對橋梁無損檢測技術的應用分析

長沙理工大學 湖南長沙 410000

摘要：隨著交通運輸的快速發展和保障公路橋梁安全運營的實際需求，橋梁養護已經成為交通部門的重點工作，特別是橋梁的檢測技術要求新工藝、新設備、新技術的不斷出現。科技的發展，科研工作的深入，以及廣大科研、設計等人員的共同努力，研究橋梁檢測與安全性評估方法，建立健康有效的橋梁檢測與預警系統，探索橋梁維護加固補強的施工工藝與技術，這些重要的課題必將得到長足的促進，成為我國科技發展的前沿。

關鍵詞：橋梁結構；無損檢測技術；應用

1.橋梁無損檢測技術的含義

就橋梁來說，橋梁的損傷分為材料性損傷和結構受力損傷兩種損傷形式。橋梁的結構材料中鋼筋和混凝土是最主要的兩種，橋梁的損傷形成和發展與橋梁的工作性質和受力狀況決定，損傷反應到材料上面就是疲勞損傷和鋼筋銹蝕。混凝土在使用前其內部由于混凝土凝結和硬化過程干縮而引起裂縫的存在。同樣的對于鋼筋而言也存在缺陷，例如鋼材在冶煉的時候可能存在雜質，這些雜質的存在會對鋼材的連續性造成破壞，并且在某些條件下還會使鋼材產生電化學腐蝕。此外鋼筋需要焊接，這些焊接的接口是損傷產生和發展的薄弱環節，在結構受力時這些部位容易造成應力集中而出現損壞，造成橋梁損害。

目前橋梁技術正處在飛速發展的時期，對于橋梁建成后結構的損傷評定越來越受到專家們的關注，目前來講對于結構損傷的檢測主要的方法是用相關的儀器對相應的結構進行檢測。隨著對檢測技術的要求越來越高無損檢測技術逐漸的成為主流。所謂的無損檢測技術主要的測試方面是與結構安全有直接相關關系的宏觀上的力學性能和宏觀缺陷。無損檢測技術在橋梁方面的主要應用有：橋梁結構特點以及本身的材料特點；能夠反映橋梁某些方面性能的參數或物理量，并能把各個參數或變量放在一個函數關系中；改進目前的檢測方法和檢測技術。無損檢測技術在目前的橋梁檢測中應用非常的普遍，一般來說分為兩個部分：整體結構的狀況識別和局部部件的損傷識別。橋梁本身的構成是一個復雜的系統，包括各種各樣的材料、各種組合結構、各種部分。在這個系統中各個部分所在的位置和所起的作用不同造成了各個部分的重要性、應力狀態、易損性、剛度、動力特性有很大差別。

2.無損檢測技術的形成與發展

無損檢測技術是指在不影響結構或構件性能的前提下，通過測定某些適當的物理量來判斷結構或構件某些性能的檢測方法。橋梁工程中無損檢測技術的形成和發展與混凝土無損檢測技術的發展密切相關。隨著無損檢測技術的日臻成熟，許多國家開始了這類檢測方法的標準工作。經過幾十年的研究和工程應用，我國研制了一系列的無損檢測儀器設備，結合工程實踐進行了大量的應用研究，逐步形成了《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》、《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》、《后裝拔出法檢測混凝土強度技術規程》、《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》等技術規程，并由此解決了工程實踐中的問題，產生了巨大的社會經濟效益。

無損檢測技術與常規的混凝土結構破壞試驗相比，具有如下一些特點：

（1）不破壞被檢測構件，不影響其使用性能，且簡便快速；

（2）可以在構件上直接進行表層或內部的全面檢測，對新建工程和既有結構物都適用；

（3）能獲得破壞試驗不能獲得的信息；

（4）可在同一構件上進行連續測試和重復測試，使檢測結果有良好的可比性；測試快速方便，費用低廉；

（5）由于是間接檢測，檢測結果要受到許多因素的影響，檢測精度要差一些。

3.橋梁無損檢測關鍵技術分析

傳統的無損檢測技術得到了較大的發展，目前已有光纖傳感檢測技術、超聲檢測、探底雷達檢測技術、聲發射、紅外檢測、聲發射、等。

3.1光纖傳感檢測技術

此項技術通過利用光纖對某些物理量的特殊敏感性，將不可度量的外部物理量轉化成可以直接進行測量的光纖信號技術。光纖應檢測技術與傳統技術相比具有不受環境因素的限制，絕緣耐高壓耐腐蝕，能在各種復雜的環境下良好運行，還具有體積小，重量輕，可做成任意形狀的傳感器陣列精度高實用性強等優點，但是價格因素一直是困擾此項技術高速發展的絆腳石。光纖傳感器主要用于：橋梁結構的施工監測、既有橋梁結構的工作性狀監測、服役時間較長的橋梁結構的損傷檢測。

3.2回聲波檢測法

回聲波法檢測原理是：通過在結構上作用一個短的持續作用，產生應力（聲）波，通過結構，并由缺陷和外表面反射。假如聲阻力不同，這些低頻率應力波以不同速度傳播。采用傳感器記錄表面移置，表面移置是由反射波到達沖擊表面引起的。將振幅和頻率保存于后處理中。空洞檢測的準確性可以用可檢測到的最小側向空洞尺寸來表示。根據沖擊器直徑的變化，出入頻率有所不同，即沖擊器直徑越小，沖擊器的頻率越高，分辨率越高，但是穿透深度越小。

回聲波具有顯著的優點。因為沒有放射性或X射線的危險，該方法的使用安全能夠得到保證。該方法能夠檢測到在金屬和塑料管道中空洞的出現、空洞的深度、與加強區的距離及單元的厚度。回聲波法檢測法風險低，僅需要一面的檢測通路，能檢測金屬和塑料管道中的空洞。然而，該方法僅能檢測到大尺寸的空洞。

回聲波可檢測到空洞的最小尺寸往往大于很多管道中空洞的直徑，并且大于對鋼筋耐久性有重要影響的空洞尺寸。在關鍵截面區，很多管道都不能從下端背面進行檢測。如果僅限制到從一面觀察，這進一步減小了潛在的缺陷范圍。不能檢測到水充滿于空洞的情況。除了初始空洞表面信息以外，不能提供其他結構信息，如果假定從底部表面和水平表面測量，可能導致管道尺寸減小。該方法并不像沖擊雷達一樣速度很快，并且需要管道尺寸等信息來幫助解釋說明。布置擁擠的管道和加固區都可能給檢測增加困難。

3.3探底雷達檢測技術

探底雷達技術是利用高頻的電磁脈沖波通過寬頻帶脈沖的形式作用到檢測體，根據波在傳導過程中所遇介質的不同，對回收波進行分析研究的一種新型檢測方法它不僅能準確定位損傷的形狀深度和大小，而且由于操作方面，可以進行大面積區域的檢測。此項技術目前主要用于橋梁面層厚度，基礎密實度，含水量和擋土墻的損傷缺陷檢測。

3.4聲發射（AcousticEmission，簡稱AE）

通常橋梁的結構在受到長期荷載作用后，容易發生類似于塑性變形、裂縫等破壞性損傷。這種損傷會不同程度的釋放出聲波能量，根據這種現象研制的聲反射檢測器，可以有效的對處于荷載狀態下的橋梁材料進行監測和預警；AE技術是根據結構內部發出的應力波來判斷內部損傷程度的一種新型動態無損檢測方法。它可以在構件或材料的內部結構、缺陷或潛在缺陷處于運動變化的過程中進行檢測。

3.5紅外熱像儀檢測技術

紅外熱像儀可以用于橋面各類病害的檢測工作，它是利用紅外攝像機所生成的橋面溫度圖像，來測定混凝土裂層上的熱點。混凝土層面上如果存在裂層，這種較薄的充滿空氣的裂層對溫度起到了絕熱的作用，就會使其上的混凝土溫度快速上升。通過紅外熱像儀便可把熱點的紅外輻射轉化成圖像，從而直觀地觀察到橋面的溫度分布，達到混凝土內部和表面結構的檢測目的。紅外熱像儀具有檢測速度快、穩定性高、輕巧靈便等特點。

4.結語

隨著大型橋梁的安全性問題越來越嚴重，橋梁無損檢測技術在檢測、維護上就顯得更加重要。隨著科技的進步國內橋梁無損檢測技術已經取得了很大的發展，但是很多核心的技術還是要從國外引進，要進一步研究這一項技術，推廣它的使用范圍。

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