「無損檢測」橋梁無損檢測關鍵技術的分析及展望

摘要：橋梁檢測工作是橋梁工程質量管理的重要組成部分，是質量控制的重要技術手段。本文介紹了表觀檢測技術、紅外熱像儀檢測技術、光纖傳感技術、計算機透析成像技術的原理，并分析了各自的優缺點原理，改善對策以及未來的發展趨勢。 

中圖分類號：K928.78文獻標識碼：A 文章編號： 

　　隨著我國經濟的發展，道路和橋梁建設也不斷增加，新結構、新材料、新工藝不斷涌現，但在注重大力發展建設的同時，已有的道路和橋梁結構的使用荷載日益增大，大批道路與橋梁相繼進入老化期。因此，為了確保道路和橋梁結構的安全運營，對道路和橋梁檢測工作提出了更高的要求，道路和橋梁檢測工作亦由此愈發顯得重要。要合理評價橋梁的健康狀況，首先必須正確認識橋梁在不同環境下的結構特性及對結構中既有損傷的識別與定位。較為準確而定量的橋梁狀況數據，必將導致較好的決策和資源的更合理配置，無損檢測技術正是順應這一要求而發展起來的。 

 

　　一、無損檢測理論簡介 

　　無損檢測技術是指以不損害結構構件受力性能或使用性能的前提下，直接在構件上通過測定某些特定參數來推定結構構件的受力性能、內部缺陷、組織結構耐久性能等，進而對建筑結構，在特定應用條件下的適用性、安全性和可靠性進行評價的一項科學技術，它是多種學科緊密結合的高科技產物�，F代材料科學和應用物理學的發展為無損檢測技術奠定了理論基礎，而現代電子技術和計算機科學的發展又為無損檢測技術提供了現代化的測試工具和快捷，高效的測試語言和工作平臺。 

 

　　二、無損檢測方法的分析 

　　1表觀檢測技術 

　　通過檢測人員的觀察，對結構的外在形態進行調查，包括對橋梁整體與局部構造幾何尺寸的量測，結構病害的檢查與量測等。表觀檢測要達到定量反映橋梁結構狀況，就得依據相關規范評定橋梁技術等級的要求。結構資料的調查包括了解橋梁的原結構設計、施工工藝及過程以及橋梁的結構維修養護歷史等。對于鋼筋混凝土橋梁來講，主要是混凝土與鋼筋的相關檢測，包括混凝土的強度等級、碳化深度、與耐久性有關的含堿量和氯離子含量，以及鋼筋的銹蝕狀況、保護層厚度測試等。優點：表觀檢測是橋梁結構損傷診斷中最常用的方法；其最主要的優點為直觀明了可及性強，并且經濟實用。缺點：主觀性強，費時，僅適合定性評價，效率低，內部損傷難以察覺。 

 

　　2光纖傳感技術 

　　光纖傳感技術是利用光纖對某些特定的物理量敏感的特性，將外界物理量轉換成可以直接測量的信號的技術。從70年代中期至今，光纖傳感技術經過20多年時間的飛速發展，已經有了很大的進步，已成功研制百余種光纖傳感器。它已涉及到國防軍事、航天航空、工礦企業、能源環保、生物醫藥、計量測試、自動控制和家用電器等各種領域。將光纖傳感器應用于橋梁測量中，可實現對橋梁鋼索的索力及預應力連續混凝土梁內部應力、應變特性的測量和監測，構成所謂的光纖智能橋梁。光纖傳感器與傳統的傳感器相比主要差別在于：傳統的傳感器是以應變-電量為基礎，以電信號為轉換及傳輸的載體，用導線傳輸電信號，因而使用時受到環境的限制，如環境濕度太大可能引起短路，特別是高溫和易燃、易爆環境中易引起火災等。光纖應變傳感器是以光信號為變換和傳輸的載體，利用光纖傳輸信號，它的優點是：光纖是由石英玻璃制成的，是一種介質、絕緣體，且耐高壓、耐腐蝕，能在易燃易爆的環境下可靠運行；光纖為無源器件，對被測對象不產生影響；光纖體積小重量輕可做成任意形狀的傳感器陣列；光纖傳感器的載體是光。我國從90年代就開始了對光纖傳感技術的應用研究，從而把光纖傳感技術運用到橋梁檢測中，給橋梁健康監測和安全評價注入了新的活力。缺點： 因其價格昂貴， 針對我國的國情該項技術在我國的橋梁檢測中還難以推廣。 

 

　　3 紅外熱像儀檢測技術 

　　“紅外熱像儀檢測”是利用紅外攝像機來生成一幅橋面溫度圖像，這種溫度圖像揭示了在陽光照射下混凝土裂層之上的橋面溫度“熱點”。這種溫度較高的“熱點”是由薄的充滿空氣的裂層就像絕熱體一樣，使得其上的混凝土的溫度上升的更快些而形成的。紅外線檢測技術是依據物體的紅外輻射、表面溫度、材料特性三者間的內在關系，借助紅外熱像儀把來自目標的紅外輻射轉變為可見的熱圖像，通過熱圖像特征分析，直觀地了解物體的表面溫度分布，進而達到推斷混凝土的內部結構和表面狀態的目的。優點：紅外熱像儀檢測技術可以非接觸的測量，具有快速，高穩定性，設備輕便，后處理靈活熱成像圖可以很好的反映溫度的信息。缺點：影響物體溫度的變量是相當多的，尤其天氣的變化是一個很重要的。 

 

　　4計算機透析成像技術 

　　CT掃描儀主要由探測器和信號源兩大部分組成。其基本原理是，利用X射線穿透物體斷面進行旋轉掃描，收集X射線經某層面不同物質衰減后的信息，進行放大和模數轉換后，由計算機對CT探測空間范圍內與某點相關的各個方向射線進行空間解算，得出與該點X射線吸收系數直接關聯的CT數，從而形成一幅物體斷層的數字圖像。CT圖像中的黑白對比清楚地表明了被檢測物體的密度分布，包括結構內部的孔洞，裂紋和其它缺陷。優點：成果直觀，實施簡便，分辨率高，經濟，穿透深度大等。缺點：作業成本較高，實現高信噪比的觀測，具有一定的技術難度，射線防護困難。 

 

　　三、促進與改善道路和橋梁無損檢測的思路方法對策 

　　1依靠現代科技對行業檢測技術進行突破通過對以上四種較先進的無損道路和橋梁檢測技術的分析，從中不難發現其有一個共同的特點：這些技術大多首先是從國外引進，因此其價格都比較貴， 在我國進行大范圍的運用推廣存在一定的難度。針對該情況，為使該技術能在我國得到廣泛應用，除了必須掌握該類檢測技術外，還應盡可能根據我國國情進行自主技術創新，使我國的道路和橋梁檢測技術在國際上有所突破。 

　　2促進行業檢測設備的研究與開發，雖然我國檢測技術也在不斷進行研究， 在有些領域也取得了一些成績，但多數檢測技術研究均是跟在人家的后面，很多是依賴別國，就很難開發出適合我國國情的產品。因此，在今后的研究中，研究人員不僅需要從原理上掌握檢測技術，而且要從制作工藝，產品開發等方面著手研制高性能，低價格的檢測技術產品以滿足國內的市場需求。從而使這些現代的檢測技術在我國得到廣泛應用。 

　　3完善行業檢測的內容，道路和橋梁工程是由點、線、面所組成呈帶狀分布的系統工程，它涉及的內容比較多、范圍比較廣，通常有路基、路面、橋涵、隧道等多種結構物。以上提到的檢測技術僅僅是在道路和橋梁工程的一小范圍內得以運用， 還有許多新的項目檢測技術有待于研究開發，使其可以運用在道路和橋梁工程領域的不同方面。如利用檢測設備對橋梁的橋面結構、混凝土橋梁結構、鋼橋結構、橋梁的下部結構、道路路基路面結構密實度、擋土墻病害檢測以及對橋梁地基基礎結構等多方面進行全方位的檢測。從而不僅使行業的檢測技術領域得到發展，而且使被檢測的內容也得以完善與補充。 

 

　　三、道路和橋梁無損檢測技術的發展趨勢 

　　無損檢測技術在道路和橋梁工程中的應用，經歷了相當長的一段時期，就像通常的一門技術一樣經歷研究、開發、應用等不同階段。但若想使某行業得到及時快速的發展則必須不斷地對該行業的內在發展潛力和發展趨勢進行分析與預測，對行業一些需急于解決的技術問題應做出發展設想與研究以求得到較好的經濟效益，道路和橋梁無損檢測行業技術的發展趨勢： 

　　(1) 路線橫段面設計中土石方比例以及擋土墻埋至深度的確定其檢測技術的研究與開發； 

　　(2) 探地雷達在路線勘測設計以及擋土墻埋至深度檢測確定中的應用研究； 

　　(3) 利用遠紅外熱成像檢測道路和橋梁結構的損傷識別； 

　　(4) 運用全球定位系統( GPS) 測量橋梁變形，運用TRIP鋼傳感器對橋梁超載進行測量和監測等； 

　　(5) 用強迫振動響應法定量評估橋梁下部結構，用激光振動計測量斜拉索索力以及量化的無損檢測； 

　　(6) 利用超聲波檢測路面路基密實度以及平整度等； 

　　(7) 用微波技術對疲勞裂紋進行探測和定量分析等； 

　　(8) 將無損檢測納入新橋設計的一部分。 

　　無損檢測技術隨著科學技術的發展而發展，是先進科學技術的融合結晶。無損檢測技術促進了建筑工業以致整個經濟的發展，從深層次上講，無損檢測技術水平可以作為衡量一個國家工業和經濟的發展程度，以及科學技術發展水平高低的標志之一。同時，無損檢測技術是一門多學科的綜合性的應用技術在無損檢測技術的應用中應善于把基礎理論與工程實際相結合，大膽創新，提高道路和橋梁養護管理科學化水平，才能不斷完善和發展。 

　　參考文獻： 

　　[1] 龐游江，橋梁無損檢測技術的應用與修補方法[J]. 交通世界(建養.機械)， 2011，(07) 

　　[2] 劉沐宇，袁衛國. 橋梁無損檢測技術的研究現狀與發展[J]. 中外公路， 2002，(06) 

　　[3]潘長勝,赫廣偉. 橋梁檢測技術及其發展趨勢簡述[J]. 黑龍江交通科技, 2009,(04) 

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