無損檢測技術在道路橋梁檢測中的應用研究

李俊德

（煙臺市蓬萊公路建設養護中心，山東蓬萊 265600）

0 引言

在道路橋梁工程建設中，檢測工作發揮著非常重要的作用，對于保障道路橋梁整體的質量和運行安全意義重大。近年來，無損檢測技術開始被廣泛應用在各個領域，取得十分顯著的效果，將其應用到道路橋梁檢測中，能夠在不對橋梁主體結構造成損傷的情況下，實現結構性能檢測，找出結構中可能存在的病害，有助于延長道路橋梁的使用壽命，保障其運行安全。

1 無損檢測技術概述

對比常規的檢測技術，無損檢測技術可以在不對橋梁結構完整性造成破壞、不影響結構性能的基礎上，對其內部結構的分布情況進行探究，并進行各項指標參數的檢測，對照檢測結果對結構的特征和性能進行判斷。無損檢測技術的特征體現在以下幾個方面[1-3]：

1.1 無損性

道路橋梁結構相對復雜，工程量巨大，施工難度大，影響因素眾多，在施工和運行中很容易出現各種各樣的病害和隱患，易對道路橋梁的使用壽命和使用安全產生巨大影響。無損檢測技術能夠通過多樣化的檢測方式，在不破壞甚至不接觸橋梁結構的情況下，對其進行全面系統性檢測。

1.2 精確性

無損檢測技術在實際應用中，需要借助一些精密的儀器設備，因此對于檢測人員的專業能力有著很高的要求，需要檢測人員嚴格依照規范化的流程進行操作。而通過不同無損檢測技術之間的驗證，能夠切實提高檢測結果的精準性和可靠性。

1.3 全面性

無損檢測技術可以實現對被檢測對象的全面檢測，這也是常規檢測技術無法實現的。

1.4 全程性

一般情況下，常規的破壞性檢測僅適用于原材料檢測，成品在檢測后就會被破壞，失去自身價值。無損檢測技術不會對被檢測對象造成損壞，因此能夠實現對于材料、半成品和最終產品的全過程檢測，跟蹤產品的質量變化，確保在出現問題時能夠及時進行處理，規避成品質量缺陷，最大限度地保障最終產品的質量和性能。

2 道路橋梁檢測中無損檢測技術的優勢

對比常規的建筑工程，道路橋梁具有投資更大、施工周期更長的特點，在道路橋梁施工建設以及運營階段，質量影響因素眾多，為了能夠最大限度地保障工程的施工質量，保障道路橋梁的運行安全，有關部門需要落實好橋梁檢測。將無損檢測技術應用到道路橋梁檢測中，有著十分明顯的優勢[4-6]：

一是無損檢測技術體系已經基本成熟。無損檢測技術在道路橋梁工程中已經基本形成完善的技術體系，只要操作規范，基本不會出現明顯的缺陷和問題。因為道路橋梁結構規模體系龐大，需要檢測的內容較多，不同結構和體系之間不管是性能還是受力情況，都可能存在較大差異，而且橋梁內部的動力特性以及剛度也會有所不同，因此，現代道路橋梁檢測工作十分復雜。在這種情況下，要想保障道路橋梁的檢測效果，就必須將可能存在的影響因素全部考慮在內，常規的檢測技術雖然有效，但是會對橋梁結構造成損傷，而無損檢測技術不僅具備“無損性”，還可以實現動態檢測以及多種方法聯合檢測，如果在檢測過程中，發現一種檢測方法存在明顯的缺漏或者不足，可以選擇其他方法進行輔助，有助于縮短檢測時間，提高檢測精度。

二是不會對道路橋梁結構造成破壞。道路橋梁檢測技術十分豐富，無損檢測技術是其中應用較為廣泛的一種，也是最受歡迎的一種，其不會對道路橋梁結構的完整性造成破壞，同時可以切實保障檢測數據的準確性，為道路橋梁的質量管控和維修養護提供便利。無損檢測技術在道路橋梁檢測中的應用，能夠有效減少人力、物力方面的投入，也可以對重點位置進行檢測，獲取可靠的數據信息。

三是有著良好的發展前景。伴隨著經濟的快速發展，道路橋梁工程的數量進一步增加，檢測工作中需要面對的問題也更加復雜。如果不能對檢測技術進行持續的優化創新，則檢測結果的準確性和可靠性會受到影響。無損檢測技術在對道路橋梁的日常檢測中，使用靈活，適用范圍廣，在彌補傳統檢測技術缺陷的同時，還可以提高檢測效率。不僅如此，無損檢測技術也可以實現與其他檢測技術的聯合使用，具備良好的發展前景和拓展空間。

3 道路橋梁檢測中無損檢測技術的應用

3.1 超聲檢測技術

超聲檢測技術的基本原理是利用相關設備，發射0.4～4MHz 頻率的超聲波，收集超聲波在物體內部的傳輸信息，以此來獲取其內部結構情況。超聲檢測技術的基本原理如圖1 所示。

圖1 超聲檢測技術基本原理

超聲波是一種高頻聲波，其在傳輸過程中，需要滿足聲波傳輸的一般規律。將超聲檢測技術應用到道路橋梁檢測中，需要先確定好檢測部位，設置好超聲波發生裝置，裝置發出的超聲波會在橋梁結構內部傳輸，如果橋梁結構中存在縫隙或者損傷，超聲波會出現反射情況，接收裝置在完成對反射波的接收后，可以通過對其狀態的分析，判斷橋梁結構的完整性以及損傷狀況。實際應用環節，可以通過在介質中設置傳感器的方式，測量超聲波的傳輸時間，依照傳輸時間、傳輸距離和傳輸速度等，計算超聲波波速，再對比其正常傳播速度，可以確定材料的性能參數，包括抗壓強度、抗折強度等，同時也能夠找出橋梁結構中存在的缺陷。當然，超聲波在橋梁結構內部的傳輸也會因為各種因素的影響而出現誤差，舉例說明，當橋梁結構內部存在空氣或者水分時，超聲波的傳輸速率、傳輸時間等都會發生變化，繼而導致檢測結果出現偏差[7]。

3.2 射線檢測技術

射線檢測技術在道路橋梁檢測中有著較為廣泛的應用，其基本原理是在橋梁結構中設置相應的底片，借助敏感底片完成對缺陷的有效探測，可以準確找出結構中存在的空洞以及鋼筋斷裂現象。在實際應用中，檢測裝置發出的X 射線可以穿透厚度約40cm 的物體，獲取物體內部的清晰圖像，從而使檢測人員對故障進行精準判斷。當然，射線檢測技術同樣存在一定缺陷，如需要設置較多的探射源、無法實現對于后截面的穿透等，而且射線檢測技術在應用中需要投入較高的成本，需要檢測人員依照工程建設的具體情況和現實需求，慎重選擇。

3.3 磁粉探傷技術

磁粉探傷技術是借助磁性材料，與橋梁結構產生磁感應，檢測人員對磁力線的密度和分布情況進行觀察，以此來判斷橋梁結構內部是否存在缺陷。一般情況下，當其內部結構存在缺陷時，磁力線會產生相應變化，出現漏磁場的現象，繼而引發材料表面磁粉的變化，可以為缺陷分析提供參考。磁粉探傷技術的靈敏度高，檢測迅速，而且成本相對較低，不過要求被檢測結構能夠被磁化，同時也僅能針對淺部缺陷進行檢測，存在一定局限性。

3.4 探地雷達檢測技術

探地雷達檢測技術如圖2 所示，其基本原理是利用專業的探地雷達，向需要檢測的區域發射脈沖（寬頻單脈沖、高頻電磁脈沖等），脈沖會在結構中進行快速傳輸，在遇到不同電性介質交接區域時，會出現部分反射的情況，反射脈沖被接收天線接收。檢測人員可以對反射回來的脈沖信號進行分析，依照分析結果，判斷橋梁結構是否完整，是否存在缺陷和問題。探地雷達檢測技術操作簡單，檢測速度快，受環境因素影響小，檢測結果精度高，能夠對橋面密實度進行檢測，也可以測定基層的厚度、含水量等參數，實用性較好。

圖2 探地雷達檢測技術

3.5 圖像檢測技術

從實踐的角度來看，圖像檢測技術大致包含兩種不同的形式[8]：

3.5.1 紅外成像技術

紅外成像技術的基本原理是利用專業的紅外熱像儀設備，通過紅外線來探測橋梁結構，明確不同區域的溫度分布，繪制相應的紅外熱像圖，檢測人員可以從紅外熱像圖中，確認橋梁結構內部缺陷。紅外成像技術主要是利用不同材料具備不同導熱性能的特點，利用高精度、高敏感度的熱敏傳感器，針對橋梁結構內部溫度的實際分布情況進行檢測，并且通過紅外熱像圖的形式直觀展示橋梁結構的內部情況。

3.5.2 激光全息技術

激光全息技術的基本原理是利用全息攝影精準獲取橋梁結構的高清圖像，對照圖像數據進行全面深入的分析，計算橋梁結構的力學參數，繼而判斷橋梁在運行中的實際狀態。

圖像檢測技術本身有著極高的檢測精度，可以實現對橋梁結構的全面檢測，并且將檢測結果直觀展示出來，備受檢測人員的青睞。

3.6 光纖傳感技術

光纖傳感技術是借助部分物理量本身的敏感性，將外界的物理量轉化為光信號，以此來實現對道路橋梁的無損檢測。光纖傳感檢測技術在很多領域都有著良好的應用，將其應用到道路橋梁檢測中，能夠對橋梁中混凝土結構的內部應力、鋼索索力等進行檢測。對比常規的傳感器檢測技術，光纖應變傳感器有著十分豐富的類型，更加輕便、靈活性強，受外部環境及被檢測對象的影響較小，可以很好地適應惡劣環境，包括高壓、腐蝕等，實用性很強。不過，光纖傳感檢測器的價格相對較高，一定程度上拉高了技術應用的成本，這也是其沒有在道路橋梁檢測中得到普及的一個重要原因。

3.7 頻譜分析技術

頻譜分析技術是依照不同介質具備不同表面波傳播頻率的特性，檢測和判斷結構的狀態。將頻譜分析技術應用到道路橋梁無損檢測中，要求檢測人員在需要檢測的結構表面，施加瞬時沖擊力，力的方向需要與結構面保持垂直，這樣會產生瑞雷波面，其主要是以振源為中心，同時具備多種不同的頻率，通過在不同位置施力的方式，可以得到不同的瑞雷波面信號，配合安裝在相應位置的傳感器設備，可以檢測瑞雷波的頻率，確定不同深度分層介質的力學參數。對比常規檢測技術，頻譜分析技術有著更高的檢測頻率和更快的檢測速度，可以對道路橋梁中不同分層介質的層間接觸情況以及厚度均勻性進行檢測。

4 結語

總而言之，道路橋梁檢測工作與其質量和安全密切相關，需要得到足夠的重視。將無損檢測技術應用到道路橋梁檢測中，可以取得良好的檢測效果，能夠找出結構中存在的缺陷和病害，在保障結構穩定性和安全性的同時，延長其使用壽命。從檢測人員的角度來說，需要熟悉無損檢測技術的方法和原理，對照道路橋梁的實際情況選擇恰當的技術，保障檢測結果的有效性。