无损检测技术在公路桥梁中的应用

摘要：近年来，我国道桥工程的大力兴建，无论是对便捷公众出行，还是推动经济发展，均起到了积极的促进作用。但随着交通荷载的加重，使用年限的延长，其损伤、病害问题日益凸显，这就需要我们借助先进的无损检测技术加以检测，以此做到及时发现、及时处理。对此，本文从无损检测技术内涵出发，就其在公路桥梁中的应用进行了探讨。

关键词：无损检测技术；公路桥梁；应用

众所周知，公路桥梁经长期负荷运载和风吹日晒雨淋，不可避免的会出现一些病变和损伤，若不加以及时处理，便会对其结构稳定性构成威胁，而传统的检测难方法难以全面而正确的反映公路桥梁健康状况，故无损检测技术凭借其直观、快速的显著优势为公路桥梁检修维护提供了可靠指导，故得以广泛应用，下面就其在公路桥梁中的应用加以重点探讨。

一、无损检测技术内涵

无损检测技术简称NDT，主要是以应用物理学和材料力学为理论基础，以现代计算机、电子技术为手段，在不影响构件性能和结构稳定性的基础上，对某些特定的物理指标进行测定，以此判断其是否发生了变化[1]。与传统方法相比，其其关键优势在于不会对结构或构件造成损伤，且摆脱了传统检测方法低效率、低精度等缺陷。

常见的无损检测技术有声发射、红外检测、X射线检测、超声检测、回波检测、振动试验等。若在公路桥梁结构检测中引入该技术，可快速、直观的将公路桥梁内部结构状态呈现出来，如记录桥梁支座位置的声发射，可以了解裂纹的扩展信息，或者借助声传播检测公路桥梁长护栏处的腐蚀程度等，以此为后续的维修、改造等提供重要信息，进而提高公路桥梁结构的安全性。

二、无损检测技术在公路桥梁中的应用

1.射线探伤无损检测技术

射线探伤检测法多见于交通开放的公路桥梁，即在桥梁混凝土构件后放置底片，然后对其发射x或γ射线，以此在敏感底片中形成含有空洞的图像，进而对钢筋断裂位置和混凝土空洞程度作出正确判断。相对而言，该技术不仅可以获取缺陷形状、大小等准确信息，而且所需人员少，但应以探射源能够穿透厚截面为基本前提，因为若截面过厚，或为钢筋与管道交错位置，此时获取的图片就难以有说服力；同时因射线对人体具有一定的危害，因此应采取严格而到位的安全防护措施，虽然x射线可自动关闭，安全性较好，但γ射线源必须被置于带护套的盒子中，以免造成不必要的伤害。总之，对于通道便捷的公路桥梁来说，射线探伤不失为一种适用性强的无损检验技术。

2.GPR无损检测技术

与射线探伤无损检测技术相比，GPR（探地雷达）无损检测技术具有更高的安全性，而且在很多公路桥梁通道条件恶劣、不允许有损伤的内部结构等情况下均具有良好的适用性。具体而言，GPR的工作原理是指让传感器以一定的速度穿过结构表面，然后借助接收器用于接收来自材料表面和结构内部的反射信号（见图1），因材料具有不同的介电常数，故无线脉冲的传播用时会因埋藏特征或层厚影响而出现差异，在实际应用中一般将天线频率控制在100-1500MHz之间[2]。由于该技术能够快速有效的绘制剥离和空洞程度，从而精确测定结构缺陷的大小、性状和深度，且省时省力、操作便捷，加之覆盖面广，所以不仅被用于检测公路面层厚度、基层厚度、密实性、道桥隐患等，也在公路裂缝、材质、桥梁结构中有所应用，其中金属管道、钢筋、加固区等定位效用最为显著。

但GPR也有一定的局限性，如既无法在潮湿环境中正常工作，也难以在0℃以下的环境中彰显效用，且无法穿过金属空洞，故对处于突出状态的小尺寸不敏感。此外，更需要操作人员具备丰富的工程经验和大量的实测数据，以及较高的成本费用，故有待深入研究和推广应用。

3.回声波无损检测技术

回声波无损检测技术在公路桥梁检测中也较为常用，即对结构施加一个短而持续的作用以产生应力波，然后经结构由外表面和缺陷予以反射，若声阻力有所差异，应力波则会以不同的速率进行传播，并被在表面移置的传感器将其频率和振幅记录下来，用于判断空洞信息，其中最小的侧向空洞尺寸是空洞检测的重要指标，故常用于检测塑料管道、金属管道中空洞的位置、深度、单元厚度以及与加固区的距离等，而且安全性较高。

如在对后张混凝土梁进行无损检测时，考虑到若管道灌浆过程中产生了孔洞，无论大小，均会为钢筋腐蚀、结构强度等构成威胁，为验证回声波法探测孔洞的实际效果，在此选取了几根横梁作为试验对象（其缺陷信息已知），并根据分辨率确定了直径等于10mm的球轴承，以及穿透深度和所需波长；然后借助传感器对混凝土的频率进行探测，结果发现，fT（初始峰值）从普通混凝土频率值4.9开始变动，在频率最高处产生了一个峰值，从而可以判断其为中空管道；随后就上部为灌浆、下部为空管的横梁进行了探测，发现也可以根据频率变动定位灌注管道的位置[3]。故即使管道为塑料材质，也可借助回声波无损检验技术对其完全灌注和中空状态进行辨别。

4.超声波无损检测技术

就当下而言，超声波检测法可以是说应用最为广泛的无损检测技术，虽然超声波频率在人耳的识别范围外，但其传输过程也具有一定的规律，其在道路桥梁中的应用主要是通过向介质发射超声波，然后基于对反射波的接收和参数分析，准确判断结构内部的损伤情况。具体来说，是将传感器设置在材料介质的不同位置，然后根据其在特定范围内的传播时间计算波速，此时既可以结合介质参数测定材料的抗压强度、弹性模量、抗折强度等，也可以用于检测内部结构或材料介质的缺陷。因其经济合理，操作简单，便于检测，故常用于路面检测，如假设路面结构固体介质无限大，那么可根据公式 计算其波速，其中E（MPa）为弹性模量，ρ（kg/cm?）为材料密度，μ为泊松比[4]。

此外，激光检测可用于路面和路基的距离、弯沉、纹理深度等的测定，光纤传感可用于混凝土应变特性、梁内应力以及桥梁钢索索力等的检测；频谱分析可用于路面分层介质均匀度、厚度、层间接触等的检测。

5.无损检测技术发展趋势

无损检测技术在公路桥梁中的应用不仅促进了自身的不断进步，也催生了诸多无损检测仪器设备，如弯沉测试仪、射线透视检测仪、涡流检测仪、断面测试仪等，已在公路桥梁无损检测中彰显了一定的效用。但鉴于当下无损检测技术的局限性，还需加大研究力度予以改进和完善，如综合法逐渐诞生，而且道路桥梁面板检测、全桥变形和超载测量、疲劳裂纹探测、锈蚀探测等技术也处于研究阶段。相信在科技力量的推动下，无损检测技术会日趋成熟，性能更加可靠，使用范围更为广泛，并在公路桥梁检测中的作用日益凸显。概括的讲，随着脉冲回拨技术、波形接收信号分析、现代电子技术以及高灵敏传感系统等的不断发展，无损检测技术会朝着智能化、多元化、自动化方向发展，而无损检测仪器也会趋于小型化、专用化、集约化、一体化。

结束语

无损检测技术为公路桥梁检修和维护提供了有力支持，如GPR、回声波、光纤传感、射线探伤等检测技术已在具体实践中发挥了各自的效用。但公路桥梁检测是一项系统而复杂的工作，且现有的无损检测技术也具有一定的局限性，故需要我们深入研究，协调配合，以此促进无损检测技术健康发展，从而更好的服务于公路桥梁检修。

参考文献：

[1] 王仁健，张小草.无损检测技术在道路桥梁中的应用[J].道路工程，2012（13）.

[2] 曾国强.无损检测技术在公路桥梁中的应用[J].江西建材，2012（09）.

[3] 王山.公路桥梁无损检测技术的应用探讨[J].中国新技术新产品，2011（25）.

[4] 景运峰.公路桥梁无损检测技术及应用[J].山西建筑，2013（18）.