橋梁無損檢測技術(shù)及在橋梁工程中的應(yīng)用探討

摘 要：當(dāng)橋梁經(jīng)過長時間使用后，會遭受各種自然侵蝕，并帶來多種后天病害。許多不利因素與影響通常會結(jié)合在一起，再加上外力、荷載等臨界組合，會使橋梁出現(xiàn)不同程度、不可預(yù)見的損壞。本文首先簡要分析了橋梁無損檢測技術(shù)，并基于工程實例探討其在橋梁工程中實效應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無損檢測；橋梁工程；超聲波

橋梁工程檢測不僅是保障橋梁質(zhì)量、提升使用價值以及維持正常使用狀態(tài)的重要保證，而且還是進(jìn)行加固、維修工作的重要依據(jù)。開展橋梁工程檢測的目的就是隨時、實時獲取與掌握橋梁的安全與技術(shù)狀態(tài)，總結(jié)設(shè)計經(jīng)驗、施工經(jīng)驗、維護(hù)經(jīng)驗及使用經(jīng)驗，匯總問題與教訓(xùn)，為后續(xù)橋梁建造、使用、管理與維護(hù)提供可靠借鑒與參考。

1.橋梁損傷的原因與類型分析

（1）當(dāng)橋梁經(jīng)過長時間使用后，其便會出現(xiàn)各種損傷，不僅是外部方面的損傷，還有內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的損傷，究其原因，主要有如下方面：（1）使用不當(dāng)，維護(hù)不到位、不合理；（2）認(rèn)為因素，如車禍?zhǔn)鹿实龋唬?）自然災(zāi)害，如風(fēng)暴、地震等；（4）交通量瞬間增加，使得橋梁結(jié)構(gòu)自然老化速度加劇。這些因素均會大幅降低橋梁耐久性與承載力，甚至還會對其運(yùn)營安全造成嚴(yán)重影響。橋梁損傷種類：（1）混凝土。主要有混凝土碳化、混凝土缺陷及混凝土開裂。（2）鋼筋銹蝕。其一，先裂后銹，即混凝土開裂之后所造成的鋼筋銹蝕；其二，先銹后裂，即混凝土出現(xiàn)開裂情況，或表面混凝土出現(xiàn)塊狀脫落。

2.橋梁無損檢測技術(shù)的基本特點

所謂無損檢測技術(shù)，實際就是在對構(gòu)件性能或結(jié)構(gòu)不造成影響的情況下，通過一些物理量的測定，來對構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)的某些性能有無改變進(jìn)行準(zhǔn)確判斷的監(jiān)測方法。無損檢測技術(shù)的出現(xiàn)，乃是諸多學(xué)科不斷融合、創(chuàng)新與發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)物，現(xiàn)代應(yīng)用物理學(xué)以及材料學(xué)的發(fā)展與完善，有力推動了無損檢測技術(shù)的發(fā)展，并為其提供了充分的理論基礎(chǔ)，而現(xiàn)代計算機(jī)科學(xué)以及電子技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，則為無損檢測技術(shù)提供了先進(jìn)、多元、現(xiàn)代化的測試工具。

3.無損檢測技術(shù)及在橋梁工程中的應(yīng)用

3.1紅外熱像儀檢測技術(shù)及應(yīng)用

所謂紅外熱像儀檢測，從本質(zhì)上來講，就是用作橋面病害預(yù)測的一種檢測手段，對于其原理而言，就是通過紅外攝像機(jī)，來生成一幅關(guān)于橋面溫度的整體圖像，針對此溫度圖像來講，其能夠揭示出陽光照射下，混凝土裂層上方橋面溫度的“熱點”。對于那些有較高溫度的熱點，是因薄的且充滿空氣的裂層，好似絕緣體，能夠使在其上的混凝土溫度更快升高而形成。另外，還能借助于紅外熱像儀，將來自于目標(biāo)的紅外輻射向可見的熱圖像轉(zhuǎn)變，然后通過系統(tǒng)化分析熱圖像特征，從中比較直觀的了解物體的表面溫度分布情況，以此達(dá)到推斷混凝土表面狀態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的目的。此外，針對紅外熱像儀檢測技術(shù)來講，其能夠在非接觸情況下進(jìn)行測量，穩(wěn)定性高，快速，而且設(shè)備輕便，所生成的熱圖像能夠準(zhǔn)確的反映溫度信息。

3.2聲探測技術(shù)

針對此技術(shù)來講，其主要包含兩種技術(shù)，即超聲波檢測技術(shù)與聲發(fā)射檢測技術(shù)。（1）超聲波檢測技術(shù)。運(yùn)用超聲波對橋梁中的空隙位置進(jìn)行檢測，實際利用的是瞬間應(yīng)力波原理。通過短促的機(jī)械樁基，從而形成低頻應(yīng)力波，然后向結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳導(dǎo)，再由界面或斷裂面反射回來，最后用反射波的具體形態(tài)來加以判斷。來自于斷裂面、沖擊面的多種波，會形成瞬間共振，因此，可以用其測定裂縫位置，或者是結(jié)構(gòu)的完整性，記錄信號，提供空隙位置的具體信息。可以在橋梁的綜合檢測與維修中應(yīng)用超聲波，此技術(shù)可以檢測橋梁的梁、樁及板等，可以明確管道中有無空隙，以便及時灌漿補(bǔ)充。（2）聲發(fā)射檢測技術(shù)。針對聲發(fā)射檢測技術(shù)來講，其已經(jīng)在能源與加工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段，在橋梁工程疲勞裂縫檢測中已經(jīng)廣泛采用了聲發(fā)射檢測儀器。大多結(jié)構(gòu)材料在受力后，便會出現(xiàn)各種微結(jié)構(gòu)損傷，比如裂紋開裂、塑性變形等，此時，便可以通過聲波的方式進(jìn)行能量的釋放，聲反射檢測儀便能基于于荷載作用下，監(jiān)視橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部材料，另外，還能監(jiān)視結(jié)構(gòu)變化情況，并能提供早期報警。

4.鋼管混凝土縫隙檢測實例分析

某鋼管混凝土系桿拱橋的跨徑長度為112m，啞鈴形拱肋。經(jīng)長時間運(yùn)營，經(jīng)錘擊檢查得知，部分截面鋼管與混凝土之間已脫開，造成拱肋受力不符合設(shè)計，但縫隙大小以及脫開的程度無法明確。為明確縫隙當(dāng)前的嚴(yán)重程度，指導(dǎo)灌漿，現(xiàn)運(yùn)用超聲波法來檢測此橋鋼管混凝土拱肋縫隙。

結(jié)合現(xiàn)場實況，分別在拱肋的拱頂、L/4、L/8及拱腳等位置處，布均將置測區(qū)18個，各測區(qū)均將上下鋼管的頂面、兩側(cè)面及底面作為測點，一側(cè)進(jìn)行發(fā)射，一側(cè)則用于接收。在灌漿之后，為了能夠即刻對那些密實度不夠的區(qū)域進(jìn)行二次灌漿，在灌漿后進(jìn)行抽樣檢驗，抽樣率100%，在灌漿前的全部測區(qū)以及測試截面上，重新開展對比測試。在工程現(xiàn)場，選擇與之同時期澆筑的同標(biāo)號混凝土構(gòu)件，設(shè)置12個測點，經(jīng)檢測得知，混凝土平均聲速為4200/ms；另將12個聲速測點布設(shè)在現(xiàn)場沿拱肋脊部，經(jīng)測得知鋼材的平均聲速為5350m/s，而混凝土平均聲速與鋼材平均聲速比值為1.274<π/2，表明繞射波不會先于透射波達(dá)到，所以，可以用首波法來判斷缺陷。由檢測結(jié)果得知，灌漿前，鋼管混凝土拱肋截面鋼管與混凝土之間已經(jīng)脫開，在近拱腳處較輕，近拱頂截面位置處有嚴(yán)重縫隙，一些截面縫隙的寬度甚至>30mm，不僅裂縫達(dá)，且連通性比較差，所以，適合運(yùn)用有較好滲透性能的化學(xué)漿材來灌漿。

5.結(jié)語

綜上，伴隨當(dāng)今交通事業(yè)的不斷發(fā)展，各交通方式的橋梁工程日漸活躍，而長期運(yùn)營橋梁的質(zhì)量情況，始終是相關(guān)部門關(guān)注的重點。針對橋梁工程進(jìn)行全面性的無損檢測，能夠診斷橋梁損傷情況與程度，還能對橋梁的承載能力、耐久性及可靠性進(jìn)行系統(tǒng)化評估，為橋梁健康、長久運(yùn)行提供可靠保證。

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作者簡介：

歐海剛（1983-04-17），男，杭州市余杭區(qū)，當(dāng)前職務(wù)：副總經(jīng)理，當(dāng)前職稱：中級，學(xué)歷：本科，研究方向：工程檢測.