浅谈道路桥梁无损检测技术的应用
2015-12-29
一、道路桥梁无损检测技术的意义
传统的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工程参数。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反而被漏检，从而埋下质量隐患。3）虽然钻孔取样精度高，但其会对路面造成破坏，且修补时费时费力。无损检测技术作为快速、直观，且能够显示道路桥梁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，它在开展道路桥梁无损检测技术研究、建立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要的意义，也必将带来道路桥梁改造方案的优化和道路桥梁管养水平的提高。
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。在公路桥梁结构中应用NDT，可以提高新建结构质量的安全性；可以提供结构损伤的标志，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。
在一些情况下，与侵入检测相比，无损测试更快捷，缩短了测试期间的交通管制时间，从而降低了成本。雷达可以快速扫描潜在的结构空洞，雷达在NDT 中的使用证明了NDT 的速度和便捷性。声传播的使用进一步说明了调查的有效性。声传播可以用于检测长护栏的潜在腐蚀。随后可对疑似区进行更细致的检测，例如使用钻孔、直接量测和超声技术来确定未腐蚀厚度。NDT 间接测量了外形特征，测试结果依赖于信号在结构内非连续区的反射时间。该信号的速度依赖于结构材料的性质，该性质不一定明确。因此，需要专业知识和经验来解释收集的数据，并判断在物理特征或材料性质方面的意义。
二、无损检测技术在道路桥梁中的应用
1.频谱分析技术
波在不同介质中传播时，其频率不同，根据频率特性对介质进行分析的技术即为频谱分析检测技术。在路面结构表面，用力锤施加一个瞬时垂直的冲击力，可以得到一组瑞雷面波，这种波是以振源为中心的，具有各种不同频率，在一定地表深度上向四周传播。施加力时，改用锤头不同的力锤或者对力锤的重量进行调整，得到瑞雷面波信号频率成分会与之对应，在不同的位置设置传感器，可以检测到传播频率不同的的波。频谱分析技术可以用来分析检测路面不同分层介质的均匀性以及厚度，还可以检测路面各层间的接触情况。
2.图像技术
图像技术主要有两种，一种是激光全息图像摄影技术，另一种是红外成像技术。激光全息技术的原理是对材料进行全息摄影，然后对得到的图像进行分析，从而得出相关的力学量，它除了能够对全场情况进行观测外，还具有直观和精度高的优点。红外成像技术是根据不同的介质导热性能不同进行检测的方法，热敏传感器上呈现出的是结构物内部的温度场分布状况和热传导规律，检测数据以图像的形式显示出来，反映出结构物的内部状况。
3.光纤传感检测技术
光纤对某些特定的物理参数比较敏感，利用光纤的这种特性，外界物理量会被转换成光信号，直接对光信号进行测量的技术即光纤传感检测技术。在桥梁检测过程中应用光纤传感检测技术，能够监测桥梁钢索索力，对于预应力连续混凝土梁，还可以科学测量和监测其内部应力以及应变特性，构成光纤智能桥梁。
4.激光检测技术
激光具有高亮度的特点，因此它具有较好的方向性、衍射性以及相干性。光电流随激光的光强变化，光强越强，光电流越强，这正是路面检测的原理。在检测路基和路面的过程中，弯沉测定、距离测定、平整度测定以及纹理深度测定都主要靠激光检测技术。激光的光电流随光强发生变化而变化，可以得到光电流的位移数据，根据得到的数据反算弯沉位移的变化量。
5.超声波检测技术
超声波检测技术是根据瞬间应力波原理对桥梁内的空隙之处进行检测。该技术采用小钢球对混凝土表层进行敲击，以较为短暂的机械撞击造成低频应力波，并传至道路桥梁结构的内部，从断裂面处反射出来，通过分析反射波形态对路桥的空隙处进行判断。该技术是通过利用来自多个方面的超声波而引起瞬间共振，一直对路桥裂隙、结构完整性进行检测，并且可从信号记录情况中了解空隙的位置。
在道路桥梁的检测工作中应用超声波检测技术，一来可检测桥梁在桩、板、梁等方面的结构情况，二来可检测管道中有无空隙存在，如此一来便可对存在问题的道路桥梁及时采取维修措施。然而，该项技术仍存在需要改进的不足之处，该技术的检查结果比较容易受到多种因素的影响。以管道为例，管道内部若存在空气、水分或是蜂窝体均会影响检测结果，管道处于相交或相邻的状态下会影响检测结果，管道所采用材料的不同也会影响检测结果。此外，超声波检测技术对于道路桥梁在密实性方面的检测也仍旧需要采取深入研究。
6.探地雷达检测技术
探地雷达检测技术是通过借助10～1000 MHz(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。
三、道路桥梁无损检测技术的应用前景
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。
近年来，随着我国经济建设的迅猛提升，道路桥梁建设也得到了快速发展。因此关于道桥的检测，传统的检测手段已经很难满足新时期的要求，目前，无损检测技术已经成为了道路桥梁检测中的重要方法。
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、路线的横断面设计以及桥梁的设计中来。
