新型試驗檢測技術在道路橋梁檢測中的應用

王宇，冉林艷

摘 要：做好試驗檢測有利于綜合評估道路橋梁的結構性能、質量風險，及時修復或者維護，以恢復道路橋梁的使用性能。道路橋梁的檢測任務多，涉及了多種檢測內容，為得到相對完整和準確的檢測結果，有必要引入新型試驗檢測技術，以發揮該技術在檢測效率、精度等方面的優勢，提高道路橋梁的檢測水平。基于此，從道路橋梁的檢測內容出發，著重分析了新型試驗檢測技術，以期為實際工作提供技術指導與借鑒。

關鍵詞：道路橋梁檢測；試驗檢測技術；無損檢測

中圖分類號：U446? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）05-0082-03

0 引言

結合道路橋梁的建設情況、使用年限等做好檢測工作，從定量化角度評估路橋性能，可為施工建設、維護保養等提供可靠依據。隨著道路橋梁檢測工作越來越被重視，在路橋檢測中的投入不斷增加，產生了很多新型試驗檢測技術。每種試驗檢測技術都各有特點，檢測過程中有關人員需合理選擇試驗檢測技術，并管控檢測過程。

1 道路橋梁試驗檢測的主要內容

1.1 材料檢測

道路橋梁施工建設中的材料種類多、用量大，材料質量對結構性能、使用壽命等的影響較大。在檢測道路橋梁時，材料檢測為重點。一些早期建成的道路橋梁中的鋼筋混凝土材料長時間受自然環境等因素影響，極易出現老化等問題，無法保持良好的力學性能、材料特性，因此需開展基礎試驗檢測。如果道路橋梁中采用從未被檢驗或推廣的新材料，就必須由專人負責新型材料的試驗檢測。考慮到全面檢測的工作量大，可以開展抽樣檢測。

混凝土材料的固有特性決定了隨著路橋使用時間延長，鋼筋混凝土材料性能呈下降趨勢。為方便后續檢驗混凝土的性能變化，判斷其性能能否與施工要求相一致，相關人員需遵循行業規范制作混凝土試塊。如因為特殊原因無法保留混凝土試塊，應使用無損檢測技術，獲取混凝土、鋼筋的強度、腐蝕、其他力學性能等參數。

1.2 外觀檢測

外觀檢測是檢測工作相關人員能通過肉眼、借助工具和儀器檢測道路橋梁外觀是否存在異常變形等問題。為提高外觀檢測結果的可用性，有關人員需綜合道路橋梁的結構特點，選定檢測位置、項目，如裂縫、連接位置等開展對應的檢測任務。

不同類型的橋梁，外觀檢測的重點各有不同，以拱形橋為例，可重點觀測橋墩位移、拱圈裂縫、拱頂裂縫的外觀變化；對梁結構橋墩，需檢測欄桿構件、伸縮縫、橋面壓實等特殊位置[1]。專業人員可外通過外觀檢測發現道路橋梁存在的病害，并尋找病害原因，制定最佳的解決措施。

1.3 內部缺陷檢測

道路橋梁的內部缺陷檢測難度較大，能及時檢出內部缺陷，有利于快速制定修復措施。許多道路橋梁都為鋼筋混凝土結構，規范化施工作業下鋼筋混凝土結構的穩定性較好，但在一些材料、技術等因素影響下，極易發生孔洞、材料脫落、蜂窩、內部裂縫等缺陷。在這些缺陷中僅有少部分缺陷可經外觀檢測測出，大部分缺陷還需采用其他的檢測方式，如激光、雷達、聲波等檢測技術。

2 新型試驗檢測技術的具體類型

2.1 聲發檢測技術

新型試驗檢測技術伴隨著信息時代而出現和發展，在這些技術中融合了計算機信息相關理論。目前道路橋梁檢測中新型試驗檢測技術的應用范圍廣、效果好，聲發檢測技術僅為其中的一種。如道路橋梁被檢測位置的受力集中，但因為材料自身的特點，可能導致應力分散，引發結構裂縫，且裂縫沿應力分散方向逐步擴展，此情況對道路橋梁的結構危害較大。選定被檢測位置后，有關人員需在該位置規范安裝聲發器，合理應用聲發檢測技術。聲發器屬于一種專業化儀器，在啟動后只要有來自該部位的聲波，該裝置即可自動接收，并分析聲波信號的特點，最終確定裂縫類型、擴展方向等，將這些作為修復裂縫的參考[2]。雖聲發檢測技術下能獲取道路橋梁的缺陷信息，但檢測時也面臨一定的限制，就是聲發檢測中對環境有嚴格規定，如環境中存在噪聲等干擾，檢測結果與實際的偏差較大。

2.2 激光檢測技術

激光檢測為一種相對典型的無損檢測技術，此技術融合了信息技術，檢測的自動化水平較高，有關裝置可自動接收和處理信息。激光檢測有光電反射現象，通過分析電流與激光之間的作用過程及關系，既可直觀評估是否有質量問題，也能進一步判定形狀、位置、對整體結構的影響等。

為得到相對可靠的檢測結果，檢測期間相關人員需按照相應的規定配備高性能激光掃描儀，以發揮儀器的性能、功能優勢。結合激光類型，一些道路橋梁中采用的是光源激光技術，部分選擇的是普通激光技術，兩種技術的原理高度一致，但在細節上還存在一定的區別，在實際的工作中需擇優選擇[3]。

激光可進行遠距離傳播，但傳播過程可能受介質類型等的影響。若道路橋梁存在裂縫缺陷，發出的激光在經過裂縫位置時將無法按照既定的位置傳播，并伴隨著明顯的衍射現象，通過分析衍射過程及相關參數，即可進一步明確與裂縫缺陷相關的信息。

2.3 彎沉檢測技術

道路橋梁在投入使用后，受車輛荷載、自然環境等影響，可能發生或大或小的變形現象。如變形在正常范圍內，道路橋梁可正常使用，但一旦變形量過大，將給道路橋梁帶來較大風險。因此，任何道路橋梁的檢測中有關人員都需做好彎沉檢測，以判定其是否存在變形現象以及形變大小，以便后續檢修、維護和保養。在彎沉檢測過程中需借助路面彎沉儀，此設備的專業性較強，有關人員必須遵守操作規范。

其中落錘和貝克曼梁檢測法較為常見，后者屬靜態檢測技術，操作流程簡單，但在檢測過程中難以精準控制接地面積、輪胎壓力，檢測結果不能反映路面各層次所承受的壓力、強度，且必須在道路橋梁無車輛通行的狀態下方可檢測。前者通過配備彎沉檢測儀，檢測落錘自由落地對地面的沖擊力，據此反映路面彎沉大小，檢測過程不影響通車，也不影響道路橋梁的使用狀態，結果更為可靠。

2.4 雷達檢測技術

雷達技術在很多方面都有相對成功的應用，因為其操作的便捷性、檢測的高效性，在許多道路橋梁中均利用了此技術，檢測結果能作為質量評估、維修管理的依據。在利用雷達檢測測定道路橋梁缺陷時，有關人員需結合實際情況選擇高性能、多功能雷達設備。其檢測原理如下設備向道路橋梁發射電磁波，再同步接收電磁波，整合電磁波傳播過程中的各項數據，以判定道路橋梁是否存在缺陷、缺陷位置等基本情況。正式檢測之前檢測人員需與技術人員合作，設計控制單元、操作系統，后續通過人工與計算機高度配合來發送指令、控制操作。如道路橋梁中存在質量不達標的情況，電磁波在經過這些位置時將出現一定的傳播變化，通過計算機分析電磁波信號的傳播過程，即可確定是否有缺陷，并進行定位。

2.5 聲波檢測技術

聲波檢測技術可細分為超聲波檢測與沖擊波檢測，超聲波檢測技術具有無損檢測特點，能在無破損的情況下檢測道路橋梁的缺陷情況，其檢測原理為測定超聲波在道路橋梁中的傳播速度、波形幅度變化。與傳統的檢測技術相比，超聲波檢測的操作簡單、效率高，檢測結果更準確。

聲波在物體中的傳播較為自由，基本不受外部因素的干擾，適用范圍較廣。沖擊波檢測屬單面反射檢測技術，此技術的便捷性、靈活性較好，當有關人員選定檢測位置后，可及時布設檢測裝置，由該裝置進行自動分析。在道路橋梁的裂縫缺陷檢測中沖擊波檢測技術較為常用。超聲波檢測與沖擊波檢測技術相對比，后者為單點檢測，檢測位置的選擇對結果的影響較大。

2.6 滲透探傷法

滲透探傷法屬于無損檢測，利用的是滲透原理，即使道路橋梁內部存在微小缺陷，利用此技術能準確測出。檢測時有關人員需先在被測部位表面涂抹一層熒光液體，經毛細作用液體逐步滲透到結構內部的孔隙、裂縫等特殊位置。這些液體還會沿著裂縫擴散到更大范圍，在缺陷位置浸透。經過一段時間后，熒光液體能在孔隙中形成熒光反應，借助專業化設備即可全面分析和判定道路橋梁的缺陷情況。綜合滲透探傷檢測技術的發展及應用情況，此檢測技術的效率高、結果準，操作便捷。

2.7 紅外成像檢測

紅外成像技術檢測的是道路橋梁的內部結構。當相關人員獲取了檢測結果后，可準確判定道路橋梁的結構性能。紅外成像檢測的操作過程簡單，主要需配備符合要求的紅外成像儀，利用該儀器自動的功能獲取圖像并進行分析。專業人員只需要分析圖像，就可分析在道路橋梁中是否存在缺陷，進一步判定缺陷的形狀、位置等。但在利用紅外成像檢測技術時必須尤其注意，此技術下未直接與路面接觸，對內部結構的危害較小，未來需繼續推廣此技術。

3 案例分析

3.1 工程概況

某斜拉橋工程項目，橋面全長1 205.36 m，寬32.4 m，主橋和引橋均為多跨結構，跨數分別為3跨、9跨。考慮到結構穩定與安全，將主橋設為預應力混凝土雙塔雙索面結構，引橋上部為40 m預應力簡支T梁。

3.2 新型檢測技術在工程檢測中的實際應用

3.2.1 檢測前期準備

此橋梁項目的質量檢測中，綜合諸多方面的因素，最終選用了無損檢測技術。此次檢測的目的體現在以下方面：檢查斜拉橋外觀情況，判定此橋梁是否有肉眼可見的病害，相關人員在實施外觀檢測后，發現此橋梁有病害，結合病害位置再進一步分析橋梁的承載力大小；總結斜拉橋的變形規律；評估此橋梁的質量情況，判定其是否能繼續使用，根據檢測結果制定維修加固方案。

考慮到此橋梁工程的結構復雜，在檢測過程中的內容多且難度較高。為方便獲取相應的檢測結果，在現場必須配備多種專業化儀器。在檢測混凝土強度時，利用ZC3-A型混凝土回彈儀。此回彈儀的相關參數標準與行業要求相一致，再加上儀器的價格較低，使用靈活，基本能滿足檢測的實際需求。

為測得斜拉索索力值，在現場需配備JMM-268型索力動測儀。該儀器的智能化程度較高，很多測量環節均能自動實現，可測定鋼索與鋼絲的拉力值。通過千斤頂和傳感器等其他配套設備的相互配合，獲得更為完整和準確的檢測結果。

3.2.2 混凝土強度檢測結果與分析

參考行業規定，為測定本橋梁工程的混凝土強度值，相關人員需利用前期準備的回彈儀測定斜拉橋上部分結構的腹板、橫隔板、塔柱等關鍵部位。總共選擇52個構件作為檢測對象。考慮到檢測精度等要求，再加上此橋梁工程的結構復雜，在現場需選定若干檢測構件，將檢測結果與質量標準相對比，判定其構件質量是否符合要求。

選擇回彈法檢測，每一構件上選定5個回彈區域。引橋上部結構中，T梁上選定的待檢測構件數量為9個，總共確定10個回彈區域。為促進檢測工作的順利完成，以得到完整且準確的檢測結果，每一測區布置同等大小的正方形，測點數量為16個。實際的檢測結果顯示，主梁混凝土強度大致區間為55.1～59.7 MPa，此數值與設計C55混凝土強度要求大體一致，僅個別數值達不到設計標準。

3.2.3 恒載下索力檢測的結果和分析

在橋面無任何活載的情形下利用基頻法測試恒載時該橋拉索索力。綜合檢測過程及結果，確定該橋梁恒載索力分布較為均勻，且呈現相對規律的分布狀態。在無任何活載的情況下，基頻法檢測的靈活度高，操作簡單，得到的結果可用于后續的結構修復。

3.2.4 千斤頂壓力表測定法索力檢測結果分析

當斜拉橋在恒載條件且無任何活載時，為測得索力大小，得到相對準確的結果，有關人員應利用千斤頂壓力表進行檢測。具體的檢測過程中有關人員需根據橋梁結構特點，選定某段的位移、張拉力曲線，在上述工作結束后，有關人員需評估工具錨夾片的內縮及變形等特殊情況，從定量化角度分析在有內縮、變形情況時，OA段伸長量所同步出現的變化。有關人員在現場應嚴格執行檢測規定，觀察在各項操作中位移、張拉力曲線的斜率。經過一系列分析，二者的斜率值相對較小，限位板、錨具等機械工具之間有一定縫隙，這種縫隙導致位移超出了正常標準。錨持續壓緊的過程中，斜率逐步增大。AB段伸長量實際上為線性彈性形變環節外露拉索的具體長度，其拉力與張拉的拉索力異常小的情況下，錨夾片中的受力點將有一定的位置變化，此狀態下BC段曲線斜率異常低。總之，操作過程中的主要需關注荷載的大小變化。綜合操作步驟，可以發現，千斤頂壓力法影響下索力值與成橋的偏差值較小，利用基頻法測量，得到的數值略低于實際值，且在其他因素的影響下，結果波動大。但是，千斤頂壓力法的檢測難度大，前期投入高，為得到準確的結果，可利用基頻法檢測，隨后修正結果。

4 結束語

試驗檢測對評估道路橋梁的質量安全具有重要的意義。雖然目前陸續出現了多種新型試驗檢測技術，但這些技術都有各自的優缺點，有關人員需根據新型試驗檢測技術的發展現狀，繼續研究新技術，提高道路橋梁檢測的便捷性。

參考文獻

[1] 張璠，申鐵軍.新型筑路材料在公路路面工程的試驗檢測分析[J].四川建材，2022，48（9）：109-110+113.

[2] 裴云坤.橋梁鋼筋混凝土試驗檢測技術研究[J].運輸經理世界，2022（24）：111-113.

[3] 郭仟.新型試驗檢測技術在道路橋梁檢測中的應用[J].新疆有色金屬，2022，45（3）：32-33.