浅谈公路桥梁无损检测技术

浅谈公路桥梁无损检测技术

摘要：随着我国的道路桥梁建设飞速发展的同时,也出现了大批已修建的道路与桥梁相继进入老化期。因此,为了确保道桥结构的运营安全,对道桥检测的高标准高要求，就显得非常必要。大家知道高新的检测技术离不开科学技术，虽然目前国内外在道桥检测方面相继出现了许多现代检测技术与方法，但许多学者关注较多的也比较具有代表性的就是桥梁的健康诊断无损检测。文中在系统阐述现有桥梁无损检测技术特点、应用以及应用中出现的问题的基础上，提出了解决对策和思路，并指出了目前桥梁无损检测方法的发展趋势。

关键词：公路桥梁无损检测发展趋势

桥梁在一个国家的交通运输和经济发展中占有重要位置。公路桥梁作为连接公路的纽带与咽喉，对周边地区的经济发展起着十分显著的作用。相比于其他基础设施而言，公路桥梁造价相对较高、投资较大，社会效益影响巨大。因此，为了保证公路桥梁的安全运营，必须经常对公路桥梁结构进行检测，公路桥梁结构检测已成为结构安全养护和保障正常使用的主要技术手段。研究开发能及早、准确地检查诊断路桥表面和内部的各种损伤（如裂缝、孔洞、磨损和钢的锈蚀等），并对路桥损伤的发展趋势和剩余寿命做出估计，为保护和维护好桥梁提供可靠的依据。近几十年来，国内外对路桥损伤诊断的方法进行了大量研究，开发了一些检测方法，其中既有半损伤式的识别方法，也有无损检测技术。目前对现有路桥结构的检测普遍采用无损检测方法(NDT& NDE)。

1.1无损检测技术的特点

无损检测技术是指在不影响结构或构件性能的前提下，通过测定某些适当的物理指标来判断结构或构件某些性能是否发生改变的检测方法。无损检测技术是多学科紧密联系结合的产物，是以现代材料力学和应用物理学发展为理论基础，而以现代电子技术和计算机的高速发展作为其测试工具的。

1.2无损检测技术在道桥中的具体应用与存在的主要问题

目前道桥无损检测技术主要有:光纤传感检测技术、超声波检测技术以及探地雷达检测技术，这三种主要方法都是高新技术的运用，他们在运用中都各有其优点和缺点。

1.2.1光纤传感检测技术的应用和存在的问题

光纤传感检测技术的原理是利用光纤对某些特定的物理量敏感的特性，将外界物理量转换成可以直接测量的光信号的检测技术。在我国光纤技术经过30 多年的飞速发展已经有了很大的进步，并应用于国防军事、航天航空、工矿企业、能源环保、生物医药等多项领域。而光纤传感检测技术应用于桥梁检测中，可实现对桥梁钢索的索力及预应力连续混凝土梁内部应力、应变特性的测量和监测，

构成所谓的光纤智能桥梁。

虽然光纤应变传感器与传统的传感器相比它具有不受环境限制，而且绝缘耐高压耐腐蚀，能在易燃易爆的环境下可靠运行，不对被测对象产生影响,还具有体积小，重量轻，可做成任意形状的传感器阵列、精度高、实用性强等优点，但是其价格一般比较昂贵，针对我们现在的国情这项技术在桥梁检测中还难以推广。

1.2.2超声波在检测灌浆管道空隙位置中的应用与问题

超声波检测技术检测梁中的空隙位置是基于瞬间应力波的原理。用一种短促的机械撞击(用小钢球敲击混凝土表面)产生低频应力波，传导至结构内部，再由断裂面或界面发射回来，以反射波的形态来进行判断。其特点是利用来自冲击面、断裂面以及其它面间的多种波会产生瞬间共振，可以用来测定结构的完整性或裂隙的位置，记录下来的信号(时间-频率曲线)可以进一步提供有关空隙位置的信息。

超声波虽然可以应用于桥梁的综合检测和维修，可以对桥的梁、板以及桩等结构进行检测，来确定管道中是否有空隙，以便进行及时修补和灌浆，但该项检测技术还有待改进和完善，比如对管道相交或相邻时，管道中有蜂窝体、水或部分空气时以及采用别的材料的管道等对检测结果的影响,以及该项检测技术在检测道路路基密实性等问题都有待进一步研究。

1.2.3探地雷达在道桥检测技术中的应用与问题

探地雷达是利用高频电磁脉冲波(10～1000MHz 或更高)以宽频带短脉冲形式由发射天线送入地下，该雷达脉冲在地下传播过程中，遇到不同电性介质交界面时，部分雷达波的能量被反射回地面，被接收天线接收。其特点是能精确测定缺陷区的形状、大小和深度；节省劳力、操作方便、速度快;能在大范围内检测；不受周围环境影响。

探地雷达探测的是来自地下介质交界面的反射波，通过探地雷达记录的反射波到达地面的时间t 和反射波的波幅来研究地下介质的分布，以其特有的高分辨率在浅层或超浅层探测中有着极其广阔的应用。

探地雷达在道路中具体应用主要是对道路面层厚度检测、道路基层密实性、基层厚度及高含水的检测以及挡土墙病害检测等。还可根据探地雷达的特性，将其运用于道路材质、裂缝、湿度、以及桥梁的结构检测等。但是这对于雷达的性能和检测分析人员有很高的要求，必须具备大量实测数据和丰富的工程实践。虽然探地雷达在道路以及桥梁结构的检测方面具有广阔前景，但其价格一般比较昂贵,这项技术有待于我们研制并开发推广运用。

1.3无损检测技术的应用前景

除上述道桥检测技术外，国内外还正在开展其他的增强土木结构NDE技术的应用。

(1)先进的桥面板检测系统，包括双带远红外热成像系统等。

(2)先进的桥梁测试和健康监测系统，包括全桥监测系统的无线电发送、精确的差分式全球定位系统(GPS)测量桥梁变形等。

(3)先进的疲劳裂纹探测和评估系统，除了测桥梁裂纹的新型超声波和磁分析仪系统，还包括热成像系统、便携式声发射系统、无线应变测量系统、微波探测和定量分析、无源疲劳荷载测量设备和电磁声发射传感器等。

(4)先进的锈蚀探测和评估技术，包括磁漏探测技术、探测先张法压浆空隙的冲击——反射系统、埋入式锈蚀微传感器以及以磁为基础的测量系统。

(5)用强迫振动响应法定量评估桥梁下部结构、用激光振动计测量斜拉索索力以及量化的无损检测方法与桥梁管理系统的结合。

(6)磁力控制传感器的研究，磁铁材料的物理尺寸几乎不会受磁场的影响，通过线圈与偏磁的耦合能制作出一种别致的很有用的传感器。这种传感器可能是低成本、简单并结实的，可用在预应力筋的锈蚀或断裂、砼养护的监测以及埋入式声发射传感器等方面。

无损检测技术在道桥工程中应用,与其他技术一样需要进行研究、开发、利用。因此对于道桥工程无损检测技术的研究开发应用是一个较新的领域,需要我们在其应用领域不断开拓,解决许多急待解决的问题。

无损检测技术是一门多学科的综合应用技术，是建立在科学的基础上的，因此首先要加强各相关基础学科的研究，不断吸取精华，促使无损检测技术不断完善和发展。在无损检测技术的研究中,应善于把基础理论与工程实践结合起来，建立起理论研究与工程应用联系的桥梁，开辟新的应用领域和检测内容，不断拓展到道桥的路线勘测设计、路线的横断面设计以及桥梁的设计中来。

综上所述，随着我国大规模的道路桥梁交通建设，一些建成的高等级公路和大型桥梁、隧道等结果的使用安全性的问题也显得日益突出，这为无损检测技术的发展提供了很好的发展市场，同时也为无损检测技术提出了相应的更高的要求。目前桥梁检测技术正在逐步发展，但相对于机械设备的诊断来说起步较晚，目前还没有一个完整的体系，还有很多有待完善的地方。但是，随着新型无损检测方法的日益成熟，无损检测技术必将具有非常广阔的前景。