浅谈道路桥梁无损检测新技术的运用

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摘要：道路桥梁经过长时间的使用后必然会出现大大小小的毛病，因此需要定期对其进行检测以保证运行安全、稳定性。本文笔者结合多年从事道路桥梁工作经验，对当前道路桥梁检测技术进行了探讨，重点介绍了声波CT新型检测技术的运用，希望能够为我国道路桥梁的发展提供一些参考。

关键词：道路桥梁检测；无损检测技术；声波CT检测技术

Abstract: the road and bridge after a long time of use will appear large and small faults, so the regular detection in order to guarantee the safe operation, stability. In this paper, the author with many years engaged in road and bridge work experience, on the road and bridge detection technology was discussed, introduced the CT model using acoustic detection technology, to provide some reference to China's development road and bridge.

Keywords: Road and bridge detection; non-destructive testing; acoustic detection technique of CT

中图分类号：U448.14文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

近些年，我国公路建设事业实现了跨越式发展，尤其是高速公路通车里程迅猛增加，随着路桥设施使用年限的增长，以及交通荷载的增加，路桥病害和损伤的数量越来越多，对旧路旧桥结构行维修加固之前，必须完成对路桥结构现状进行检测与评价，在计算机科学和自动化控制技术不断发展的今天，利用高精度测微技术，快速直观地发现道路桥梁病害隐患及其质量问题，不仅改变了人工检测的落后局面，而且实现了由破损型检测向无损检测技术的转变和从低速度、低精度向高速度、高精度的发展。一、无损检测概述无损检测技术，也就是非破坏性检测，是在保证待测物质的状态、化学性质等不被破坏的前提下，对待测物进行有关的内容、性质或成分等物理、化学情报进行检查的方法。随着计算机技术以及自动化水平的提高，无损检测技术以其快速、直观及可以显示道桥内部状态的检测设备和技术手段，在道路桥梁检测中得到了广泛应用。它对路面设计的改善以及道桥无损检测技术探究的开展有着重要意义，能够提高道路桥梁的建设、管理及养护水平。二、无损检测技术的意义传统的检测方法是对公路桥梁随机选点、钻孔、取样，在室内对所取样本进行分析和处理，从中获取各种有价值的技术参数，这种方法的局限性表现为以下几个方面：1、因被测点是操作人员随机选择的，所以检测结果很难具有代表性。2、由于检测点有限、覆盖面密度较小，使某些存在缺陷的不良区段被漏检，从而埋下质量隐患。3、虽然钻孔取样精度高，但其会对路面造成局部损伤，且修补时费时费力。无损检测技术作为快速、直观、且能够显示道桥内部状态的检测设备和技术手段 能够弥补传统方法的不足，它在开展道桥无损检测技术研究，建立科学的评价体系，改善施工图设计等方面具有重要的意义，也必将带来维修加固方案的优化和公路养管水平的提高。三、无损检测技术的应用与存在的问题1、光纤传感器检测技术光纤对一些特定的物理量具有一定的敏感性，光纤传感检测技术就是利用这一特性，对外界物理量进行转换，使其成为能够直接通过仪器测量到的光信号，达到收集状态指标的目标。在桥梁检测中使用光纤传感检测技术，能够使自动化监测桥梁索力的工作得以实现；实现连续测量、监测预应力连续混凝土梁内部的应变特性和应力变化。但是，虽然光纤无损检测技术有其独特的优越性能，能对桥梁进行健康诊断，在桥梁检测中的应用形势比较乐观。但是，针对我国现阶段国情目前还难以推广，原因是其价格高昂，适用性有限。2、超声波检测技术利用超声波检测结构物中的空隙位置是基于瞬间应力波的原理。即用一种短促的机械撞击（用小钢锤敲击混凝土表面）产生低频应力波，传导至结构内部，如遇到均一介质，波速将不会发生变化，如遇到断裂面或不同介质临界面将会反射回来，反射波的形态来进行判断。来自冲击面、断裂面以及其他界面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。超声波可以应用于桥梁的综合检测和鉴定，也可以对桥的梁、板以及桩等结构物进行单一检测, 以确定砼内部是否存在空隙，可以对结构完整性、安全性进行一个较为直观的判断。然而该项检测技术由于自身机理的原因，也存在许多有待改进和完善的地方：管道相交或相邻时对检测结果的影响；管道中有蜂窝体、水或部分空气时对结果的影响；采用其他材料的管道对检测结果的影响；该项检测技术在检测道路路基密实性等问题还有待进一步的研究。3、探地雷达检测技术探地雷达是利用高频电磁脉冲波（10—1000mkz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泛的应用。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提出了很高的要求，必须具备大量实测数据和丰富的工程实践才能较为准确根据波形判断相关结构层构成、变异等工程参数。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、检测人员水平要求较高，这项技术有待于进一步研究推广。4、射线探伤法射线探伤法将底片置于混凝土构件后，通过对敏感底片发射x射线或伽玛射线，从而生成含空洞的图片。射线探伤法可以确定空洞程度和断裂钢筋的位置，适用于桥梁正常开放运营的情况，并可以从已成型的数据库中快速获取图像理想条件下，图片准确无异议；这种方法所需的操作人员数量较少，但射线探伤法需要很多强有力的探射源，用于穿透厚截面，获得实时图像，从而增加了成本，使结构健康和安全预防措施更加严格，采用射线探伤法可以获得清楚的图片，但如果截面厚，或与管道或钢筋交错布置时，就不宜用图片说明；放射源放射出的伽玛射线最大能够穿透的150mm铱，400mm的钴，并且必须能机械化的放置于带有护套的盒子中；x射线源的穿透能力达1500mm，并且能够自动关闭，这是该方法的一个显著安全优势。当通道便捷，并且安全情况理想时，射线探伤法能提供便于解释说明的图片，说明这种方法是一个适用性很强的ndt技术。

5 声波CT

5.1 原理

声波CT是利用声波穿透工程介质，通过声波走时和能量衰减的观测对工程结构成像。声波在穿透工程介质时，其速度快慢与介质的弹性模量、剪切模量、密度有关。介质密度大、强度高的其模量大，波速高、衰减小;破碎疏松介质的波速低、衰减大;波速可作为混凝土强度和缺陷评价的定量指标。声波cT特别适用于研究工程介质力学强度的分布，在工程检测中常被用来探查混凝土强度、空洞、不密实区等结构缺陷。声波cT具有分辨率高、可靠性好、图像直观的特点，已被越来越广泛地应用丁工程结构检测和工程病害诊断中。

混凝土的声波速度可以作为评价混凝土抗压强度与密实度的定量指标。混凝土的波速与混凝土抗压强度有正相关关系，已有大量理论研究和测试对比数据和回归关系。可用于在建桥梁的质量控制和运行桥梁的病害诊断，检测的分辨率可达分米级。可确定低强度的部位、范围、程度;为病害整治和施工质量控制、工艺改进提供依据。

5.2观测系统完备性评价

观测系统完备是声波CT结果可靠性的基本保障。观测系统的完备性是通过单元的射线密度和射线正交性来衡量的。因而，射线密度和射线正交性就成了表征观测系统完备性的两个重要指标，他们是观测系统可靠性评价的有效方法。为保证声波CT结果的可靠性和分辨率，要求研究区内每个单元体内的射线超过40条，同时要求每个单元体内通过的射线其交角至少有一组大干60。，其交角的正弦值大于0.87。

四、总结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、路面结构层设计以及桥梁结构物设计中来。