无损检测技术在道路桥梁工程中的应用研究

徐昳鸣

（合肥工大工程试验检测有限责任公司，安徽 合肥 230009）

1 无损检测技术的概述

1.1 无损检测技术定义

无损检测技术，属于一种非破坏性的检测技术，即在不影响或者不破坏待测对象的使用性能,且不影响其内部的组织基础上，利用待测物内部结构的缺陷或者异常所引发的电、光、磁、声以及热等的反应变化，以化学或者物理等手段，在先进设施以及技术的应用下，检测待测物表面以及内部缺陷、状态、结构和性质的变化、分布、类型、数量、性质、位置、形状和尺寸的检测技术方法[1]。此类检测技术通常应用于金属或者非金属等各种材料，铸件、锻件和焊接件等各类工件，以及机场、桥梁、道路和水坝等各类工程中。

1.2 无损检测技术特点

在道路桥梁工程中，无损检测技术涉及到的工作内容主要包含了检测道路是否有裂纹、敲击以及听声等，且在实际道路桥梁工程中，此项技术具有以下四方面的特点：

1） 适用性较强：无损检测技术对于年限长以及规模较大的建筑也能适用。

2） 应用范围较广：无损检测技术用到的各类检测仪器对于待检位置、部件等要求不高，即在施工中的道路桥梁以及建设完毕的道路桥梁中都能运用。

3） 具有全面性：无损检测技术包含多种检测技术，而这些技术不仅操作便捷，还可以综合应用，除了可以有效防止重复检测、浪费资源和时间，也能够提升检测精确性。

4） 具有非破坏性：正如前文所述，无损检测技术不会影响或者破坏待测对象的使用性能,且不影响其内部的组织。

2 道路桥梁工程中常用到的无损检测仪器

2.1 检测抗滑能力的仪器

如今最常用于检测抗滑能力的仪器包含了不完全刹车式摩擦系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪以及横向力系数测试仪等。当前我国最为广泛应用的是横向力系数检测仪。

2.2 检测弯沉的仪器

在对柔性路面的强度进行衡量时，弯沉属于一项重要的衡量参数。当前我国最为广泛应用的检测弯沉仪器为落锤式弯沉仪，如图1 所示。在实际应用中，落锤式弯沉仪冲击荷载相当于60-80㎞/h 车速的汽车对同路段路面产生的荷载，即对行车荷载可以进行较良好的模拟检测[2]。

除此之外，还包括滚动式弯沉仪、静力弯沉仪以及振动式弯沉仪等。随着科学技术的不断发展，先进的弯沉仪不仅可以对路面荷载进行模拟检测，更能够精确记录下路面真实的受力情况（如滚动式弯沉仪）。

2.3 检测断面的仪器

监测断面的内容主要是车辙以及平整度，最常用到的检测仪器包括路面横断面尺、路面横断面仪以及连续式激光断面仪等。先进的断面仪，能够以高速有效并且精确地测量出转弯、纵坡以及横坡等曲率。

除了以上三大类无损检测仪器，还包括射线透视检测仪、涡流检测仪以及泄漏检测仪等，在实际检测工作中，检测人员必须根据现场实际情况以及所检测的项目，选用最合适的检测仪器。

3 无损检测技术在道路桥梁工程中的应用

3.1 超声波检测技术

超声波检测技术在实际应用中，先将超声波发射到实验需要检测的位置，而超声波的有关各项参数信息随后会被接收器所接收，技术人员会通过接收到的数据信息等判断检测位置内部结构中的各类缺陷实际状况。将传感器安置在待测物不同的位置，随后对一定范围内超声波传播的具体时间加以测量，并且根据位移、速度以及时间的关系，对波速进行计算，这样一来，检测人员便可以按照介质和速度间有所关联的参数、信息关系，对待测物抗折、抗压的强度以及弹性模量等重要参数进行深入测量，同时也能够对待测物及其内部组织具有的缺陷数量和种类等加以检测。

例如，某桥梁项目中，桩基的桩长是70m，桩径1.5m，埋设了3 根声测管，选用的检测技术为超声波评测法，相应设备为上海岩联YL-PST 多通道声波仪，检测的间距是0.25m。检测后，获得的波形图十分完整，波形的幅度变化不大，未检测出异常的问题，进而推测出此项目无缩颈、断裂等缺陷，桩基具有较高完整性。

3.2 图像检测技术

当今的图像检测技术，主要涵盖激光全息图像技术以及红外成像技术两大类：

1） 激光全息图像技术：在应用此类技术时，检测人员主要是运用专业的先进设施进行摄像，从而得到道路桥梁全息图像，随后便可以根据得到的全息图像对道路桥梁进行全面分析，并结合合适的计算方式较为准确地判断出检测物内部结构存在的缺陷种类、数量及其具体位置等。

2） 红外线成像技术：物质是由分子所构成的，且分子在实际运动过程中会产生出一定程度的热量，需要注意的是，不同物质内部分子在运动时发出的热量各不相同，检测人员便可以运用专业的红外线检测仪器判断待测物，即检测待测物不同分布的表面温度，这就是红外线成像技术的实际应用原理。此类技术被有效应用到道路桥梁工程中，检测人员可以借助热敏元件将路面等温线划出来，进而通过划分的等温线进行分析、研究以及比对，便可以较为准确地判断出道路桥梁工程所存在的不足之处以及各种缺陷。

3.3 激光技术

在道路桥梁工程中应用激光技术，主要是借助衍射、光电反射以及光时差等原理，检测其路面：

1） 衍射：在利用衍射时，主要的工作原理为在传输激光的过程中，一旦激光遇到狭缝，便会发生衍射现象。在调整狭缝的宽窄时，检测人员可以利用激光获得各不相同且明暗交叉或者相间的影像、图片，进而分析并且判断出内部结构狭缝的宽窄变化。

2） 光电反射：在利用光电反射时，主要的工作原理为光电流的强度和激光的强度具有直接性的关联，因此，检测人员可以借助光电转换器，把光能转换成电能，在改变激光的强弱时，相应的电能信号也会随之改变，从而借助事先标定光电流的位移关系，分析、计算弯沉的实际位移和变化等。

3） 光时差：在利用光时差时，主要的工作原理为检测人员可以根据传输激光的实际速度记录下短距离内传输激光的时差，从而对道路桥梁工程内部结构均匀性加以分析和判断。

3.4 频谱分析技术

频谱分析技术，即检测人员对各个介质表面传播的波频率进行分析，从而较准确地判断待测物实际情况以及状态的一种检测技术。在实际的应用过程中，检测人员可以运用适合现场的仪器，对不同结构的部位进行科学锤击，从而会产生相应信号，进而在相应位置安置传感器，对这些信号的波频率进行直接的采集和检测，并进行深入分析，最终获得介质不同深度的有效力学参数。此类检测技术检测速度较快，检测的频率比以往传统的检测技术具有更高的频率，因此可以被应用到道路桥梁工程中各个分层的路面介质中。

3.5 光纤传感器技术

光纤传感检测技术主要应用光纤的反射以及射光等特征，具体表现在以下两类传感器中：

1） 多层反射传感器：在应用此传感器时，主要是运用光速不变形的原理对光从传感器出发到反射设施进而返回的总时间。此类传感器可以被安置到道路桥梁所有合适的位置，其检测的误差极小。

2） 股绞光传感器：在应用此传感器时，光纤在传导的过程中会发生一部分的损失，检测人员能够按照计算出来的损失量变化开展检测工作。在检测过程中，一旦光纤中某一个部位出现了变化，整体射光的密度也会随之发生一定程度的改变，检测人员便可以分析、对比这些变化，较准确地了解到道路桥梁内部结构发生的主要变化。

光线传感器技术应用较早，作用也较明显。例如，在某混凝土的公路桥建设项目中，检测技术人员把光线传感器装设于桥体，在项目完成、正式投入使用后持续对桥体检测8个月，对桥梁内部分布应变进行了全面检测，经过对数据进行实时处理，判断了桥体无缩颈、断裂等缺陷，且使用状态良好。

4 结语

总体而言，道路桥梁工程在我国整体建设行业中占据着重要的地位，有关部门必须全面提升对其的关注程度。无损检测技术在道路桥梁工程中的科学应用，除了对于整体施工的质量具有深远意义，更能够有效帮助企业科学、合理地节约成本，因此技术人员必须对其深入研究，进而选取最适合现场的检测技术。