礎(chǔ)上分析導(dǎo)致缺陷以及損傷的具體因素，評(píng)估這些問(wèn)題對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)與性能的不利影響，進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和維修。由此可知橋梁的檢測(cè)是對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修的主要依據(jù)，也是確定具體維護(hù)方案的標(biāo)準(zhǔn)，可以說(shuō)橋梁檢測(cè)在其養(yǎng)護(hù)維修中占據(jù)著十分重要的位置。

當(dāng)前，我國(guó)境內(nèi)的很多橋梁已經(jīng)進(jìn)入了病害爆發(fā)期，而當(dāng)前我國(guó)的橋梁檢測(cè)存在著一些不足之處，例如檢測(cè)工作量過(guò)大，檢測(cè)儀器功能不全，檢測(cè)過(guò)程成本過(guò)高等，這就要求橋梁檢測(cè)行業(yè)應(yīng)該盡早引入更加先進(jìn)的技術(shù)，以智能化和自動(dòng)化方式進(jìn)行橋梁數(shù)據(jù)的獲取和質(zhì)量的評(píng)估。路橋的檢測(cè)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)出現(xiàn)了不少成熟的技術(shù)，以美國(guó)為例，目前主要應(yīng)用的是NDE技術(shù)，對(duì)于路橋的面板，已經(jīng)引入了先進(jìn)的地面滲透雷達(dá)和熱成像技術(shù)。在橋梁質(zhì)量性能的測(cè)試中，通常使用的是基于無(wú)線電發(fā)送的全橋檢測(cè)方法，能夠以十分精確的差分式GPS實(shí)現(xiàn)對(duì)于橋梁變形的測(cè)量，對(duì)于橋梁的超載則使用鋼傳感器；還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于橋梁疲勞裂紋的探測(cè)。而與以上國(guó)外常見(jiàn)的技術(shù)相比，我國(guó)國(guó)內(nèi)的橋梁檢測(cè)則還有很多不足之處，只有積極地分析和引入一些先進(jìn)的技術(shù)，才能適應(yīng)目前橋梁檢測(cè)的工作。

三、對(duì)幾種路橋檢測(cè)新技術(shù)的介紹

（一）雷達(dá)檢測(cè)及紅外熱象

目前，以雷達(dá)和紅外熱象儀等儀器設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，其效率非常高，能夠在一天對(duì)于某個(gè)區(qū)域內(nèi)的幾十座路橋進(jìn)行檢測(cè)。所謂“紅外熱象儀”，指的是借助具備紅外功能的攝像機(jī)拍攝被檢測(cè)的橋面，產(chǎn)生被測(cè)目標(biāo)的溫度圖。所獲取的溫度圖象能體現(xiàn)出當(dāng)陽(yáng)光照射的時(shí)候，橋面的開(kāi)裂處便形成一個(gè)圖像熱點(diǎn)。產(chǎn)生這些熱點(diǎn)的原理，是由于開(kāi)裂處的溫度比正常部位稍高，形成一個(gè)空腔結(jié)構(gòu)，因此附近的混凝土溫度便會(huì)明顯升高。而所謂的“雷達(dá)”，指的是在路橋檢測(cè)的時(shí)候，由儀器不斷發(fā)出一定強(qiáng)度的電磁脈沖，再將所產(chǎn)生的脈沖發(fā)射至被測(cè)路橋的橋體，該傳感器以某一指定速度穿過(guò)結(jié)構(gòu)表面，在其各種界面上產(chǎn)生反射而接收到回波。這些回波的波形的幅度等參數(shù)能夠與被測(cè)橋梁的病害等因素高度相關(guān)。而雷達(dá)監(jiān)測(cè)與紅外熱像的相互結(jié)合，便能夠彼此取長(zhǎng)補(bǔ)短，以更高的準(zhǔn)確率對(duì)橋梁的病害情況進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和判定，從而準(zhǔn)確地獲取橋梁的將實(shí)際情況。

（二）光纖傳感器檢測(cè)

隨著電子學(xué)的發(fā)展，目前的光纖傳感器已經(jīng)在不少領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。對(duì)于橋梁檢測(cè)來(lái)說(shuō)，使用光纖傳感器，其工作原理是在光纖由于橋梁的形變和振動(dòng)而導(dǎo)致拉伸和壓縮的情況下，其受力點(diǎn)處的布里淵散射就會(huì)發(fā)生比較明顯的變化。從頻率角度而言，光纖的頻移量與其應(yīng)變量在數(shù)值上是成正比的。因此，只要以精密的儀器來(lái)測(cè)量光纖所發(fā)生的布里淵頻移，便能夠推斷出被測(cè)橋梁是否發(fā)生變形以及變形的嚴(yán)重程度。此外，光纖還有一個(gè)參數(shù)便是“光損”，該參數(shù)能夠反映出光纖軸向的變形，并且可以達(dá)到很高的精度。對(duì)光信號(hào)反射的時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，就能夠定位橋梁發(fā)生變形的具體位置，并且誤差極小。結(jié)合光纖的以上特性，就可以對(duì)路橋進(jìn)行精確的檢測(cè)。而且光纖傳感器還能夠在十分狹窄的空間進(jìn)行測(cè)量，所以推薦光纖傳感器在橋梁的施工時(shí)預(yù)先進(jìn)行設(shè)置，在其兩端預(yù)留信號(hào)接收設(shè)備，進(jìn)行長(zhǎng)期的檢測(cè)。

（三）無(wú)線電檢測(cè)

這是一種對(duì)于路橋的疲勞狀況和損傷狀況進(jìn)行檢測(cè)的手段，其基本的原理為，由于橋梁受到不斷進(jìn)行的周期性荷載，很容易造成其結(jié)構(gòu)上發(fā)生裂縫，而所產(chǎn)生的裂縫往往是以緩慢的方式逐漸增加。在這些裂縫擴(kuò)大的過(guò)程中，會(huì)伴之以能量的產(chǎn)生，而發(fā)出應(yīng)力波。而無(wú)線電檢測(cè)手段能夠十分方便地對(duì)所產(chǎn)生的應(yīng)力波進(jìn)行定位。這些技術(shù)目前也已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。無(wú)線電技術(shù)在國(guó)際上已經(jīng)較為成熟，當(dāng)前也已經(jīng)引入到我國(guó)，并實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)采用無(wú)線電檢測(cè)方法，能夠得到被測(cè)橋梁的內(nèi)部裂紋具體分布，還可以推測(cè)這些病害可能的發(fā)展，從而更加客觀地判斷橋梁的狀況，評(píng)估其壽命。與無(wú)線電檢測(cè)相類(lèi)似的檢測(cè)方法是聲發(fā)射檢測(cè)，這種技術(shù)的基本原理是，在所產(chǎn)生的聲波沿著被測(cè)物的內(nèi)部進(jìn)行傳播的時(shí)候，如果能夠測(cè)到其縱波速度，則結(jié)合縱波的傳感單元的時(shí)差數(shù)據(jù)，就能夠評(píng)估被測(cè)物的內(nèi)部缺陷具體位置點(diǎn)。

（四）自感應(yīng)檢測(cè)

自感應(yīng)檢測(cè)是感應(yīng)檢測(cè)的一種，至今已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，也可以在橋梁檢測(cè)中獲取各類(lèi)物理量，自感應(yīng)檢測(cè)往往會(huì)用到各類(lèi)感應(yīng)器件，包括橋梁鋼筋斷裂應(yīng)力波測(cè)試的加速器件。橋梁混凝土氯離子的傳感單元等。也包括探測(cè)橋梁微小相對(duì)位移的傳感器。這些傳感器目前已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品，因此成本較低，性能令人滿(mǎn)意，十分適合于對(duì)公路橋梁的檢測(cè)。

四、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，上個(gè)世紀(jì)九十年代之前的橋梁占比達(dá)到40%以上。結(jié)合國(guó)際行業(yè)協(xié)會(huì)的推薦，這些橋梁均已經(jīng)進(jìn)入到了病害暴露期。所以可以說(shuō)，我國(guó)目前的路橋檢測(cè)亟待重視，怎樣才能以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行橋梁的檢測(cè)，提高我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的安全性，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，有效保證橋梁施工的質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)交通建設(shè)事業(yè)的顯著提高，是當(dāng)前的一個(gè)重點(diǎn)課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]強(qiáng)弢.公路橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].江西建材，2016，（11）.

[2]戴凌云.高速公路橋梁檢測(cè)方法和評(píng)定措施[J].交通世界，2016，（Z1）.