道路桥梁检测技术探究
2015-06-30
引言
随着我国公路、市政桥梁检测事业的蓬勃发展，公路桥梁检测的任务也日益繁重。很多路桥已经长期服役，而且随着时间的推移，出现老化、人为损坏、承载力下降，甚至成为危路、危桥，影响了交通运输的畅通，阻碍经济的平稳发展，对人民生命财产安全造成威胁。因此，只有不断地加强对道路桥梁的检测技术，才能够确保道路桥梁的安全。
1、道路桥梁检测存在的问题以及原因
目前我国道路桥梁在使用过程中存在的问题主要以下几点：第一，很多道路桥梁在实际运营过程中，在运行一段时间后，都会存在一些严重的病害，导致桥梁的承载能力大大下降。第二，道路桥梁的施工质量达不到工程的设计要求，严重影响了道路桥梁的质量。而造成这些问题的主要原因主要有以下几点：(1)道路桥梁在使用过程中，早期检测没有做到位，检测人员对其工作的不重视，常常只是做一些表面工作，一般只关注道路桥梁的表面存在的问题，没有抓住其实质内容。(2)在检测道路桥梁时，缺乏科学、合理的设计，没有定期进行检测，缺乏科学的检测技术。(3)道路桥梁在使用材料上，没有达到质量的要求，导致在使用过程中经常出现裂缝和塌陷等现象。对此，为了更好地解决这些问题，必须要加大道路桥梁的检测工作，提高道路桥梁的质量，保障人民群众的生命和财产安全。
2、道路桥梁检测的内容
2.1道路桥梁外观的检测
在道路桥梁外观检测中主要检测以下几个内容：道路桥梁跨中挠度和裂缝、道路桥梁质量外观、桥梁主梁的连接部位、桥梁端部斜裂缝、拱桥的墩、拱桥中拱圈和拱顶的裂缝等等。
2.2道理桥梁内部缺陷检测
道路桥梁大多使用的材料都是混凝土和钢材，而在混凝土构件中经常存在裂缝、空洞、剥落、蜂窝、环境侵蚀以及钢筋侵蚀等缺陷，这些缺陷通过外观检测根本是难以发现的，必须要借助其他方式来检测其内部缺陷。目前我国常用的检测技术有声波检测法和雷达检测技术，其中声波检测技术不仅能检测出混凝土中裂缝、夹渣以及空洞等缺陷，还能检测钢材和焊缝中存在的问题。
2.3道路桥梁材料特性检测
随着新工艺的发展，道路桥梁也变得越来越多样化，很多新材料被应用到桥梁结构中，但是由于对材料特性不是很熟悉，导致其在应用过程中经常会出现很多的问题。对此，道路桥梁在应用新材料的时候，要做好其检测工作，根据其特性实施相应的检测技术。
2.4道路桥梁结构性能检测
为了更好地掌握道路桥梁的运营情况，可以利用静力试验或者动力试验来检测道路桥梁的结构性能，做出合理的分析和判断，并对道路桥梁的整体和局部进行细化检测，对道路桥梁的损失情况作出正确的定位。
3、道路桥梁检测中常用技术类型
3.1声发射法和超声波检测技术
道路桥梁检测即对桥梁各方面情况进行如实的评估。我国现在有许多无损检测技术，首先我们介绍声发射法和超声波检测技术。
(1)声发射法和超声波检测的原理
声发射的定义为当材料因受到了外界影响后发生了结构的变形的时候，会使物体结构从变形等损伤源头以很快的速度释放出能量并因此发射出弹性波的现象。我们简称为AE，造成这种现象的主要原因是它的应力在材料中分布不均匀，致使能量由高能的状态向稳定态转变。应用声发射仪器针对这种现象进行观测、统计和分析声发射信号，并利用此信号判断声发射源的技术就是声发射法。
超声法检测技术的主要原理是指在应用超声波检测仪的情况下结合声波换能器的的使用，将超生脉在传播过程中的速率、振波和主频率等数据进行统计和研究。统计好数据后要按照这些测好的数据和其变化的动态来检测道路桥梁的工程质量和其缺点。
(2)声发射法和超声波检测的流程及优势
对于声发射检测技术来说，结构中的伤源处从形成到发展再到与其它界面之间发生断裂的过程等等，这些都可能会成为声发射源。材料发射出的这些声信号包含着许多关于物体本身的信息，对这些信号进行检测和分析，就能得到许多有用的信息，找出桥梁道路的缺陷。此技术有以下几个优点：首先，由于它检测的是外力条件下的材料活动信息，所以它可以更客观的检测出道路桥梁是否安全可靠；其次是它具有很高的灵敏性和实时性，而且检测范围可以达到很远；第三，即使是材料在使用的过程中也可以用此方法进行检测，两者互不干扰并且仍具有很高的准确性。相比之下利用超声波检测技术进行道路桥梁检测时，由于超声波能够穿透混凝土结构并在其中传播，它具有操作简单、使用安全的优点，而且需要耗费的资金也不是很高。但是因为超声波检测过程中不容易连续有效检测缺陷信号，所以在用此技术对道路桥梁进行检测时，一般实行对多测点数据进行比较的方法和概率统计的原理来处理数据。这种缺陷评估的方法因为无法提供较高的准确度，所以要进行多测点检测。
3.2地质雷达检测技术
(1)地质雷达检测技术的工作原理
地质雷达监测技术是依靠地质雷达对材料发出较高频率的电磁冲击脉，材料将此频率的电磁冲击脉相应的反射回去，根据材料的反射情况来推断材料缺陷位置的方法。它可以应用于许多领域，具有较高准确度、直观而且方便快捷的高科技检测方法，又被称为探测雷达技术。在地质雷达监测技术中主要应用地质雷达仪器。此仪器在使用过程中首先需要监测工作人员向控制单元发射指令，当控制单元感应到指令之后会发射出信号并对地面发射高频率的电磁波。被探测的结构遇到电磁波之后由于其结构的不均匀性而将其中的一些电磁波反射回去，再通过信号的转到传入到工作人员的电脑中，电脑屏幕上就会显示出所测物体的信号成像，我们可以由这些图像分析所测物体的内部情况。
(2)用地质雷达检测道路桥梁的优势
地质雷达检测方法的风险比较低，所以常用于对桥梁管道和加固区域进行位置的确定。它在低分辨率情况下进行检测的时候具有很高的准确性。还能够有效绘制空洞或剥离程度，速度快，覆盖范围广，没有对人类身体有害的辐射，所以在应用的时候非常安全。在不能有损伤的结构等要求比较严格的结构中地质雷达检测技术也是很好的选择。
3.3冲击回波法检测技术
(1)冲击回波技术工作原理
冲击回波技术是指通过在瞬间的冲击力下发出低频的应力波，当它传到物体里面的时候，缺陷部分就会将这种应力波反射回来，由反射源旁的传感器和数据处理仪器对其进行记录和分析。冲击回波技术将所记录的信号进行幅值谱分析，谱图中的明显峰正是由于冲击表面、缺陷及其它外表面之间的多次反射产生瞬态共振所致，它可以被识别出来并被用来确定结构砼的厚度和缺陷位置。是一种比较新的无损检测方法。
(2)冲击回波技术的优点
冲击回波技术具有很多优势，相比超声波方法来说，它因为只需要一个测试面而比超声波方法简便易行；其次，信号传导的时候难免会遇到高信号杂波的干扰，超声波技术就无法解决这种问题，冲击波技术因为使用的声波频率断，所以避免了高信号的杂波问题；第三，因为超声波技术需要两个测试面，如果测试位点比较深的话测试面的定位就比较难，而冲击回波技术可以测试到深达一百八十厘米的地方，况且又只需要一个测试面，这就为测试工作提供了很大的方便；第四，冲击回波方法只要单手就可以运行，避免了耦合剂的麻烦，因为在使用耦合剂的时候需要很多的数据才能确定缺陷部位，而且无法知道缺陷深度。
3.4红外热像检测技术
(1)红外热像检测技术原理
红外热像检测技术是指当物体遇到红外辐射的时候，会呈现出一系列的热像，通过将这些温度场在物体表面的表现情况显示在图片上来观测出物体存在的缺陷的技术。应用此技术的时候会经常涉及到红外热像仪。红外热像仪器的工作原理是依据结构体内的一系列性质将红外辐射能量传递并转换给传感器，然后对电路进行放大等处理，将结构的温度表现情况显示出来。主要应用于道路桥梁检测中。
(2)使用红外热像技术的好处
红外热像技术的好处有以下几点：首先，它具有高效率、灵活、方便易行和高精度等优点，它对温度的分辨率已经到达0.1℃，而且不论是动态还是静态，都可以应用此技术。其次，它不需要很长时间就可以对道路桥梁进行检测和研究，同时又不失其准确度。第三，因为红外热像探测仪是针对红外线而言的，所以当道路桥梁的表面温度比零摄氏度高的时候就能应用红外热像技术。第四，红外热像检测技术的探测焦距可以从20cm到无穷远，因此更加适合具有非接触性及大范围性无损检测。
4、道路桥梁检测技术未来的发展
随着科学技术的发展，道路桥梁检测技术的未来发展方向主要体现以下几点：第一，将实时检测系统与现代化网络技术相结合，达到信息网络共享的目的。第二，为了更准确、方便、快捷地进行数据的采集，可以利用无线通信技术来采集数据。第三，构建一个完善的自动损伤识别系统，将识别系统、数据处理和测量系统组合在一起加人到道路桥梁检测系统，使其能够自动识别、检测和反馈，减轻检测技术人员的工作量，从而更好地掌握道路桥梁信息。第四，根据道路桥梁的设计、施工、运营等不同阶段构建一个完善、准确、可靠的数据库，不断积累经验从而构建专家系统。
结束语
综上所述，道路桥梁作为我国重要的交通设施，关系到社会经济发展的命脉。为了保证桥梁的安全运营，必须经常对桥梁结构进行检测，桥梁结构检测已成为桥梁结构安全养护和保障正常使用的主要技术手段。
