無損檢測技術在公路橋梁檢測中的應用研究

趙海新

摘?要：首先，簡要介紹了我國公路橋梁建設的現狀。然后，從力學性能檢測和結構缺陷檢測兩個方面論述了無損檢測技術在公路橋梁中的應用，包括超聲波檢測技術、回彈檢測技術、射線檢測技術等。結論證明超聲波檢測技術可靠性最高，其他無損檢測方法有待進一步發展。為了保證公路橋梁檢測的準確性和公路橋梁的正常運營，應采用多種無損檢測技術。

關鍵詞：公路橋梁;檢測技術;無損檢測

近年來，無損檢測技術已廣泛應用于公路橋梁檢測中，主要用于檢測公路橋梁結構的內部缺陷，如磁通法、射線法、應力釋放法、超聲波檢測法等。這些方法有效地促進了我國公路橋梁檢測的進步和養護管理的發展。

1?機械性能無損檢測技術

公路橋梁的強度是反映公路橋梁性能的最重要參數，對公路橋梁的養護和管理具有重要的參考價值。傳統的公路橋梁檢測技術是鉆孔取芯，這會直接損壞公路橋梁，而回彈法、超聲波回彈綜合法等無損檢測方法逐漸被廣泛應用。 回彈法可以追溯到20世紀40年代，直到20世紀80年代，這種技術方法才被應用到公路橋梁的強度中并逐漸得到改進。回彈法設備簡單，檢測效率高，檢測成本低，不會破壞原有混凝土結構。過去主要采用彈簧+重錘的方式擊打路面和橋面，混凝土的強度是通過判斷重錘的反彈距離來確定的。近年來，該技術方法通過聲波實現了回彈檢測，但混凝土結構本身的骨料、硬度和碳化深度會影響檢測結果，因此回彈法的準確性較低，且該方法經常用于輔助檢測。超聲波回彈綜合法是在傳統“回彈法”的基礎上，根據超聲波儀器發出的超聲波，通過判斷回彈值和聲波值來判斷路面和橋面的表面性質。超聲回彈綜合法檢測效率高，檢測精度高，在行業中應用廣泛。

2?結構缺陷無損檢測技術

2.1?混凝土公路橋梁外觀缺陷的無損檢測

受鋼筋混凝土結構特點、荷載、施工缺陷和自然環境的影響，混凝土公路橋梁不可避免地會出現開裂、水蝕、保護層脫落等問題，尤其是結構裂縫，如果不加以控制，將對公路橋梁的安全和使用壽命產生非常嚴重的影響。現行《公路橋梁技術條件評定標準》對混凝土公路橋梁不同部位裂縫寬度有嚴格的規定和限制，可作為公路橋梁檢測的基本參考^[2]。傳統的混凝土公路橋梁外觀缺陷檢測方法大多采用檢測 測量支架、鋼尺、接頭測試儀等工具，工作人員靠近混凝土結構表面，通過人工觀測分析觀察混凝土公路橋梁的裂縫特征。這種方法效率低下，需要手工總結測試記錄。近年來，無損檢測技術逐漸應用于混凝土公路橋梁的視覺缺陷檢測。例如，利用無人機+熱成像系統，可以直觀地檢測混凝土公路橋梁的視覺缺陷，高分辨率熱紅外成像可以方便快捷地得到檢測結果^[3]。另一個例子是路橋圖像分析技術，它可以通過應用多幅路橋圖像來實現遠距離精確檢測。隨著高新技術的發展，圖像識別技術以其使用方便、精度高等優點，在公路橋梁外觀檢測中得到了廣泛的應用，并逐漸發展成為混凝土公路橋梁外觀缺陷無損檢測技術的主要發展方向。通過對圖像數據的分析，可以提取公路橋梁的主要裂縫特征，并確定裂縫和其他缺陷的嚴重程度^[4]。

2.2?鋼結構橋梁外觀缺陷無損檢測

鋼結構橋梁的主要外觀缺陷有腐蝕、連接結構失效、焊縫疲勞開裂等。連接件的腐蝕、失效等外觀缺陷較為明顯，檢查人員通過檢查和目測可以發現。然而，焊縫的疲勞裂紋相對隱蔽，很難通過簡單的檢查來檢測。作為連接鋼結構構件的主要媒介，如果不處理好裂縫，勢必會對鋼結構橋梁的安全產生嚴重影響。我國許多橋梁采用正交異性鋼橋面板，焊縫疲勞開裂較為普遍，嚴重影響了此類鋼橋的安全性。

此外，由于鋼橋本身的施工誤差和結構特點，很難消除焊縫處的應力集中，及時檢測焊縫的疲勞開裂已成為保證鋼橋正常運行的主要方法。目前，鋼橋焊縫開裂的無損檢測技術有很多，如射線照相技術、熱成像技術和超聲波檢測技術。其中，超聲波檢測技術是應用最廣泛的技術方法。超聲波檢測技術通過向鋼結構焊縫發射超聲波來獲取圖像信息，從而揭示焊縫中是否存在影響安全的裂紋;熱成像方法主要是利用紅外差分來揭示鋼結構橋梁的狀態，并能在測量鋼結構自身熱彈性應力的基礎上實現對鋼結構性能的有效評估;X射線技術主要利用γ射線和X射線透過鋼結構材料，通過光敏作用揭示裂紋。超聲波檢測法是目前最簡單、成本最低的檢測方法，因此已被納入國家標準。值得注意的是，超聲波檢測方法在檢測缺陷的形狀、材料內部的特定位置以及微小缺陷的檢測方面效果不佳^[5]。

3?混凝土公路橋的內部缺陷

在施工過程中，混凝土結構本身需要澆筑和振動。澆筑的時間和高度、振搗的時間和密度都會影響混凝土結構本身的質量。如果施工方法不合理，會導致混凝土結構內部出現空洞或外部出現蜂窩。此類缺陷不僅會影響混凝土的性能，還會導致鋼筋銹蝕，對公路橋梁的承載能力和耐久性有很大影響。對于混凝土公路橋梁內部缺陷的無損檢測，目前比較完善的技術方法有超聲波檢測法、沖擊回波法、雷達法等^[6]。 其中，詳細介紹了超聲波檢測方法和上述原理，對內部缺陷的檢查和分析更為詳細。需要分析超聲波的首波振幅和主頻，判斷混凝土結構中是否有孔洞，判斷孔洞的具體位置、類型和大小。超聲波撞擊混凝土結構時，當遇到孔洞、裂縫等缺陷時，會產生散射和反射，從而改變接收器接收到的超聲波能量，判斷聲波的頻率和波形。 沖擊回波法主要是利用沖擊產生的彈性波，如彈性波的波形和波速來分析判斷混凝土結構，可以揭示混凝土的厚度和表面密實度。s沖擊波和P沖擊波直接進入混凝土結構內部。在混凝土內部缺陷的影響下，反射波會有一定程度的變化，傳感器可以通過分析反射波的位移來判斷混凝土結構的內部缺陷^[7]。 雷達法主要通過電磁脈沖對混凝土結構進行檢測，根據電磁脈沖對目標混凝土結構的反射時間確定缺陷狀況、缺陷深度和缺陷位置。利用計算機，反射的電磁脈沖可以轉換成雷達圖像，直接反映混凝土結構的缺陷情況^[8]。

超聲波檢測法、沖擊回波法和雷達法在檢測混凝土內部缺陷方面各有優勢，其中超聲波技術成熟，檢測設備攜帶方便。混凝土公路橋梁裂縫檢測和內孔檢測精度高，但大體積混凝土結構檢測效果差;目前，沖擊回波法有比較完善的技術規定。在我國實施的《沖擊回波法檢測混凝土缺陷技術規范》中，對該技術方法進行了詳細的描述，并規定了具體的技術標準。目前，雷達法應用范圍較窄，主要用于檢測路基缺陷和混凝土結構的配筋率。然而，雷達法的可靠性較差，其探測結構會受到不同加固結構的影響。

4 結語

綜上所述，公路橋梁檢測技術是在多學科技術方法和理論發展的背景下逐步創新的，各種無損檢測技術在實際應用中取得了長足的進步。由于混凝土公路橋和鋼結構公路橋的材料具有一定的復雜性，骨料和鋼筋會對電磁脈沖等檢測介質產生影響，主流無損檢測技術仍然是超聲波檢測技術，而圖像檢測技術由于不能揭示結構內部缺陷，應用受到限制。今后應倡導以超聲波檢測技術為基礎，輔以其他檢測技術的綜合檢測系統，以保證公路橋梁無損檢測的準確性和可靠性。

參考文獻：

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