无损检测在桥梁工程中技术应用要点探析

无损检测在桥梁工程中技术应用要点探析

周宗清

上海同济检测技术有限公司南宁分公司530000

摘要：近年来，随着我国社会主义市场经济的快速发展，交通荷载加重，使用年限延长，致使桥梁损伤、病害问题日益凸显，对桥梁进行无损检测，对桥梁的损伤情况和程度进行诊断，准确检测桥梁存在的问题，并采取有效的措施进行处理，以此保证桥梁安全、可靠的运行。本文在此从加强无损检测技术应用的重要性出发，对无损检测在桥梁工程中的几个重要技术应用做了详细的研究。

关键词：无损检测；桥梁工程；

前言：当前，随着各种车辆的不断增多，桥梁工程所承受的荷载也不断加大，对桥梁工程造成严重的损坏，对旧桥结构进行维修加固之前，必须完成对桥梁结构现状进行检测与评价，确保桥梁设施处于良好的使用状态。

一、桥梁无损检测技术概述

无损检测技术是基于对桥梁结构或构件性能不产生影响，利用对一些物理量的测定对桥梁结构或构件性能进行判断的一种检测方法。无损检测技术在桥梁工程中与混凝土无损检测技术具有十分密切的关系，随着不断发展的桥梁技术，科学评估桥梁损伤发展趋势及寿命，为桥梁维护提供重要依据是该技术应用的主要目标。

桥梁的无损检测技术的应用领域比较广泛，例如，污染程度，钢筋混凝土桥梁的氯侵蚀程度；可以记录支座处的声发射，反映了裂纹或过大的摩擦力或从垫层支座正在扩展的裂纹。无损检测的这些结果可以作为结构评估的辅助。另外，进行无损测试时，将无损测试设备置于结构附近，正对结构或固定结构表面。无损测试最大的优点在于对结构不会造成损伤，从而避免了对可能已有损伤的结构的削弱。

桥梁的无损检测技术（NDT）有较大的发展空间，包括超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。桥梁结构检测中引入该技术，可快速、直观的将桥梁内部结构状态呈现出来，如记录桥梁支座位置的声发射，可以了解裂纹的扩展信息，或者借助声传播检测桥梁长护栏处的腐蚀程度等，以此为后续的维修、改造等提供重要信息，进而提高桥梁结构的安全性。

二、加强无损检测技术在桥梁工程中的重要性

传统的检测方法有许多的缺陷,根据随机选取测点，钻孔，将样本拿到室内进行分析计算处理，从而获得相应结论的方法。在现代化的工程项目中传统的方法会被逐渐淘汰。因此，研究开发一种能够快速检测，对工件和目标没有损害、直观、简便的这样的检测设备或者手段，来降低工程技术人员的劳动量，使得管理水平进入一个新的水平是显得非常有意义的。开展桥梁无损检测与评价技术的研究,将在控制道桥施工质量、深入认识桥梁长期使用性能、改善桥梁设计、优化改造方案及提高维护水平等方面具有深远而现实的重要意义。

三、无损检测技术在桥梁工程施工中的几个重要方法应用

1、射线检测技术

射线检测技术的工作原理是利用X射线和Y射线穿透被检物体的各部分，把受到不同程度吸收的射线透射到X射线的胶片上。根据强度衰减的不同，显示出物体内部缺陷情况和厚度变化，从而检出桥梁的缺陷。通过胶片上缺陷的数量、大小和形状来判断缺陷的质量等级和危害性。它的优点是缺陷形状部位直接明了，同时可以获得永久的记录，便于以后进行再次检查；缺点是射线设备价格昂贵并且不易携带，射线对人的身体也会产生危害。

2、频谱分析技术

频谱分析检测技术的基本原理是对不同介质中传播表面波的频率特性进行分析。采用一力锤在路面结构表面施加瞬时垂直冲击力的方式，可得到一组以振源为中心的、沿地表一定深度向四周传播的、具有各种频率分布的瑞雷面波。调整力锤重量或不同的锤头型式，可以得到与之对应的频率成分的瑞雷面波信号，将传感器设置在不同的位置，可以检测到波传播的频率。频谱分析技术可对路面各分层介质的厚度、均匀性以及层间接触情况进行检测。

3、机敏混凝土检测

该方法是将短切碳纤维或纳米粒子掺入混凝土中，使混凝土具有良好的力学性能与压敏特性。压敏特性主要是指机敏混凝土电阻随压应力或压应变变化的特性，对机敏混凝土电阻变化的测量，能够对混凝土应力或应变进行科学预测，利用该特性能够研制机敏混凝土应力-应变传感器。机敏混凝土强度及变形能力都较大，所以，不仅能够作为传感器埋于混凝土隧道或桥梁结构中，对结构受力进行监测，也能作为结构材料用于桥梁或隧道结构构件的制作。目前机敏混凝土还主要是科研，在实际桥梁中应用不多。

4、光纤传感器检测技术

这此种技术主要应用于对混凝土桥梁结构的检测，其应用理论主要依据了光纤的两大特点：首先是股绞光传感器检测技术，这种技术主要是运用了光纤的光损矢量变化来进行测量，当光纤的局部纤维发生变化时，其传导的射光密度就是产生一定的变化，通过比较射光在传感器中发生的变化，就会检测出构件的内部变化状态；另外一种传感器为多层反射传感器，这种技术科学了应用了光速的原理，也就是利用计算光从传感器出发，到达反射装置，再反回时所需要的时间，来确定出构件的内部结构状态。多层反射传感器沿着长度方向设置了很多位置固定的反射镜，反射镜的测量精度通常控制在±0.15mm之内。利用光纤的这两种特性可以制成各种传感器，由于光纤的精巧、轻便，其传感器的陈列形状也可以任意选择，光纤传感器的优点是检测的准确度高、实用性较强，但其价格较为昂贵。

5、回声波无损检测技术

回声波无损检测技术在桥梁检测中也较为常用，即对结构施加一个短而持续的作用以产生应力波，然后经结构由外表面和缺陷予以反射，若声阻力有所差异，应力波则会以不同的速率进行传播，并被在表面移置的传感器将其频率和振幅记录下来，用于判断空洞信息，其中最小的侧向空洞尺寸是空洞检测的重要指标，故常用于检测塑料管道、金属管道中空洞的位置、深度、单元厚度以及与加固区的距离等，而且安全性较高。

如在对后张混凝土梁进行无损检测时，考虑到若管道灌浆过程中产生了孔洞，无论大小，均会为钢筋腐蚀、结构强度等构成威胁，为验证回声波法探测孔洞的实际效果，在此选取了几根横梁作为试验对象（其缺陷信息已知），并根据分辨率确定了直径等于10mm的球轴承，以及穿透深度和所需波长；然后借助传感器对混凝土的频率进行探测，结果发现，fT（初始峰值）从普通混凝土频率值4.9开始变动，在频率最高处产生了一个峰值，从而可以判断其为中空管道；随后就上部为灌浆、下部为空管的横梁进行了探测，发现也可以根据频率变动定位灌注管道的位置。故即使管道为塑料材质，也可借助回声波无损检验技术对其完全灌注和中空状态进行辨别。

6、探地雷达检测技术

探地雷达检测技术是通过借助10～1000MHz(或更高)的高频电磁脉冲波，采用宽频带短脉冲的方式，从发射天线被送到地下，雷达脉冲波在地下传播期间，若遇到的介质交界面电性存在差异，则会有部分雷达脉冲波的能量由地下反射到地面，并由接受天线所接受。探地雷达检测技术可对缺陷区域的深度、大小以及形状方面进行精确测定，具备操作简单、效率高、节省人力资源等优势，且其检测范围较大，不因周边环境而影响检测结果。

探地雷达检测技术是通过研究在地下介质的交界面处所返回的反射波，对反射波的波幅情况以及到达地面所需要的时间进行记录，通过反射波记录结果分析道路桥梁地下介质具体分布情况，该技术以其高分辨率使之在浅层、超浅层等方面的检测工作中备受青睐。

7、数字化图像识别技术

数字化的图像的识别这项技术能够为路面检测提供形象而直观地图像，让人们可以很方便地观察到路面的情况，而且方便人们对数据的采集，也能够运用图像的方式对数据进行处理，对地下的结构进行形象化的阐释。

数字化的图像识别这项技术通常来说指的是运用图像的形式展现地下的结构和状态，对图像进行收集，对数据进行编码，对数据进行图像和数字化的处理。图像数字化处理技术能够实现对图像的分割与组合，能够对图像进行形象化的描述，其以图像和分切与整合为主。

图像的目标特点一般指的是图像的结构特点、图像的色彩以及图像的形状等，其中图像的形状特点最能够反映路面的状况，分析路面是否出现了损坏。目前世界上使用较普遍的路面数字化图像检测系统主要有国内开发的路面信息检测车和美国公司开发的路面信息检测系统级检测车。

8、三维位移检测技术

三维位移监测技术是通过导航卫星自身所配备的实时站点三维坐标对路桥工程实施相关的检测工作。其具体的操作步骤是首先在桥梁上面安置监测点，与此同时将GPS的基准站建于管理中心中，并且同计算机系统相互结合进行检测工作。GPs桥梁三维位移检测技术的实际检测过程是按照卫星信号各监测站的具体实际情况，通过利用GPS基准站将分解计算得出的差分数据发送出去，而各监测站则根据这些差分数据计算出自己的坐标数据，等到控制中心的计算机系统接收了这些坐标数据之后，就能够利用计算机实施最后一个阶段的计算以及相关的分析工作。

四、无损检测技术的应用前景

无损检测技术在公路桥梁中的应用不仅促进了自身的不断进步，也催生了诸多无损检测仪器设备，如弯沉测试仪、射线透视检测仪、涡流检测仪、断面测试仪等，已在公路桥梁无损检测中彰显了一定的效用。同时，运用全球定位系统来更加精确的测量桥梁结构变形，同时应用TRIP传感器来实时监测车辆超载的问题；在桥梁结构的评估上，应用强迫振动响应法来进行具体研究，并采用激光振动计来完成斜拉索拉力的检测工作；采用微波技术对桥梁的各种裂缝进行深入检测。无损检测技术是一项现代化的桥梁检测技术，随着着它的不断完善和发展，其技术水平和检测精度必将得到全新的突破。

五、强化桥梁无损监测技术应用的几个有效策略

1、加大检测技术的研究力度

不断完善现有检测技术，同时研发出新领域的检测技术，是检测更加完善和准确，保证使用的绝对安全。充分根据国内桥梁和道路的具体情况来进行深入研究，不仅要注意从原理上掌握检测技术的精髓，同时还要注重对制作工艺的探讨，旨在开发出实用性强，效率高，符合国内道路和桥梁建设的具体情况，控制价格成本，最终使现代科学的检测技术在国内得到广泛推广和运用。

2、做好数据分析判断

现场检测前详细了解和收集基桩的相关参数资料,检测过程中能及时发现问题作出初步判断,并及时完成必要的重复性检测或加密检测工作,保证检测原始数据的可靠性和采集数据的一致性,为综合分析判断提供详实的基础资料。另外加强对比验证,综合分析同一工程的所有被测桩资料,寻找其共性,提高对单桩检测结果的判断准确度。

3、加强行业人员技术素质

道桥检测是对道桥原型结构或桥梁模型结构直接进行的科学检测工作，包括编制检测计划、外业数据收集、分析整理等内容等一系列工作，它对行业队伍的专业技术素质要求比较高。因此，为促进我国行业检测技术水平的提高，应不断提高从事检测行业人员的素质，相应地建立行业检测技术规范及检测技术评定标准，只有这样才能使我国的行业检测队伍不断地走向规范化。

六、结语

综上，随着大型桥梁逐渐增多的结构安全性问题，有力促进了无损检测技术的快速发展。实际中要加强检测技术研究，不断对检测技术进行更新，根据桥梁工程的实际状况，选择合适的检测技术，以此保证道路桥梁的安全性和可靠性。

参考文献：

【1】廖俊瑜无损检测技术在桥梁工程中的应用与研究[J]黑龙江交通科技2012（10）

【2】张辉.桥梁无损检测技术的形成与应用[J].山西建筑.2010（08）

【3】李颖.桥梁结无损检测与研究发展[J].中外公路，2009（1）