道橋無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究

摘要:近20年來，我國道路橋梁建設(shè)飛速發(fā)展的同時(shí)，也出現(xiàn)了大批已修建的道路橋梁進(jìn)入老化期的情況。為了確保道路橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營安全，對(duì)道橋檢測(cè)實(shí)行高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求就顯得非常重要。就此問題對(duì)道路橋梁無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)情況進(jìn)行簡要的分析。

關(guān)鍵詞:無損檢測(cè);道路;橋梁

中圖分類號(hào):U4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)23-0397-02

1無損檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

無損檢測(cè)技術(shù)是指在不影響結(jié)構(gòu)或者構(gòu)建性能的前提下，通過測(cè)定某些適當(dāng)?shù)奈锢碇笜?biāo)來判斷結(jié)構(gòu)或者構(gòu)建某些性能是否發(fā)生改變的檢測(cè)方法。無損檢測(cè)技術(shù)是多學(xué)科緊密聯(lián)系結(jié)合的產(chǎn)物，是以現(xiàn)代材料力學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)發(fā)展為理論基礎(chǔ)，以現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展作為其測(cè)試工具的。

2無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及存在問題

目前，道橋無損檢測(cè)技術(shù)主要有:光纖傳感檢測(cè)技術(shù)，超聲波檢測(cè)技術(shù)和探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)。這三種方法雖然都是高新技術(shù)的運(yùn)用，但仍是有各自的應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1光纖傳感檢測(cè)技術(shù)

光纖傳感檢測(cè)技術(shù)的原理是利用光纖對(duì)某些特定的物理量敏感的特性，將外界物理量轉(zhuǎn)換為可以直接測(cè)量的光信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)。在我國，光纖技術(shù)經(jīng)過30多年的飛速發(fā)展已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，并應(yīng)用于國防軍事，航天航空，工礦企業(yè)，能源環(huán)保，生物醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域。光纖傳感檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于橋梁檢測(cè)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁鋼索的索力及預(yù)應(yīng)力連續(xù)混凝土梁內(nèi)部應(yīng)力，應(yīng)變特性的測(cè)量和監(jiān)測(cè)，構(gòu)成所謂的光纖智能橋梁。

我國從上個(gè)世紀(jì)的90年代開始對(duì)光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究。同濟(jì)大學(xué)，重慶大學(xué)和哈爾濱工程大學(xué)已經(jīng)對(duì)光纖傳感器在橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了理論研究，并且在實(shí)際的檢測(cè)應(yīng)用中取得了較好的效果。重慶大學(xué)將其在這方面的研究成果應(yīng)用在了重慶槽坊立交橋的長期在線動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程健康監(jiān)測(cè)中，這就充分證明了理論原理的可行性，同時(shí)也給橋梁健康監(jiān)測(cè)和安全評(píng)價(jià)注入了新的活力。

與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖傳感器受到環(huán)境的限制更小些，絕緣性好耐高壓耐腐蝕，能在易燃易爆的環(huán)境下可靠運(yùn)行，不對(duì)被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生影響;另外，體積小，重量輕，可做成任意形狀的傳感器陣列;并且，精度高，實(shí)用性強(qiáng)。但是昂貴的價(jià)格使該項(xiàng)技術(shù)的廣泛推廣變得比較困難。

2.2超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)梁中的空隙位置是基于瞬間應(yīng)力波的原理的，用一種短促的機(jī)械撞擊(用小鋼球敲擊混凝土表面)產(chǎn)生低頻應(yīng)力波，傳導(dǎo)至結(jié)構(gòu)內(nèi)部，再由斷裂面或者界面發(fā)射回來，以反射波的形態(tài)來進(jìn)行判斷。其特點(diǎn)是利用來自沖擊面，斷裂面及其它面的多種波來產(chǎn)生瞬間共振，可以用來測(cè)定結(jié)構(gòu)的完整性或者裂痕的位置，記錄下來的信號(hào)(時(shí)間——頻率曲線)可以進(jìn)一步提供有關(guān)空隙位置的相關(guān)信息。

超聲波可以應(yīng)用于橋梁的綜合檢測(cè)和維修，對(duì)橋梁的梁，板以及樁等結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，確定管道中是否存在空隙，并及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)和灌漿。但是，該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)還是有需要改進(jìn)的地方的。比如當(dāng)管道相交或者相鄰時(shí)，管道中有蜂窩體，水或者部分空氣時(shí)，以及對(duì)采用其他材料的管道等，這些對(duì)檢測(cè)結(jié)構(gòu)都是有影響的。另外，該項(xiàng)技術(shù)在檢測(cè)道路路基的密實(shí)性等問題上還有待于進(jìn)一步研究。

2.3探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

探地雷達(dá)是利用高頻電磁脈沖波(10-1000MKZ或者更高)以寬頻帶短脈沖的形式由發(fā)射天線送入地下，該雷達(dá)買車車在地下傳播過程中遇到不同電性介質(zhì)交界面時(shí)，部分雷達(dá)波的能量被反射回地面之后被接收天線接收。其特點(diǎn)是能夠精確測(cè)定缺陷區(qū)的形狀，大小和深度;節(jié)省勞力，操作方便，速度快;能在大范圍內(nèi)檢測(cè);不受周圍環(huán)境影響。探地雷達(dá)探測(cè)的是來自于地下介質(zhì)交界面的反射波，通過探地雷達(dá)記錄的反射波到達(dá)地面的時(shí)間和反射波的波幅來研究地下介質(zhì)的分布，以其特有的高分辨率在淺層或者超淺層探測(cè)中有著及其廣闊的應(yīng)用。

探地雷達(dá)在道路中具體應(yīng)用主要是對(duì)道路面層厚度檢測(cè)，道路基層密實(shí)性，基層厚度以及高含水的檢測(cè)，擋土墻病害檢測(cè)等。還可以根據(jù)探地雷達(dá)的特性將其運(yùn)用到道路材質(zhì)，裂縫，濕度和橋梁的結(jié)構(gòu)檢測(cè)上面。但是，這對(duì)于雷達(dá)的性能和檢測(cè)分析人員有著很高的要求。因此，分析人員必須要具備大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。雖然探地雷達(dá)在道路和橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方面有著廣闊的前景，但是其價(jià)格通常也是比較昂貴的。

3促進(jìn)和改善道路橋梁無損檢測(cè)的思路和對(duì)策

3.1依靠現(xiàn)代科技對(duì)行業(yè)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行突破

通過上面的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同點(diǎn)就是這些檢測(cè)技術(shù)大多首先是從國外引進(jìn)的，因此其價(jià)格通常會(huì)比較高，要想在國內(nèi)大范圍的推廣使用還是有一定難度的。因此，為了克服這一缺陷我們必須在掌握該類檢測(cè)技術(shù)的同時(shí)盡可能地根據(jù)我國國情進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新研究，使我國的檢測(cè)技術(shù)有新的突破和成績。

3.2促進(jìn)行業(yè)檢測(cè)設(shè)備的研究和開發(fā)

雖然我國的檢測(cè)技術(shù)也在不斷向前發(fā)展，某些領(lǐng)域也取得了相應(yīng)的一些成就。然而，我們所使用的檢測(cè)技術(shù)對(duì)于國外技術(shù)仍然有很強(qiáng)的依賴性，很難形成適合我國建設(shè)工程特征的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備。因此，在今后的研究中我們需要強(qiáng)調(diào)的是:研究人員不僅需要從原理上掌握檢測(cè)技術(shù)，更要從制作工藝，產(chǎn)品開發(fā)等方面著手研制高性能，低價(jià)格的檢測(cè)技術(shù)產(chǎn)品以滿足國內(nèi)市場的需求，從而使這些現(xiàn)代的檢測(cè)技術(shù)在國內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。

3.3完善行業(yè)檢測(cè)的內(nèi)容

道路工程本身是由點(diǎn)，線，面所組成的呈帶狀分布的系統(tǒng)工程，涉及的內(nèi)容相對(duì)比較多，范圍也比較廣泛，主要有路基，路面，橋涵和隧道等多種結(jié)構(gòu)。上述檢測(cè)技術(shù)僅僅是在道橋檢測(cè)工程中的小范圍應(yīng)用，還有許多新的檢測(cè)技術(shù)有待于開發(fā)研究，同時(shí)使開發(fā)的產(chǎn)品可以運(yùn)用在道橋工程領(lǐng)域的不同方面。比如可以利用檢測(cè)設(shè)備對(duì)橋梁的橋面，混凝土橋梁及鋼橋等結(jié)構(gòu)，橋梁的下部結(jié)構(gòu)，道路路基路面，擋土墻以及橋梁的地基基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。這不僅會(huì)使行業(yè)的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域得到發(fā)展，而且使行業(yè)檢測(cè)技術(shù)在內(nèi)容上得到完善和補(bǔ)充。

3.4加強(qiáng)行業(yè)隊(duì)伍的建設(shè)

道橋檢測(cè)是對(duì)道橋原型結(jié)構(gòu)或者橋梁模型結(jié)構(gòu)直接進(jìn)行的科學(xué)檢測(cè)工作，它包括檢測(cè)設(shè)備，現(xiàn)場檢測(cè)，分析整理等一系列工作內(nèi)容，它對(duì)行業(yè)隊(duì)伍的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)要求是比較高的。另外，我國之前一直注重建設(shè)，對(duì)行業(yè)檢測(cè)和加固等方面的發(fā)展進(jìn)程相對(duì)遲緩。因此，為促進(jìn)我國行業(yè)檢測(cè)技術(shù)水平的提高，很有必要加強(qiáng)行業(yè)檢測(cè)隊(duì)伍的建設(shè)，如高校開設(shè)行業(yè)檢測(cè)專業(yè)，對(duì)從事行業(yè)檢測(cè)的技術(shù)人員時(shí)常進(jìn)行專業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)等。另外，相應(yīng)的建立行業(yè)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范以及檢測(cè)技術(shù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)等，都是有利于我國行業(yè)檢測(cè)隊(duì)伍不斷走向標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的。

4道橋無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展前景

無損檢測(cè)技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用和其它技術(shù)一樣是需要進(jìn)行研究，開發(fā)和利用的。因此對(duì)于道橋工程無損檢測(cè)技術(shù)的研究開發(fā)應(yīng)用是一個(gè)較新的領(lǐng)域，需要我們?cè)谄鋺?yīng)用領(lǐng)域中不斷開拓，解決許多急待解決的問題。這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一.路線橫斷面設(shè)計(jì)中土石方比例以及擋土墻埋至深度的確定檢測(cè)技術(shù)的研究和開發(fā);二.利用探地雷達(dá)在路線勘測(cè)設(shè)計(jì)以及擋土墻埋至深度的確定檢測(cè)技術(shù)的研究和開發(fā);三.利用遠(yuǎn)紅外線成像檢測(cè)道橋結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別;四.運(yùn)用全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量橋梁變形，應(yīng)用TRIP鋼傳感器對(duì)橋梁超載進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)測(cè)等;五.利用強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)法定量評(píng)估橋梁下部結(jié)構(gòu)，用激光振動(dòng)計(jì)測(cè)量斜拉索索力以及量化的無損檢測(cè);六.用微波技術(shù)對(duì)疲勞裂紋進(jìn)行探測(cè)和定量分析等;七.利用超聲波檢測(cè)路面路基密實(shí)度及其平整度等。

無損檢測(cè)技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，是先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶。無損檢測(cè)技術(shù)促進(jìn)了工業(yè)以及整個(gè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從某種意義上來講，無損檢測(cè)技術(shù)可以作為衡量一個(gè)國家工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展程度，可以作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平高低的標(biāo)志之一。同時(shí)，無損檢測(cè)技術(shù)是一門多學(xué)科綜合的應(yīng)用技術(shù)，是建立在基礎(chǔ)學(xué)科之上的。只有從基礎(chǔ)理論中不斷吸收養(yǎng)分，才能不斷完善和發(fā)展。我們應(yīng)當(dāng)將基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來，建立起理論研究與工程應(yīng)用聯(lián)系的橋梁，完善現(xiàn)有方法的同時(shí)開辟新的途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]李穎.橋梁結(jié)無損檢測(cè)與研究發(fā)展[J].中外公路，2009，(1).

[2]潘理.橋梁檢測(cè)技術(shù)研究[J].山西建筑，2010，(8).