无损检测技术在道桥中的应用研究

1、无损检测技术在道桥中的应用研究 无损检测技术在道桥中的应用研究 【摘要】文章首先阐述了桥梁无损检测技术的内涵，然后分析了无损检测技术的应用与存在的问题，最后对桥梁无损检测的主要方法进行了探讨。 【关键词】无损检测，道桥，应用 中图分类号：K928文献标识码： A 一、前言 近年来，我国无损检测技术虽然取得了飞速开展，但依然存在一些问题和缺乏需要改良，在建设社会主义和谐社会的新时期，加强对无损检测技术在道桥中的应用研究，对确保桥梁工程的质量有着重要意义。 二、桥梁无损检测技术的内涵 随着桥梁技术的飞速开展,对既有结构损伤的评定,已越来越依赖于仪器对结构进行检测为手段。作为一种检测技术,无损检测主

2、要用于结构平安直接有关的宏观力学性能及宏观缺陷的测试方面。无损检测技术在桥梁检测中的应用十分广泛,总体上可以概括为基于整体的结构状况识别和基于局部的构件损伤识别。桥梁是一个由多种材料,不同结构组合而成的大型综合系统,系统各个成分的重要性、应力状态、易损性不一,刚度、动力特性也相差甚远,所以造成桥梁检测的范围十分广泛、复杂,如何对如此众多的检测工程进行合理分类,是值得研究的问题。对此,一些学者已经进行了大量有益的研究和探索,提出了神经网络法、层次分析法等作为分类标准进行探讨。识别桥梁的损伤,我们应该关注的是对结构功能产生严重影响的那些损伤,从这一意义出发,将桥梁的损伤归结为材料损伤和结构受力损伤

3、两大主要的损伤形式是适宜的。钢筋和混凝土是目前桥梁工程中最主要的两种结构材料,桥梁的工作性质和受力状况决定了桥梁的损伤形成和开展,反映到材料方面那么主要表现为疲劳损伤和钢筋锈蚀。 三、无损检测技术的应用与存在的问题 1光纤传感器检测技术 光纤对一些特定的物理量具有一定的敏感性，光纤传感检测技术就是利用这一特性，对外界物理量进行转换，使其成为能够直接通过仪器测量到的光信号，到达收集状态指标的目标。在桥梁检测中使用光纤传感检测技术，能够使自动化监测桥梁索力的工作得以实现；实现连续测量、监测预应力连续混凝土梁内部的应变特性和应力变化。但是，虽然光纤无损检测技术有其独特的优越性能，能对桥梁进行健康诊断

4、，在桥梁检测中的应用形势比拟乐观。但是，针对我国现阶段国情目前还难以推广，原因是其价格高昂，适用性有限。 2超声波检测技术 利用超声波检测结构物中的空隙位置是基于瞬间应力波的原理。即用一种短促的机械撞击产生低频应力波，传导至结构内部，如遇到均一介质，波速将不会发生变化，如遇到断裂面或不同介质临界面将会反射回来，反射波的形态来进行判断。来自冲击面、断裂面以及其他界面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鉴定，也可以对桥的梁、板以及桩等结构物进行单一检测,以确定砼内部是否存在空隙，可以对结构完整

5、性、平安性进行一个较为直观的判断。然而该项检测技术由于自身机理的原因，也存在许多有待改良和完善的地方：管道相交或相邻时对检测结果的影响；管道中有蜂窝体、水或局部空气时对结果的影响；采用其他材料的管道对检测结果的影响；该项检测技术在检测道路路基密实性等问题还有待进一步的研究。 3、探地雷达检测技术 探地雷达在道路中具体应用主要是对道路面层厚度检测、道路基层密实性、基层厚度及高含水的检测以及挡土墙病害检测等。还可根据探地雷达的特性，将其运用于道路材质、裂缝、湿度，以及桥梁的结构检测等，但是这对于雷达的性能和检测分析人员提出了很高的要求，必须具备大量实测数据和丰富的工程实践才能较为准确根据波形判断相

6、关结构层构成、变异等工程参数。虽然探地雷达在道路以及桥梁结构的检测方面具有广阔前景，但其价格一般比拟昂贵、检测人员水平要求较高，这项技术有待于进一步研究推广。 四、桥梁无损检测的主要方法 1机敏混凝土测试方法 机敏混凝土是指在混凝土中掺入短切碳纤维或纳米粒子,从而使混凝土同时具有压敏特性和良好的力学性能。机敏混凝土的压敏特性是指机敏混凝土电阻随压应变或压应力变化而变化的特性,通过测量机敏混凝土的电阻变化,就可预测混凝土的应变或应力。利用机敏混凝土的压敏特性,可以开展机敏混凝土应力-应变传感器。机敏混凝土具有较高的强度和较大的变形能力,因此,机敏混凝土既可以作为传感器埋在混凝土桥梁和隧道结构中,

7、监测结构的受力状态,也可以作为结构材料制作桥梁和隧道的结构构件。机敏混凝土具有自感知、自适应以及自修复等3个特性,不过目前桥梁工程中智能混凝土的实际研究还主要以自感知以及自适应的为主,对于结构的修复特点将是以后研究工作的重点和难点。目前机敏混凝土在实际桥梁中商业应用较少,主要以科研为主。 2电化学测试法 电化学测试法是根据混凝土中钢筋锈蚀的电化学反响所引起的电化学变化来评价钢筋的锈蚀状况。目前有使用“参比电极的“半电池电位法,通过电阻以及混凝土碳化深度来综合评判桥梁结构的锈蚀状况。当前钢筋混凝土结构耐久性是全世界关注的热点。大量的老建筑物特别是处于露天环境的桥梁、港口、水工建筑、房屋建筑等在使

8、用几年后,由于建造时混凝土不够密实,加上使用过程荷载等因素作用使混凝土外表出现细小裂缝导致混凝土碳化速度大幅度增加,碱性降低,当碳化深度到达保护层厚度时,钢筋锈蚀的可能性增大。根底设施腐蚀损失,在总腐蚀损伤上占很大比重,特别是以桥梁为代表的钢筋混凝土根底设施的腐蚀破坏。 3动力测试方法 动力测试法就是通过测量桥梁的振动信号,提取与桥梁特性有关的特征参数,利用其对桥梁的整体和局部结构进行评估,得到桥梁的实际工作状态的方法。动力测试方法具有简便、快速、无损、测试数据的获取条件与工作条件相近等特点,但是结构动力参数直接用于桥梁承载力定量鉴定还不太成熟,研究成果多集中于室内模型试验或理论分析,距实用还

9、有一段距离。动力测试方法中含有丰富的测试技术、信号处理等内容,主要有冲击回波法、模态参数法等多种检测方法,通过对桥梁振动的监测,可以了解在外力作用下桥梁振幅的大小,以便根据结构响应来控制车流量等活荷载。另外通过对结构响应的测试,可以得到结构的自振特性,包括模态频率、模态振型、模态阻尼等参数,这些参数可以作为桥梁的“指纹信息,长期的观测,通过这些“指纹信息变化,可以了解结构平安状况的变化。 4完善行业检测的内容 道路工程本身由点、线、面所组成，呈带状分布的系统工程，涉及内容比拟多范围广，主要有路基路面、桥涵、隧道等多种结构物，上述提到的无损检测技术仅仅是在路桥检测小范围内的运用，还有许多新的检测技术有待研究开发，并运用在道桥工程领域的不同方面，如可利用检测设备对钢箱梁锚固构件探伤、下部结构墩柱、桥台砼完整性、路基挡土墙、台后填土密实性以及桥梁根底等结构，对有关道桥工程多方面地进行全方位的检测，不仅使行业的检测技术领域得到开展，而且使行业检测的内容也得以完整与补充。 五、结束语 无损检测技术至关重要，因此，在道桥工程的后续开展中，要不断提高管理人员素质，加强对无损检测技术在道桥中应用的重视，