無損檢測(cè)在橋梁高墩柱質(zhì)檢中的應(yīng)用概述

哈娜 歐陽偉

摘 要：考慮在不損傷混凝土構(gòu)件的前提下，采用超聲波透射法無損檢測(cè)技術(shù)探索其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的異常或缺陷，從而對(duì)在役橋梁的安全運(yùn)營提供保障。

關(guān)鍵詞：無損檢測(cè)；橋梁；高墩柱；質(zhì)檢；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.091

1 研究現(xiàn)狀

橋梁的檢測(cè)是保證橋梁正常使用、維修加固的重要依據(jù)。通過對(duì)橋梁進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以盡早發(fā)現(xiàn)橋梁當(dāng)中隱藏病害，并采取相應(yīng)的維修與加固方法，進(jìn)而節(jié)約橋梁維修費(fèi)用，提高橋梁運(yùn)營期的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

早在20世紀(jì)50年代國外對(duì)于橋梁的損傷檢測(cè)問題就已經(jīng)提出。20世紀(jì)70年代有關(guān)橋梁檢測(cè)、承載能力評(píng)估和橋梁養(yǎng)護(hù)等內(nèi)容的研究報(bào)告就已經(jīng)組織完成了。1980年在巴黎和1982年在華盛頓分別召開了舊橋檢測(cè)與加固的國際研討會(huì)。20世紀(jì)90年代以來，既有橋梁檢測(cè)問題越來越受到公路管理部門、研究者和工程師的重視，許多國家都進(jìn)行了大量的橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)的研究工作。而這些研究工作的方向也逐漸從橋梁評(píng)估方法向橋梁檢測(cè)儀器設(shè)備開發(fā)研究等方面轉(zhuǎn)移[1]。2000年以來對(duì)于改進(jìn)的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)技術(shù)在世界各國都得到了非常的關(guān)注，現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室在一些技術(shù)先進(jìn)的國家也先后的成立，并配備了規(guī)模大、功能全、技術(shù)先進(jìn)的試驗(yàn)設(shè)備，應(yīng)用近代電測(cè)、光測(cè)、自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)等新技術(shù)，量測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化也得以實(shí)現(xiàn)，并形成了一套比較完善的試驗(yàn)方法，為解決各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問題提供了可能性。

對(duì)橋梁檢測(cè)的研究我國起步可以追溯到1980年，在1982年進(jìn)行了《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》研究，1988年進(jìn)行了《公路舊橋承載能力鑒定方法》和《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的研究[2-3]。“六五”期間我國學(xué)者對(duì)橋梁檢測(cè)理論進(jìn)行了大量的研究，先后制定了相應(yīng)的橋梁檢測(cè)、試驗(yàn)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。“九五”之前， “大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法”、“橋梁檢測(cè)與試驗(yàn)設(shè)備”等項(xiàng)目的實(shí)施，構(gòu)建了以荷載試驗(yàn)為主要手段的橋梁承載力評(píng)定技術(shù)與方法體系，研發(fā)了部分橋梁檢測(cè)儀器設(shè)備。“九五”以后，對(duì)橋梁檢測(cè)和承載力評(píng)定技術(shù)的研究逐步走向深入，基于檢測(cè)結(jié)果的橋梁承載力多參數(shù)修正檢算分析方法在“十五”期間提出。由此可見，現(xiàn)有的研究成果主要集中于公路橋梁承載力檢測(cè)評(píng)定方面，力求建立豐富和完善的橋梁檢測(cè)評(píng)定技術(shù)體系。目前，橋梁檢測(cè)技術(shù)以動(dòng)靜載試驗(yàn)為主，輔以混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)與腐蝕作用試驗(yàn)等，在橋梁檢測(cè)中這些方法都得到了非常廣泛的應(yīng)用，但仍存在一定的局限性[3]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和快速發(fā)展，在橋梁檢測(cè)中一些高科技、自動(dòng)化的檢測(cè)手段也逐漸地得到了應(yīng)用，如測(cè)試橋梁下部結(jié)構(gòu)撓度應(yīng)用相干激光雷達(dá)，檢測(cè)鋼索、鋼梁和混凝土內(nèi)部的鋼筋則采用磁振攝動(dòng)等。未來橋梁檢測(cè)的研究仍是致力于新檢測(cè)理論的不斷發(fā)展和現(xiàn)有檢測(cè)手段的完善來適應(yīng)不斷發(fā)展的科技水平。

綜上所述，現(xiàn)有研究大多集中于普通混凝土橋梁檢測(cè)理論和手段的探索和開發(fā)，而對(duì)于高墩柱這種順應(yīng)科技發(fā)展出現(xiàn)的特殊結(jié)構(gòu)形式的全面檢測(cè)仍屬空白，為此項(xiàng)目研發(fā)橋梁高墩柱爬升檢測(cè)系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高墩柱任意截面的檢測(cè)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了混凝土外觀、保護(hù)層厚度和強(qiáng)度的一次性檢測(cè)，保證了高墩柱橋梁的可靠性。

2 研究前景

對(duì)于高墩柱橋梁這類特殊形式構(gòu)件受地質(zhì)條件、施工工藝、機(jī)械設(shè)備等因素而引起的工程質(zhì)量缺陷，傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在著明顯的局限性，這就需要探索新的科學(xué)方法檢測(cè)其內(nèi)部質(zhì)量情況，從而做出正確的判斷。同時(shí)隨著科技的不斷進(jìn)步，檢測(cè)方法和手段也逐漸向人工智能化的方向發(fā)展，越來越多繁瑣重復(fù)的工作都由機(jī)器所替代。橋梁檢測(cè)是一項(xiàng)重復(fù)作業(yè)的工作，對(duì)于高墩柱橋梁中的每個(gè)橋墩都需進(jìn)行檢測(cè)，如果由檢測(cè)人員進(jìn)行作業(yè)，不僅增加了檢測(cè)工作中由于人員操作造成的誤差，同時(shí)也增加了檢測(cè)人員由于疲勞作業(yè)導(dǎo)致高空墜落的風(fēng)險(xiǎn)。所以研發(fā)爬升檢測(cè)系統(tǒng)可以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)作業(yè)的機(jī)械和智能化操作，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

研發(fā)爬升檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高墩柱的檢測(cè)，同樣對(duì)于普通10m以下的墩柱也是適用的，爬升檢測(cè)系統(tǒng)不僅不受地形的限制，也不受墩柱高矮的限制。同時(shí)爬升檢測(cè)系統(tǒng)也可擴(kuò)展到樁基檢測(cè)中，尤其是空心樁內(nèi)部混凝土的檢測(cè)。爬升檢測(cè)系統(tǒng)的理論可以擴(kuò)展到橋梁其他構(gòu)件檢測(cè)中，如大跨度的橫梁檢測(cè)。

3 工藝路線

在現(xiàn)有無損檢測(cè)研究的基礎(chǔ)上，研制高墩柱橋梁爬升檢測(cè)系統(tǒng)，填補(bǔ)高墩柱橋梁這種特殊構(gòu)件某些部位不能檢測(cè)的空白。通過實(shí)際調(diào)研收集整理國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)水平，設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，其中硬件系統(tǒng)包括爬升裝置、自鎖裝置及檢測(cè)設(shè)備控制裝置等設(shè)備的研發(fā)，而軟件系統(tǒng)則包括對(duì)應(yīng)爬升裝置、自鎖裝置及檢測(cè)設(shè)備控制裝置的軟件研發(fā)，并在軟硬件結(jié)合的基礎(chǔ)上對(duì)室內(nèi)橋梁進(jìn)行調(diào)試與測(cè)試，然后進(jìn)行室外高墩柱橋梁的應(yīng)用，并給出具體的施工指南和典型工程示范，使研究?jī)?nèi)容更加充實(shí)飽滿。具體路線，見圖1。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉贊.無損檢測(cè)新技術(shù)在某鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

[2]唐偉.遼河特大橋斜拉主橋健康檢測(cè)與結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)分析[D]. 沈陽建筑大學(xué)，2012.

[3]柳卓.既有混凝土橋梁檢測(cè)加固技術(shù)研究[D].中南大學(xué)，2010.

作者簡(jiǎn)介：哈娜（1981-），女，滿族，遼寧沈陽人，博士，講師，研究方向：橋梁工程及BIM。