無損檢測技術(shù)在道橋中應(yīng)用探究

1、無損檢測技術(shù)在道橋中應(yīng)用探究【摘要】文章首先闡述了橋梁無損檢測技術(shù)的內(nèi) 涵，然后分析了無損檢測技術(shù)的應(yīng)用與存在的問題，最后對 橋梁無損檢測的主要方法進行了探討?！娟P(guān)鍵詞】無損檢測，道橋，應(yīng)用中圖分類號：k928文獻標(biāo)識碼：a一、前言近年來，我國無損檢測技術(shù)雖然取得了飛速發(fā)展，但依 然存在一些問題和不足需要改進，在建設(shè)社會主義和諧社會 的新時期，加強對無損檢測技術(shù)在道橋中的應(yīng)用研究，對確 保橋梁工程的質(zhì)量有著重要意義。二、橋梁無損檢測技術(shù)的內(nèi)涵隨著橋梁技術(shù)的飛速發(fā)展，對既有結(jié)構(gòu)損傷的評定，已越來越依賴于儀器對結(jié)構(gòu)進行檢測為手段。作為一種檢測技 術(shù)，無損檢測主要用于結(jié)構(gòu)安全直接有關(guān)的宏觀力學(xué)性能及

2、 宏觀缺陷的測試方面。無損檢測技術(shù)在橋梁檢測中的應(yīng)用十 分廣泛，總體上可以概括為基于整體的結(jié)構(gòu)狀況識別和基于 局部的構(gòu)件損傷識別。橋梁是一個由多種材料，不同結(jié)構(gòu)組 合而成的大型綜合系統(tǒng)，系統(tǒng)各個成分的重要性、應(yīng)力狀態(tài)、 易損性不一，剛度、動力特性也相差甚遠，所以造成橋梁檢測 的范圍十分廣泛、復(fù)雜，如何對如此眾多的檢測項目進行合 理分類，是值得研究的問題。對此，一些學(xué)者已經(jīng)進行了大量 有益的研究和探索，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、層次分析法等作為 分類標(biāo)準(zhǔn)進行探討。識別橋梁的損傷，我們應(yīng)該關(guān)注的是對 結(jié)構(gòu)功能產(chǎn)生嚴(yán)重影響的那些損傷，從這一意義出發(fā)，將橋 梁的損傷歸結(jié)為材料損傷和結(jié)構(gòu)受力損傷兩大主要的損傷

3、形式是合適的。鋼筋和混凝土是目前橋梁工程中最主要的兩 種結(jié)構(gòu)材料，橋梁的工作性質(zhì)和受力狀況決定了橋梁的損傷 形成和發(fā)展，反映到材料方面則主要表現(xiàn)為疲勞損傷和鋼筋 銹蝕。三、無損檢測技術(shù)的應(yīng)用與存在的問題1. 光纖傳感器檢測技術(shù)光纖對一些特定的物理量具有一定的敏感性，光纖傳感 檢測技術(shù)就是利用這一特性，對外界物理量進行轉(zhuǎn)換，使其 成為能夠直接通過儀器測量到的光信號，達到收集狀態(tài)指標(biāo) 的目標(biāo)。在橋梁檢測中使用光纖傳感檢測技術(shù)，能夠使自動 化監(jiān)測橋梁索力的工作得以實現(xiàn)；實現(xiàn)連續(xù)測量、監(jiān)測預(yù)應(yīng) 力連續(xù)混凝土梁內(nèi)部的應(yīng)變特性和應(yīng)力變化。但是，雖然光 纖無損檢測技術(shù)有其獨特的優(yōu)越性能，能對橋梁進行健康診

4、斷，在橋梁檢測中的應(yīng)用形勢比較樂觀。但是，針對我國現(xiàn) 階段國情目前還難以推廣，原因是其價格高昂，適用性有限。2. 超聲波檢測技術(shù)利用超聲波檢測結(jié)構(gòu)物中的空隙位置是基于瞬間應(yīng)力 波的原理。即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，如遇到均一介質(zhì), 波速將不會發(fā)生變化，如遇到斷裂面或不同介質(zhì)臨界面將會 反射回來，反射波的形態(tài)來進行判斷。來自沖擊面、斷裂面 以及其他界面的多種波會產(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 梁的綜合檢測和鑒定，也可以對橋的梁、板以及

5、樁等結(jié)構(gòu)物 進行單一檢測，以確定徑內(nèi)部是否存在空隙，可以對結(jié)構(gòu)完 整性、安全性進行一個較為直觀的判斷。然而該項檢測技術(shù) 由于自身機理的原因，也存在許多有待改進和完善的地方： 管道相交或相鄰時對檢測結(jié)果的影響；管道中有蜂窩體、水 或部分空氣時對結(jié)果的影響；采用其他材料的管道對檢測結(jié) 果的影響；該項檢測技術(shù)在檢測道路路基密實性等問題還有 待進一步的研究。3、探地雷達檢測技術(shù)探地雷達在道路中具體應(yīng)用主要是對道路面層厚度檢 測、道路基層密實性、基層厚度及高含水的檢測以及擋土墻 病害檢測等。還可根據(jù)探地雷達的特性，將其運用于道路材 質(zhì)、裂縫、濕度，以及橋梁的結(jié)構(gòu)檢測等，但是這對于雷達 的性能和檢測分析人

6、員提出了很高的要求，必須具備大量實 測數(shù)據(jù)和豐富的工程實踐才能較為準(zhǔn)確根據(jù)波形判斷相關(guān) 結(jié)構(gòu)層構(gòu)成、變異等工程參數(shù)。雖然探地雷達在道路以及橋 梁結(jié)構(gòu)的檢測方面具有廣闊前景，但其價格一般比較昂貴、 檢測人員水平要求較高，這項技術(shù)有待于進一步研究推廣。四、橋梁無損檢測的主要方法1. 機敏混凝土測試方法機敏混凝土是指在混凝土中摻入短切碳纖維或納米粒 子，從而使混凝土同時具有壓敏特性和良好的力學(xué)性能。機 敏混凝土的壓敏特性是指機敏混凝土電阻隨壓應(yīng)變或壓應(yīng) 力變化而變化的特性，通過測量機敏混凝土的電阻變化，就 可預(yù)測混凝土的應(yīng)變或應(yīng)力。利用機敏混凝土的壓敏特性， 可以發(fā)展機敏混凝土應(yīng)力-應(yīng)變傳感器。機敏

7、混凝土具有較 高的強度和較大的變形能力，因此，機敏混凝土既可以作為 傳感器埋在混凝土橋梁和隧道結(jié)構(gòu)中，監(jiān)測結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài), 也可以作為結(jié)構(gòu)材料制作橋梁和隧道的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。機敏混凝 土具有自感知、自適應(yīng)以及自修復(fù)等3個特性，不過目前橋 梁工程中智能混凝土的實際研究還主要以自感知以及自適 應(yīng)的為主，對于結(jié)構(gòu)的修復(fù)特點將是以后研究工作的重點和 難點。目前機敏混凝土在實際橋梁中商業(yè)應(yīng)用較少，主要以 科研為主。2. 電化學(xué)測試法電化學(xué)測試法是根據(jù)混凝土中鋼筋銹蝕的電化學(xué)反應(yīng) 所引起的電化學(xué)變化來評價鋼筋的銹蝕狀況。目前有使用“參比電極”的“半電池電位法”，通過電阻以及混凝土碳 化深度來綜合評判橋梁結(jié)構(gòu)的銹

8、蝕狀況。當(dāng)前鋼筋混凝土結(jié) 構(gòu)耐久性是全世界關(guān)注的熱點。大量的老建筑物特別是處于 露天環(huán)境的橋梁、港口、水工建筑、房屋建筑等在使用幾年 后，由于建造時混凝土不夠密實，加上使用過程荷載等因素 作用使混凝土表面出現(xiàn)細(xì)小裂縫導(dǎo)致混凝土碳化速度大幅 度增加，堿性降低，當(dāng)碳化深度達到保護層厚度時，鋼筋銹蝕 的可能性增大?；A(chǔ)設(shè)施腐蝕損失，在總腐蝕損傷上占很大 比重，特別是以橋梁為代表的鋼筋混凝土基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕破 壞。3. 動力測試方法動力測試法就是通過測量橋梁的振動信號，提取與橋梁 特性有關(guān)的特征參數(shù)，利用其對橋梁的整體和部分結(jié)構(gòu)進行 評估，得到橋梁的實際工作狀態(tài)的方法。動力測試方法具有 簡便、快速、無損

9、、測試數(shù)據(jù)的獲取條件與工作條件相近等 特點，但是結(jié)構(gòu)動力參數(shù)直接用于橋梁承載力定量鑒定還不 太成熟，研究成果多集中于室內(nèi)模型試驗或理論分析，距實 用還有一段距離。動力測試方法中含有豐富的測試技術(shù)、信 號處理等內(nèi)容，主要有沖擊回波法、模態(tài)參數(shù)法等多種檢測 方法，通過對橋梁振動的監(jiān)測，可以了解在外力作用下橋梁 振幅的大小，以便根據(jù)結(jié)構(gòu)響應(yīng)來控制車流量等活荷載。另 外通過對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的測試，可以得到結(jié)構(gòu)的自振特性，包括 模態(tài)頻率、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼等參數(shù)，這些參數(shù)可以作為 橋梁的“指紋”信息，長期的觀測，通過這些“指紋”信息 變化，可以了解結(jié)構(gòu)安全狀況的變化。4. 完善行業(yè)檢測的內(nèi)容道路工程本身由點、線、面所組成，呈帶狀分布的系統(tǒng) 工程，涉及內(nèi)容比較多范圍廣，主要有路基路面、橋涵、隧 道等多種結(jié)構(gòu)物，上述提到的無損檢測技術(shù)僅僅是在路橋檢 測小范圍內(nèi)的運用，還有許多新的檢測技術(shù)有待研究開發(fā)， 并運用在道橋工程領(lǐng)域的不同方面，如可利用檢測設(shè)備對鋼 箱梁錨固構(gòu)件探傷、下部結(jié)構(gòu)墩柱、橋臺輕完整性、路基擋 土墻、臺后填土密實性以及橋梁基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)，對有關(guān)道橋工 程多方面地進行全方位的檢測，不僅使行業(yè)的檢測技術(shù)領(lǐng)域 得到發(fā)展，而且使行業(yè)檢測的內(nèi)容也得以完整與補充。五、結(jié)束語無損檢測技術(shù)至關(guān)重要，因此，在道橋工程的后續(xù)發(fā)展 中，要不斷提高管理人員素質(zhì)，加強對無損檢測