无损检测技术在道路桥梁中的应用探讨

曹俊武

（青海交通职业技术学院，青海 西宁 810000）

无损检测技术，也就是非破坏性检测，是在保证待测物质的状态、化学性质等不被破坏的前提下，对待测物进行有关的内容、性质或成分等物理、化学情报进行检查的方法。随着计算机技术以及自动化水平的提高，无损检测技术以其快速、直观及可以显示道桥内部状态的检测设备和技术手段，在道路桥梁检测中得到了广泛应用。它对路面设计的改善以及道桥无损检测技术探究的开展有着重要意义，能够提高道路桥梁的建设、管理及养护水平。

1 道路桥梁无损检测技术的特点

桥梁的无损检测技术主要是在不损伤桥梁整体结构和构件性能的前提下，直接在桥梁的构件上进行某种特定的检测，用来评定桥梁的整体结构或者某些构件是否发生变化，进而推断出桥梁的内部缺陷和耐久性能等性能现状，并对桥梁的适用性、安全性和可靠性进行科学的评价。桥梁的无损检测是在现代电子技术和计算机技术的辅助之下，运用快捷、高效的工作平台对公路桥梁的使用状况进行科学的检测和评定。其特点主要表现在：技术不破坏被检测桥梁的构件结构，不影响其使用性能，而且方法简便快捷；无损检测在进行检测时，检测工具可直接作用在构件表面或者内部，无损检测可对新建桥梁进行检测，同样也可以对既有桥梁进行；无损检测方便、快捷且灵活；无损检测对桥梁结构无或者构件不具有破坏性，也可以获得破坏检测所不能获得的检测效果，同时，无损检测可在同一构件上进行反复和连续的检测，从而使检测结果具有一定的可比性，但由于这种检测结果往往会要受到很多客观因素的影响，所以检测精度还需要进一步的提高。

2 道路桥梁无损检测技术的方法

2.1 超声波检测技术。利用超声波检测梁中的空隙位置是基于瞬间应力波的原理。用一种短促的机械撞击(用小钢锤敲击混凝土表面)产生低频应力波,传导至结构内部,再由断裂面或界面发射回来,以反射波的形态来进行判断。来自冲击面、断裂面以及其他面间的多种波会产生瞬间共振,可以用来测定结构的完整性或裂隙的位置,记录下来的信号(时间-频率曲线)可以进一步提供有关空隙位置的信息。超声波可以应用于桥梁的综合检测和维修,可以对桥的梁、板以及桩等结构进行检测,以确定管道中是否存在空隙,进而可以及时进行灌浆修补。

2.2 声发射检测技术。声发射检测技术方法已经在能源和加工业中使用了很久。近期,声发射检测仪器已经用于桥梁工程的疲劳裂缝检测,大多数结构材料在受力后出现如塑性变形、裂纹开裂、裂纹开展等微结构损伤时,就以声波的形式释放能量,声反射检测仪可以对处于荷载作用状态下的桥梁结构的内部材料和结构变化进行稳定的监视、并给出早期报警。

2.3 探地雷达检测技术。探地雷达是利用高频电磁脉冲波(10～1 000MH或更高)以宽频带短脉冲形式由发射天线送入地下,该雷达脉冲在地下传播过程中,遇到不同电性介质交界面时,部分雷达波的能量被反射回地面,被接收天线接收。探地雷达探测是来自地下介质交界面的反射波,以其特有的高分辨率在浅层或超浅层探测中有着极其广阔的应用。探地雷达其特点为:能精确测定缺陷区的形状、大小和深度;节省劳力、操作方便、速度快;能在大范围内进行检测;不受周围环境影响。探地雷达在桥梁工程中具体应用主要是对桥梁面层厚度检测、桥面混凝土空洞及高含水的检测、桥梁钢筋锈蚀程度检测。另外根据探地雷达的特性,还可以将其运用于桥梁的裂缝、湿度检测以及桥梁的结构检测等。

2.4 GPS桥梁三维位移检测技术。GPS桥梁三维位移检测技术是利用接收导航卫星载波相位差分实时测定站点三维坐标的测量技术。检测方法首先是在桥梁上均匀布置监测站点,然后在管理中心设置GPS基准站,并组建监控中心计算机系统。检测过程是:设置在管理中心的基准站根据接收的卫星信号,实时向各监测站发出分解算出的差分数据,供各监测站系统计算各自的坐标,各监测站计算出各自的坐标数据,并把测量数据传输到控制中心计算机系统,由计算机系统分析、计算。为了设置各监测站的状态,控制中心计算机系统还可以直接控制各监测站操作。GPS桥梁三维位移检测系统能24h连续、实时自动地工作,监控桥梁在风荷载、温度变化、地震及车辆行驶作用下的位移状况,具有实时性高、采样数据量较大的特点,是较先进的桥梁工程无损检测技术。

3 无损检测技术的适用范围

无损检测技术在道路桥梁工程中的应用主要目的有结构混凝土的强度、内部缺陷及其它性能检测。

3.1 结构混凝土的强度检测。在工程实践中，需要运用无损检测方法推定混凝土的实际强度，主要有如下几种情况：1）在施工过程中，由于管理、工艺或意外事故等原因影响了道路质量，或预留试块的取样、制作、养护、抗压试验等不符合有关技术规程或标准的规定，以致预用试件的强度不能代表结构混凝土的实际强度时，可以采用无损检测方法推定混凝土强度，作为混凝土合格性评定及验收依据；2）当需要了解混凝土在施工期间的强度增长情况，以便进行拆模、吊装、预应力筋张拉或放张等后续工序时，可运用无损检测方法连续监测结构混凝土强度的发展，以便及时调整施工进程。同时，无损检测方法也可作为施工过程中质量控制的重要手段；3）对于既有道路结构，在使用过程中，有些道路已不能满足当前通行荷载的要求，有些道路由于各种自然原因而产生不同程度的损伤与破坏，有些道路由于设计或施工不当而产生各种缺陷；对于这些道路的维修、加固、改建，可通过无损检测方法推定混凝土强度，以便提供加固、改建设计时的基本强度参数和其它设计依据。

3.2 内部缺陷的检测。所谓道路的缺陷，是指那些在宏观材质不连续、性能参数有明显变异，而且对结构的承载能力和使用性能产生影响的区域。即使整个结构路面的普遍强度已达到设计要求，这些缺陷的存在也会使结构整体承载力严重下降，或影响结构的耐久性。因此，必须探明缺陷的部位、大小和性质，以便采取切实的处理措施，排除工程隐患。道路缺陷的成因十分复杂，检测要求也各不相同。道路缺陷现象大致有：内部空洞、蜂窝麻面、疏松、断层、结合面不密实、裂缝、碳化、冻融、化学腐蚀等。除了强度和缺陷检测以外，道路还有许多其它性能可用无损检测方法予以测定，其它性能主要是指与结构物使用功能有关的各种性能，如碳化深度、保护层厚度、受冻层深度、含水率与水泥含量等，现代工程结构物所处的环境越来越复杂，对其它性能的要求越来越高，人们也越来越清楚地认识到其它性能与强度相关性的局限性很大，强度高未必其它性能就好。

4 结语

随着我国大规模的交通建设,一些已建的高等级道路以及一些大型的桥梁隧道等结构的使用安全性问题也显得日益突出,为此无损检测技术的发展提供了很好的发展市场,同时也为无损检测技术的应用提出了更高的要求。无损检测技术是一门对结构物是行健康诊断的一种有效途径,虽然道桥行业利用无损检测技术已取得了一些成就,但仍存在着一些不足, 我们通过积极努力将很快达到国际水平。

[1]张明权,单炜,张自平.无损检测技术在公路桥梁中的应用[J].森林工程,1998,(14).

[2]刘沐宇,袁卫国.桥梁无损检测技术的研究现状与发展[J].中外公路,2002,(6).

[3]铁志杰.21世纪桥梁管理的无损检测[J].国外桥梁,1999,(4).