公路橋梁中采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

李權(quán),馮魏

摘 要：現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橋梁工程的質(zhì)量控制逐漸成為國(guó)家和社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。為了進(jìn)一步控制橋梁工程的質(zhì)量，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到了廣泛的應(yīng)用。在不損壞橋梁的情況下進(jìn)行橋梁工程質(zhì)量檢測(cè)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁工程中存在的問(wèn)題，降低了橋梁運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;無(wú)損檢測(cè)技術(shù);應(yīng)用

0 引言

隨著我國(guó)道路交通的快速發(fā)展，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)路橋工程建設(shè)的不斷發(fā)展和路橋工程質(zhì)量的不斷提高。其中，工程檢測(cè)是進(jìn)行工程質(zhì)量控制的有效手段，受道路橋梁工程建設(shè)發(fā)展及其工程技術(shù)水平不斷提升的影響，進(jìn)行道路橋梁檢測(cè)應(yīng)用的技術(shù)手段也越來(lái)越多樣化，其檢測(cè)應(yīng)用的效果也越來(lái)越顯著。

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的概念及其特點(diǎn)

（1）無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是指運(yùn)用光纖、超聲波、雷達(dá)等先進(jìn)技術(shù)手段，通過(guò)評(píng)估激發(fā)源（如聲音，光和電）進(jìn)入建筑工程結(jié)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生的變化，來(lái)判斷結(jié)構(gòu)的內(nèi)部是否存在缺陷以及缺陷情況。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)不會(huì)造成破壞，但是無(wú)損檢測(cè)需要使用很多復(fù)雜的電子設(shè)備，相較于傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，無(wú)損檢測(cè)不會(huì)影響被測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)完整性，適合用來(lái)檢測(cè)正在運(yùn)營(yíng)的道路和橋梁結(jié)構(gòu)。（2）無(wú)損檢測(cè)可以完全覆蓋待檢測(cè)范圍，可以第一時(shí)間檢測(cè)到結(jié)構(gòu)內(nèi)部的潛在問(wèn)題，可預(yù)測(cè)性良好。因此，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)獲得檢測(cè)結(jié)果，可以直接作為道路和橋梁結(jié)構(gòu)維修的參考，從而有效提高道路和橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，大大縮短道路和橋梁檢測(cè)和維修時(shí)間。

2 公路橋梁中采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 激光技術(shù)的應(yīng)用

激光技術(shù)可以檢測(cè)公路橋梁的路況，其基本原理是光的衍射、反射或折射。以衍射為例，激光本身是直線(xiàn)傳播，在空間傳輸?shù)倪^(guò)程中，若遇到狹窄縫隙，將會(huì)產(chǎn)生衍射，而借助衍射光回饋的信息，可以明確狹窄縫隙寬度，得到明暗相間的圖像，找出公路橋梁中可能存在的位置偏移或者過(guò)度變形問(wèn)題，為橋梁的管理維護(hù)提供便利。通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器，光能可以轉(zhuǎn)換成電能。根據(jù)光電位移的實(shí)際情況，進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和分析，得出公路橋梁結(jié)構(gòu)中鋼筋和混凝土的彎曲和沉降程度。此外，還可以利用光電時(shí)差原理，即通過(guò)對(duì)激光傳輸距離最短所引起的時(shí)差進(jìn)行分析，闡明橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性，找出存在的缺陷和問(wèn)題，為橋梁維修提供參考。

2.2 低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

是通過(guò)在樁頂進(jìn)行低能量的振動(dòng)荷載施加，并對(duì)樁頂振動(dòng)的速度進(jìn)行測(cè)量，然后再時(shí)域分析、頻域分析等分析開(kāi)展下，對(duì)橋梁樁身的完整性進(jìn)行判斷。值得注意的是，橋梁樁基檢測(cè)中的低應(yīng)變檢測(cè)方法主要包括彈性波反射和機(jī)械阻抗，這兩種方法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用效果比較好。值得注意的是，在上述兩種低應(yīng)變檢測(cè)方法中，彈性波反射檢測(cè)的應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單有效，可以在短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)分析，而機(jī)械阻抗法則廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備和分析方法中，檢測(cè)成本高，易受樁基邊界和初始條件影響，應(yīng)注意試驗(yàn)結(jié)果誤差的可能性。此外，采用低應(yīng)變檢測(cè)方法進(jìn)行橋梁樁基檢測(cè)中，還需要根據(jù)橋梁樁基的樁型與檢測(cè)分析對(duì)象，對(duì)其激振方式進(jìn)行合理選擇和應(yīng)用，以確保檢測(cè)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如，在進(jìn)行某鉆孔灌注樁橋梁的基礎(chǔ)檢測(cè)中，其中，該橋梁樁基的直徑為1.5 m、樁長(zhǎng)為60 m，在應(yīng)用低應(yīng)變檢測(cè)法進(jìn)行橋梁樁基檢測(cè)中，通過(guò)對(duì)其激振方法的合理分析和選擇應(yīng)用，就可以不經(jīng)濾波處理獲取較為清晰的樁底檢測(cè)反射結(jié)果，并且對(duì)該結(jié)果的指數(shù)即使很小，也能夠通過(guò)放大后清晰呈現(xiàn);但是，在進(jìn)行上述橋梁樁基結(jié)構(gòu)的樁身淺部缺陷檢測(cè)中，就需要選擇一些硬質(zhì)材料且重量較強(qiáng)的激振方式進(jìn)行檢測(cè)應(yīng)用，從而在檢測(cè)分析中獲取高頻脈沖波，使樁基淺部缺陷檢測(cè)結(jié)果的辨識(shí)度增加，為橋梁樁基質(zhì)量評(píng)價(jià)及控制提供可靠的支持。

2.3 雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)是利用高頻電磁波反射來(lái)確定檢測(cè)目標(biāo)體位置與埋深，其在橋墩質(zhì)量檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用，測(cè)試方便、操作簡(jiǎn)單、配置輕便，適合不同場(chǎng)地，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可為數(shù)字或圖像格式，可用后處理軟件進(jìn)行3D處理。雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：一是利用高頻電磁波的反射來(lái)確定目標(biāo)的位置和埋深，是工程勘察的技術(shù)和手段;二是堅(jiān)固、防水、防塵的設(shè)計(jì)，使智能雷達(dá)系統(tǒng)能夠在不同環(huán)境、極端溫度或氣候條件下工作;三是大深度探測(cè)，100 MHz天線(xiàn)能滿(mǎn)足20 m深度范圍的探測(cè)，觸摸屏操作和手動(dòng)操作屏;四是能適應(yīng)各種地形探測(cè)，如四輪、雙輪和單輪配置;五是輕巧的模塊化結(jié)構(gòu)，便于快速拆卸、運(yùn)輸、安裝和測(cè)量;六是GPS定位系統(tǒng)的測(cè)距輪及外圍設(shè)備為測(cè)量提供準(zhǔn)確的位置信息;七是主機(jī)內(nèi)置Wi-Fi模塊，可將測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸?shù)街付ńK端;八是可以實(shí)現(xiàn)三維網(wǎng)格測(cè)量?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示斷面和水平斷面;九是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示測(cè)量軌跡，測(cè)試結(jié)果直觀(guān)、清晰，可確定目標(biāo)位置和現(xiàn)場(chǎng)埋深;十是可選的外部高精度GPS天線(xiàn)。雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使得雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在橋梁工程質(zhì)量檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，為橋梁工程質(zhì)量監(jiān)控提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

2.4 聲波透射檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

能夠利用超聲波在混凝土中的穿透檢測(cè)，以根據(jù)聲時(shí)、波幅、波形等參數(shù)變化，分析和判斷樁基混凝土的質(zhì)量。采用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)橋梁樁基時(shí)，還可以檢測(cè)混凝土中超聲波傳播速度的變化，對(duì)其離散情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以分析混凝土的均勻性等級(jí)等。需要注意的是，進(jìn)行橋梁樁基的實(shí)際檢測(cè)與分析中，需要將換能器放置在聲測(cè)管中并保持一定的距離，然后進(jìn)行同步的上升/下降處理，以根據(jù)栓徐進(jìn)行不同測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)、波幅等參數(shù)測(cè)定;對(duì)平行檢測(cè)過(guò)程中數(shù)據(jù)不正常的情況，需要通過(guò)減小間距或者是通過(guò)斜測(cè)等方式進(jìn)行檢測(cè)處理，以確保其檢測(cè)質(zhì)量和效果。比如，采用聲波透射法進(jìn)行橋梁樁基檢測(cè)應(yīng)用，根據(jù)聲管安裝材料剛度和強(qiáng)度高的實(shí)際情況，在具體安裝中應(yīng)采用螺紋連接或套管焊接，以保證測(cè)試分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5 射線(xiàn)探傷技術(shù)的應(yīng)用

射線(xiàn)探傷技術(shù)的基本原理，是將底片放置在公路橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部，發(fā)射X射線(xiàn)以獲得高清晰度圖像。將X射線(xiàn)探傷技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁，可以幫助養(yǎng)護(hù)人員更準(zhǔn)確地獲得結(jié)構(gòu)中鋼筋的斷裂情況和斷裂位置。底片發(fā)射的X射線(xiàn)具有很強(qiáng)的穿透測(cè)量能力，即使面對(duì)大的結(jié)構(gòu)，也能獲得準(zhǔn)確的信息。然而，從目前來(lái)看，射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)在公路橋梁中的應(yīng)用還存在一些缺陷和問(wèn)題。只有做好準(zhǔn)備工作，埋下大量輻射源，才能穿透厚厚的建筑表面。否則，無(wú)法達(dá)到理想的探傷效果，圖像誤差較大。同時(shí)，射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)成本高，在實(shí)際應(yīng)用中很多方面缺乏穩(wěn)定性，需要結(jié)合公路橋梁的實(shí)際情況。

3 結(jié)語(yǔ)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在路橋結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用是一個(gè)比較新的領(lǐng)域。為了解決無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，需要進(jìn)一步探索其應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。從無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的概念和原理出發(fā)，介紹了常用的無(wú)損檢測(cè)方法，分析了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用局限性。同時(shí)，結(jié)合未來(lái)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，提出無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)與傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各種檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而進(jìn)一步提高路橋結(jié)構(gòu)檢測(cè)的精度和效率。

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