無損檢測技術在道路橋梁中的應用探討

曹俊武

（青海交通職業技術學院，青海 西寧 810000）

無損檢測技術，也就是非破壞性檢測，是在保證待測物質的狀態、化學性質等不被破壞的前提下，對待測物進行有關的內容、性質或成分等物理、化學情報進行檢查的方法。隨著計算機技術以及自動化水平的提高，無損檢測技術以其快速、直觀及可以顯示道橋內部狀態的檢測設備和技術手段，在道路橋梁檢測中得到了廣泛應用。它對路面設計的改善以及道橋無損檢測技術探究的開展有著重要意義，能夠提高道路橋梁的建設、管理及養護水平。

1 道路橋梁無損檢測技術的特點

橋梁的無損檢測技術主要是在不損傷橋梁整體結構和構件性能的前提下，直接在橋梁的構件上進行某種特定的檢測，用來評定橋梁的整體結構或者某些構件是否發生變化，進而推斷出橋梁的內部缺陷和耐久性能等性能現狀，并對橋梁的適用性、安全性和可靠性進行科學的評價。橋梁的無損檢測是在現代電子技術和計算機技術的輔助之下，運用快捷、高效的工作平臺對公路橋梁的使用狀況進行科學的檢測和評定。其特點主要表現在：技術不破壞被檢測橋梁的構件結構，不影響其使用性能，而且方法簡便快捷；無損檢測在進行檢測時，檢測工具可直接作用在構件表面或者內部，無損檢測可對新建橋梁進行檢測，同樣也可以對既有橋梁進行；無損檢測方便、快捷且靈活；無損檢測對橋梁結構無或者構件不具有破壞性，也可以獲得破壞檢測所不能獲得的檢測效果，同時，無損檢測可在同一構件上進行反復和連續的檢測，從而使檢測結果具有一定的可比性，但由于這種檢測結果往往會要受到很多客觀因素的影響，所以檢測精度還需要進一步的提高。

2 道路橋梁無損檢測技術的方法

2.1 超聲波檢測技術。利用超聲波檢測梁中的空隙位置是基于瞬間應力波的原理。用一種短促的機械撞擊(用小鋼錘敲擊混凝土表面)產生低頻應力波,傳導至結構內部,再由斷裂面或界面發射回來,以反射波的形態來進行判斷。來自沖擊面、斷裂面以及其他面間的多種波會產生瞬間共振,可以用來測定結構的完整性或裂隙的位置,記錄下來的信號(時間-頻率曲線)可以進一步提供有關空隙位置的信息。超聲波可以應用于橋梁的綜合檢測和維修,可以對橋的梁、板以及樁等結構進行檢測,以確定管道中是否存在空隙,進而可以及時進行灌漿修補。

2.2 聲發射檢測技術。聲發射檢測技術方法已經在能源和加工業中使用了很久。近期,聲發射檢測儀器已經用于橋梁工程的疲勞裂縫檢測,大多數結構材料在受力后出現如塑性變形、裂紋開裂、裂紋開展等微結構損傷時,就以聲波的形式釋放能量,聲反射檢測儀可以對處于荷載作用狀態下的橋梁結構的內部材料和結構變化進行穩定的監視、并給出早期報警。

2.3 探地雷達檢測技術。探地雷達是利用高頻電磁脈沖波(10～1 000MH或更高)以寬頻帶短脈沖形式由發射天線送入地下,該雷達脈沖在地下傳播過程中,遇到不同電性介質交界面時,部分雷達波的能量被反射回地面,被接收天線接收。探地雷達探測是來自地下介質交界面的反射波,以其特有的高分辨率在淺層或超淺層探測中有著極其廣闊的應用。探地雷達其特點為:能精確測定缺陷區的形狀、大小和深度;節省勞力、操作方便、速度快;能在大范圍內進行檢測;不受周圍環境影響。探地雷達在橋梁工程中具體應用主要是對橋梁面層厚度檢測、橋面混凝土空洞及高含水的檢測、橋梁鋼筋銹蝕程度檢測。另外根據探地雷達的特性,還可以將其運用于橋梁的裂縫、濕度檢測以及橋梁的結構檢測等。

2.4 GPS橋梁三維位移檢測技術。GPS橋梁三維位移檢測技術是利用接收導航衛星載波相位差分實時測定站點三維坐標的測量技術。檢測方法首先是在橋梁上均勻布置監測站點,然后在管理中心設置GPS基準站,并組建監控中心計算機系統。檢測過程是:設置在管理中心的基準站根據接收的衛星信號,實時向各監測站發出分解算出的差分數據,供各監測站系統計算各自的坐標,各監測站計算出各自的坐標數據,并把測量數據傳輸到控制中心計算機系統,由計算機系統分析、計算。為了設置各監測站的狀態,控制中心計算機系統還可以直接控制各監測站操作。GPS橋梁三維位移檢測系統能24h連續、實時自動地工作,監控橋梁在風荷載、溫度變化、地震及車輛行駛作用下的位移狀況,具有實時性高、采樣數據量較大的特點,是較先進的橋梁工程無損檢測技術。

3 無損檢測技術的適用范圍

無損檢測技術在道路橋梁工程中的應用主要目的有結構混凝土的強度、內部缺陷及其它性能檢測。

3.1 結構混凝土的強度檢測。在工程實踐中，需要運用無損檢測方法推定混凝土的實際強度，主要有如下幾種情況：1）在施工過程中，由于管理、工藝或意外事故等原因影響了道路質量，或預留試塊的取樣、制作、養護、抗壓試驗等不符合有關技術規程或標準的規定，以致預用試件的強度不能代表結構混凝土的實際強度時，可以采用無損檢測方法推定混凝土強度，作為混凝土合格性評定及驗收依據；2）當需要了解混凝土在施工期間的強度增長情況，以便進行拆模、吊裝、預應力筋張拉或放張等后續工序時，可運用無損檢測方法連續監測結構混凝土強度的發展，以便及時調整施工進程。同時，無損檢測方法也可作為施工過程中質量控制的重要手段；3）對于既有道路結構，在使用過程中，有些道路已不能滿足當前通行荷載的要求，有些道路由于各種自然原因而產生不同程度的損傷與破壞，有些道路由于設計或施工不當而產生各種缺陷；對于這些道路的維修、加固、改建，可通過無損檢測方法推定混凝土強度，以便提供加固、改建設計時的基本強度參數和其它設計依據。

3.2 內部缺陷的檢測。所謂道路的缺陷，是指那些在宏觀材質不連續、性能參數有明顯變異，而且對結構的承載能力和使用性能產生影響的區域。即使整個結構路面的普遍強度已達到設計要求，這些缺陷的存在也會使結構整體承載力嚴重下降，或影響結構的耐久性。因此，必須探明缺陷的部位、大小和性質，以便采取切實的處理措施，排除工程隱患。道路缺陷的成因十分復雜，檢測要求也各不相同。道路缺陷現象大致有：內部空洞、蜂窩麻面、疏松、斷層、結合面不密實、裂縫、碳化、凍融、化學腐蝕等。除了強度和缺陷檢測以外，道路還有許多其它性能可用無損檢測方法予以測定，其它性能主要是指與結構物使用功能有關的各種性能，如碳化深度、保護層厚度、受凍層深度、含水率與水泥含量等，現代工程結構物所處的環境越來越復雜，對其它性能的要求越來越高，人們也越來越清楚地認識到其它性能與強度相關性的局限性很大，強度高未必其它性能就好。

4 結語

隨著我國大規模的交通建設,一些已建的高等級道路以及一些大型的橋梁隧道等結構的使用安全性問題也顯得日益突出,為此無損檢測技術的發展提供了很好的發展市場,同時也為無損檢測技術的應用提出了更高的要求。無損檢測技術是一門對結構物是行健康診斷的一種有效途徑,雖然道橋行業利用無損檢測技術已取得了一些成就,但仍存在著一些不足, 我們通過積極努力將很快達到國際水平。

[1]張明權,單煒,張自平.無損檢測技術在公路橋梁中的應用[J].森林工程,1998,(14).

[2]劉沐宇,袁衛國.橋梁無損檢測技術的研究現狀與發展[J].中外公路,2002,(6).

[3]鐵志杰.21世紀橋梁管理的無損檢測[J].國外橋梁,1999,(4).