道路橋梁檢測技術探究
2015-06-30
引言
隨著我國公路、市政橋梁檢測事業(yè)的蓬勃發(fā)展，公路橋梁檢測的任務也日益繁重。很多路橋已經(jīng)長期服役，而且隨著時間的推移，出現(xiàn)老化、人為損壞、承載力下降，甚至成為危路、危橋，影響了交通運輸?shù)臅惩?，阻礙經(jīng)濟的平穩(wěn)發(fā)展，對人民生命財產(chǎn)安全造成威脅。因此，只有不斷地加強對道路橋梁的檢測技術，才能夠確保道路橋梁的安全。
1、道路橋梁檢測存在的問題以及原因
目前我國道路橋梁在使用過程中存在的問題主要以下幾點：第一，很多道路橋梁在實際運營過程中，在運行一段時間后，都會存在一些嚴重的病害，導致橋梁的承載能力大大下降。第二，道路橋梁的施工質量達不到工程的設計要求，嚴重影響了道路橋梁的質量。而造成這些問題的主要原因主要有以下幾點：(1)道路橋梁在使用過程中，早期檢測沒有做到位，檢測人員對其工作的不重視，常常只是做一些表面工作，一般只關注道路橋梁的表面存在的問題，沒有抓住其實質內容。(2)在檢測道路橋梁時，缺乏科學、合理的設計，沒有定期進行檢測，缺乏科學的檢測技術。(3)道路橋梁在使用材料上，沒有達到質量的要求，導致在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)裂縫和塌陷等現(xiàn)象。對此，為了更好地解決這些問題，必須要加大道路橋梁的檢測工作，提高道路橋梁的質量，保障人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。
2、道路橋梁檢測的內容
2.1道路橋梁外觀的檢測
在道路橋梁外觀檢測中主要檢測以下幾個內容：道路橋梁跨中撓度和裂縫、道路橋梁質量外觀、橋梁主梁的連接部位、橋梁端部斜裂縫、拱橋的墩、拱橋中拱圈和拱頂?shù)牧芽p等等。
2.2道理橋梁內部缺陷檢測
道路橋梁大多使用的材料都是混凝土和鋼材，而在混凝土構件中經(jīng)常存在裂縫、空洞、剝落、蜂窩、環(huán)境侵蝕以及鋼筋侵蝕等缺陷，這些缺陷通過外觀檢測根本是難以發(fā)現(xiàn)的，必須要借助其他方式來檢測其內部缺陷。目前我國常用的檢測技術有聲波檢測法和雷達檢測技術，其中聲波檢測技術不僅能檢測出混凝土中裂縫、夾渣以及空洞等缺陷，還能檢測鋼材和焊縫中存在的問題。
2.3道路橋梁材料特性檢測
隨著新工藝的發(fā)展，道路橋梁也變得越來越多樣化，很多新材料被應用到橋梁結構中，但是由于對材料特性不是很熟悉，導致其在應用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)很多的問題。對此，道路橋梁在應用新材料的時候，要做好其檢測工作，根據(jù)其特性實施相應的檢測技術。
2.4道路橋梁結構性能檢測
為了更好地掌握道路橋梁的運營情況，可以利用靜力試驗或者動力試驗來檢測道路橋梁的結構性能，做出合理的分析和判斷，并對道路橋梁的整體和局部進行細化檢測，對道路橋梁的損失情況作出正確的定位。
3、道路橋梁檢測中常用技術類型
3.1聲發(fā)射法和超聲波檢測技術
道路橋梁檢測即對橋梁各方面情況進行如實的評估。我國現(xiàn)在有許多無損檢測技術，首先我們介紹聲發(fā)射法和超聲波檢測技術。
(1)聲發(fā)射法和超聲波檢測的原理
聲發(fā)射的定義為當材料因受到了外界影響后發(fā)生了結構的變形的時候，會使物體結構從變形等損傷源頭以很快的速度釋放出能量并因此發(fā)射出彈性波的現(xiàn)象。我們簡稱為AE，造成這種現(xiàn)象的主要原因是它的應力在材料中分布不均勻，致使能量由高能的狀態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉變。應用聲發(fā)射儀器針對這種現(xiàn)象進行觀測、統(tǒng)計和分析聲發(fā)射信號，并利用此信號判斷聲發(fā)射源的技術就是聲發(fā)射法。
超聲法檢測技術的主要原理是指在應用超聲波檢測儀的情況下結合聲波換能器的的使用，將超生脈在傳播過程中的速率、振波和主頻率等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和研究。統(tǒng)計好數(shù)據(jù)后要按照這些測好的數(shù)據(jù)和其變化的動態(tài)來檢測道路橋梁的工程質量和其缺點。
(2)聲發(fā)射法和超聲波檢測的流程及優(yōu)勢
對于聲發(fā)射檢測技術來說，結構中的傷源處從形成到發(fā)展再到與其它界面之間發(fā)生斷裂的過程等等，這些都可能會成為聲發(fā)射源。材料發(fā)射出的這些聲信號包含著許多關于物體本身的信息，對這些信號進行檢測和分析，就能得到許多有用的信息，找出橋梁道路的缺陷。此技術有以下幾個優(yōu)點：首先，由于它檢測的是外力條件下的材料活動信息，所以它可以更客觀的檢測出道路橋梁是否安全可靠；其次是它具有很高的靈敏性和實時性，而且檢測范圍可以達到很遠；第三，即使是材料在使用的過程中也可以用此方法進行檢測，兩者互不干擾并且仍具有很高的準確性。相比之下利用超聲波檢測技術進行道路橋梁檢測時，由于超聲波能夠穿透混凝土結構并在其中傳播，它具有操作簡單、使用安全的優(yōu)點，而且需要耗費的資金也不是很高。但是因為超聲波檢測過程中不容易連續(xù)有效檢測缺陷信號，所以在用此技術對道路橋梁進行檢測時，一般實行對多測點數(shù)據(jù)進行比較的方法和概率統(tǒng)計的原理來處理數(shù)據(jù)。這種缺陷評估的方法因為無法提供較高的準確度，所以要進行多測點檢測。
3.2地質雷達檢測技術
(1)地質雷達檢測技術的工作原理
地質雷達監(jiān)測技術是依靠地質雷達對材料發(fā)出較高頻率的電磁沖擊脈，材料將此頻率的電磁沖擊脈相應的反射回去，根據(jù)材料的反射情況來推斷材料缺陷位置的方法。它可以應用于許多領域，具有較高準確度、直觀而且方便快捷的高科技檢測方法，又被稱為探測雷達技術。在地質雷達監(jiān)測技術中主要應用地質雷達儀器。此儀器在使用過程中首先需要監(jiān)測工作人員向控制單元發(fā)射指令，當控制單元感應到指令之后會發(fā)射出信號并對地面發(fā)射高頻率的電磁波。被探測的結構遇到電磁波之后由于其結構的不均勻性而將其中的一些電磁波反射回去，再通過信號的轉到傳入到工作人員的電腦中，電腦屏幕上就會顯示出所測物體的信號成像，我們可以由這些圖像分析所測物體的內部情況。
(2)用地質雷達檢測道路橋梁的優(yōu)勢
地質雷達檢測方法的風險比較低，所以常用于對橋梁管道和加固區(qū)域進行位置的確定。它在低分辨率情況下進行檢測的時候具有很高的準確性。還能夠有效繪制空洞或剝離程度，速度快，覆蓋范圍廣，沒有對人類身體有害的輻射，所以在應用的時候非常安全。在不能有損傷的結構等要求比較嚴格的結構中地質雷達檢測技術也是很好的選擇。
3.3沖擊回波法檢測技術
(1)沖擊回波技術工作原理
沖擊回波技術是指通過在瞬間的沖擊力下發(fā)出低頻的應力波，當它傳到物體里面的時候，缺陷部分就會將這種應力波反射回來，由反射源旁的傳感器和數(shù)據(jù)處理儀器對其進行記錄和分析。沖擊回波技術將所記錄的信號進行幅值譜分析，譜圖中的明顯峰正是由于沖擊表面、缺陷及其它外表面之間的多次反射產(chǎn)生瞬態(tài)共振所致，它可以被識別出來并被用來確定結構砼的厚度和缺陷位置。是一種比較新的無損檢測方法。
(2)沖擊回波技術的優(yōu)點
沖擊回波技術具有很多優(yōu)勢，相比超聲波方法來說，它因為只需要一個測試面而比超聲波方法簡便易行；其次，信號傳導的時候難免會遇到高信號雜波的干擾，超聲波技術就無法解決這種問題，沖擊波技術因為使用的聲波頻率斷，所以避免了高信號的雜波問題；第三，因為超聲波技術需要兩個測試面，如果測試位點比較深的話測試面的定位就比較難，而沖擊回波技術可以測試到深達一百八十厘米的地方，況且又只需要一個測試面，這就為測試工作提供了很大的方便；第四，沖擊回波方法只要單手就可以運行，避免了耦合劑的麻煩，因為在使用耦合劑的時候需要很多的數(shù)據(jù)才能確定缺陷部位，而且無法知道缺陷深度。
3.4紅外熱像檢測技術
(1)紅外熱像檢測技術原理
紅外熱像檢測技術是指當物體遇到紅外輻射的時候，會呈現(xiàn)出一系列的熱像，通過將這些溫度場在物體表面的表現(xiàn)情況顯示在圖片上來觀測出物體存在的缺陷的技術。應用此技術的時候會經(jīng)常涉及到紅外熱像儀。紅外熱像儀器的工作原理是依據(jù)結構體內的一系列性質將紅外輻射能量傳遞并轉換給傳感器，然后對電路進行放大等處理，將結構的溫度表現(xiàn)情況顯示出來。主要應用于道路橋梁檢測中。
(2)使用紅外熱像技術的好處
紅外熱像技術的好處有以下幾點：首先，它具有高效率、靈活、方便易行和高精度等優(yōu)點，它對溫度的分辨率已經(jīng)到達0.1℃，而且不論是動態(tài)還是靜態(tài)，都可以應用此技術。其次，它不需要很長時間就可以對道路橋梁進行檢測和研究，同時又不失其準確度。第三，因為紅外熱像探測儀是針對紅外線而言的，所以當?shù)缆窐蛄旱谋砻鏈囟缺攘銛z氏度高的時候就能應用紅外熱像技術。第四，紅外熱像檢測技術的探測焦距可以從20cm到無窮遠，因此更加適合具有非接觸性及大范圍性無損檢測。
4、道路橋梁檢測技術未來的發(fā)展
隨著科學技術的發(fā)展，道路橋梁檢測技術的未來發(fā)展方向主要體現(xiàn)以下幾點：第一，將實時檢測系統(tǒng)與現(xiàn)代化網(wǎng)絡技術相結合，達到信息網(wǎng)絡共享的目的。第二，為了更準確、方便、快捷地進行數(shù)據(jù)的采集，可以利用無線通信技術來采集數(shù)據(jù)。第三，構建一個完善的自動損傷識別系統(tǒng)，將識別系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和測量系統(tǒng)組合在一起加人到道路橋梁檢測系統(tǒng)，使其能夠自動識別、檢測和反饋，減輕檢測技術人員的工作量，從而更好地掌握道路橋梁信息。第四，根據(jù)道路橋梁的設計、施工、運營等不同階段構建一個完善、準確、可靠的數(shù)據(jù)庫，不斷積累經(jīng)驗從而構建專家系統(tǒng)。
結束語
綜上所述，道路橋梁作為我國重要的交通設施，關系到社會經(jīng)濟發(fā)展的命脈。為了保證橋梁的安全運營，必須經(jīng)常對橋梁結構進行檢測，橋梁結構檢測已成為橋梁結構安全養(yǎng)護和保障正常使用的主要技術手段。
