無損檢測技術(shù)在道路橋梁中的應(yīng)用探討

曹俊武

（青海交通職業(yè)技術(shù)學院，青海 西寧 810000）

無損檢測技術(shù)，也就是非破壞性檢測，是在保證待測物質(zhì)的狀態(tài)、化學性質(zhì)等不被破壞的前提下，對待測物進行有關(guān)的內(nèi)容、性質(zhì)或成分等物理、化學情報進行檢查的方法。隨著計算機技術(shù)以及自動化水平的提高，無損檢測技術(shù)以其快速、直觀及可以顯示道橋內(nèi)部狀態(tài)的檢測設(shè)備和技術(shù)手段，在道路橋梁檢測中得到了廣泛應(yīng)用。它對路面設(shè)計的改善以及道橋無損檢測技術(shù)探究的開展有著重要意義，能夠提高道路橋梁的建設(shè)、管理及養(yǎng)護水平。

1 道路橋梁無損檢測技術(shù)的特點

橋梁的無損檢測技術(shù)主要是在不損傷橋梁整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件性能的前提下，直接在橋梁的構(gòu)件上進行某種特定的檢測，用來評定橋梁的整體結(jié)構(gòu)或者某些構(gòu)件是否發(fā)生變化，進而推斷出橋梁的內(nèi)部缺陷和耐久性能等性能現(xiàn)狀，并對橋梁的適用性、安全性和可靠性進行科學的評價。橋梁的無損檢測是在現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機技術(shù)的輔助之下，運用快捷、高效的工作平臺對公路橋梁的使用狀況進行科學的檢測和評定。其特點主要表現(xiàn)在：技術(shù)不破壞被檢測橋梁的構(gòu)件結(jié)構(gòu)，不影響其使用性能，而且方法簡便快捷；無損檢測在進行檢測時，檢測工具可直接作用在構(gòu)件表面或者內(nèi)部，無損檢測可對新建橋梁進行檢測，同樣也可以對既有橋梁進行；無損檢測方便、快捷且靈活；無損檢測對橋梁結(jié)構(gòu)無或者構(gòu)件不具有破壞性，也可以獲得破壞檢測所不能獲得的檢測效果，同時，無損檢測可在同一構(gòu)件上進行反復(fù)和連續(xù)的檢測，從而使檢測結(jié)果具有一定的可比性，但由于這種檢測結(jié)果往往會要受到很多客觀因素的影響，所以檢測精度還需要進一步的提高。

2 道路橋梁無損檢測技術(shù)的方法

2.1 超聲波檢測技術(shù)。利用超聲波檢測梁中的空隙位置是基于瞬間應(yīng)力波的原理。用一種短促的機械撞擊(用小鋼錘敲擊混凝土表面)產(chǎn)生低頻應(yīng)力波,傳導(dǎo)至結(jié)構(gòu)內(nèi)部,再由斷裂面或界面發(fā)射回來,以反射波的形態(tài)來進行判斷。來自沖擊面、斷裂面以及其他面間的多種波會產(chǎn)生瞬間共振,可以用來測定結(jié)構(gòu)的完整性或裂隙的位置,記錄下來的信號(時間-頻率曲線)可以進一步提供有關(guān)空隙位置的信息。超聲波可以應(yīng)用于橋梁的綜合檢測和維修,可以對橋的梁、板以及樁等結(jié)構(gòu)進行檢測,以確定管道中是否存在空隙,進而可以及時進行灌漿修補。

2.2 聲發(fā)射檢測技術(shù)。聲發(fā)射檢測技術(shù)方法已經(jīng)在能源和加工業(yè)中使用了很久。近期,聲發(fā)射檢測儀器已經(jīng)用于橋梁工程的疲勞裂縫檢測,大多數(shù)結(jié)構(gòu)材料在受力后出現(xiàn)如塑性變形、裂紋開裂、裂紋開展等微結(jié)構(gòu)損傷時,就以聲波的形式釋放能量,聲反射檢測儀可以對處于荷載作用狀態(tài)下的橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部材料和結(jié)構(gòu)變化進行穩(wěn)定的監(jiān)視、并給出早期報警。

2.3 探地雷達檢測技術(shù)。探地雷達是利用高頻電磁脈沖波(10～1 000MH或更高)以寬頻帶短脈沖形式由發(fā)射天線送入地下,該雷達脈沖在地下傳播過程中,遇到不同電性介質(zhì)交界面時,部分雷達波的能量被反射回地面,被接收天線接收。探地雷達探測是來自地下介質(zhì)交界面的反射波,以其特有的高分辨率在淺層或超淺層探測中有著極其廣闊的應(yīng)用。探地雷達其特點為:能精確測定缺陷區(qū)的形狀、大小和深度;節(jié)省勞力、操作方便、速度快;能在大范圍內(nèi)進行檢測;不受周圍環(huán)境影響。探地雷達在橋梁工程中具體應(yīng)用主要是對橋梁面層厚度檢測、橋面混凝土空洞及高含水的檢測、橋梁鋼筋銹蝕程度檢測。另外根據(jù)探地雷達的特性,還可以將其運用于橋梁的裂縫、濕度檢測以及橋梁的結(jié)構(gòu)檢測等。

2.4 GPS橋梁三維位移檢測技術(shù)。GPS橋梁三維位移檢測技術(shù)是利用接收導(dǎo)航衛(wèi)星載波相位差分實時測定站點三維坐標的測量技術(shù)。檢測方法首先是在橋梁上均勻布置監(jiān)測站點,然后在管理中心設(shè)置GPS基準站,并組建監(jiān)控中心計算機系統(tǒng)。檢測過程是:設(shè)置在管理中心的基準站根據(jù)接收的衛(wèi)星信號,實時向各監(jiān)測站發(fā)出分解算出的差分數(shù)據(jù),供各監(jiān)測站系統(tǒng)計算各自的坐標,各監(jiān)測站計算出各自的坐標數(shù)據(jù),并把測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行挠嬎銠C系統(tǒng),由計算機系統(tǒng)分析、計算。為了設(shè)置各監(jiān)測站的狀態(tài),控制中心計算機系統(tǒng)還可以直接控制各監(jiān)測站操作。GPS橋梁三維位移檢測系統(tǒng)能24h連續(xù)、實時自動地工作,監(jiān)控橋梁在風荷載、溫度變化、地震及車輛行駛作用下的位移狀況,具有實時性高、采樣數(shù)據(jù)量較大的特點,是較先進的橋梁工程無損檢測技術(shù)。

3 無損檢測技術(shù)的適用范圍

無損檢測技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用主要目的有結(jié)構(gòu)混凝土的強度、內(nèi)部缺陷及其它性能檢測。

3.1 結(jié)構(gòu)混凝土的強度檢測。在工程實踐中，需要運用無損檢測方法推定混凝土的實際強度，主要有如下幾種情況：1）在施工過程中，由于管理、工藝或意外事故等原因影響了道路質(zhì)量，或預(yù)留試塊的取樣、制作、養(yǎng)護、抗壓試驗等不符合有關(guān)技術(shù)規(guī)程或標準的規(guī)定，以致預(yù)用試件的強度不能代表結(jié)構(gòu)混凝土的實際強度時，可以采用無損檢測方法推定混凝土強度，作為混凝土合格性評定及驗收依據(jù)；2）當需要了解混凝土在施工期間的強度增長情況，以便進行拆模、吊裝、預(yù)應(yīng)力筋張拉或放張等后續(xù)工序時，可運用無損檢測方法連續(xù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)混凝土強度的發(fā)展，以便及時調(diào)整施工進程。同時，無損檢測方法也可作為施工過程中質(zhì)量控制的重要手段；3）對于既有道路結(jié)構(gòu)，在使用過程中，有些道路已不能滿足當前通行荷載的要求，有些道路由于各種自然原因而產(chǎn)生不同程度的損傷與破壞，有些道路由于設(shè)計或施工不當而產(chǎn)生各種缺陷；對于這些道路的維修、加固、改建，可通過無損檢測方法推定混凝土強度，以便提供加固、改建設(shè)計時的基本強度參數(shù)和其它設(shè)計依據(jù)。

3.2 內(nèi)部缺陷的檢測。所謂道路的缺陷，是指那些在宏觀材質(zhì)不連續(xù)、性能參數(shù)有明顯變異，而且對結(jié)構(gòu)的承載能力和使用性能產(chǎn)生影響的區(qū)域。即使整個結(jié)構(gòu)路面的普遍強度已達到設(shè)計要求，這些缺陷的存在也會使結(jié)構(gòu)整體承載力嚴重下降，或影響結(jié)構(gòu)的耐久性。因此，必須探明缺陷的部位、大小和性質(zhì)，以便采取切實的處理措施，排除工程隱患。道路缺陷的成因十分復(fù)雜，檢測要求也各不相同。道路缺陷現(xiàn)象大致有：內(nèi)部空洞、蜂窩麻面、疏松、斷層、結(jié)合面不密實、裂縫、碳化、凍融、化學腐蝕等。除了強度和缺陷檢測以外，道路還有許多其它性能可用無損檢測方法予以測定，其它性能主要是指與結(jié)構(gòu)物使用功能有關(guān)的各種性能，如碳化深度、保護層厚度、受凍層深度、含水率與水泥含量等，現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)物所處的環(huán)境越來越復(fù)雜，對其它性能的要求越來越高，人們也越來越清楚地認識到其它性能與強度相關(guān)性的局限性很大，強度高未必其它性能就好。

4 結(jié)語

隨著我國大規(guī)模的交通建設(shè),一些已建的高等級道路以及一些大型的橋梁隧道等結(jié)構(gòu)的使用安全性問題也顯得日益突出,為此無損檢測技術(shù)的發(fā)展提供了很好的發(fā)展市場,同時也為無損檢測技術(shù)的應(yīng)用提出了更高的要求。無損檢測技術(shù)是一門對結(jié)構(gòu)物是行健康診斷的一種有效途徑,雖然道橋行業(yè)利用無損檢測技術(shù)已取得了一些成就,但仍存在著一些不足, 我們通過積極努力將很快達到國際水平。

[1]張明權(quán),單煒,張自平.無損檢測技術(shù)在公路橋梁中的應(yīng)用[J].森林工程,1998,(14).

[2]劉沐宇,袁衛(wèi)國.橋梁無損檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中外公路,2002,(6).

[3]鐵志杰.21世紀橋梁管理的無損檢測[J].國外橋梁,1999,(4).