桥梁无损检测技术综述

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

一、引言

桥梁工程作为国民经济发展的基础设施，在我国从上世纪80年代开始取得了长足的发展和进步。作为基础设施建设的有一部分，桥梁在我国道路交通的发展中，占据了不可替代的重要位置，为我国经济的发展做出了巨大的贡献。在新形势下，随着科技的进步和经济的发展，城市人口急剧膨胀的同时，对于快速、方便的城市间以及城市内的道路交通网络提出了越来越高的要求，而我国虽然幅员辽阔，地域宽广，但是可利用的耕地却是不足十分之一。在这种背景下，对于桥梁的无损检测技术就提出了越来越高的要求。

混凝土无损检测技术的发展为桥梁检测技术的发展提供了可靠的理论支撑。无损检测技术是指在不影响桥梁材料和结构性能的前提下,通过测定桥梁的内部结构和外部特征的变化来判断桥梁材料性能和结构强度来判断工作状况的检测方法[1]。

二、桥梁无损检测技术的发展

桥梁无损检测技术，通常是指在不影响桥梁结构及其构件性能的前提条件下，通过测定桥梁工程的某些物理量，以此判断其结构和构件性能的检测方法[2]。桥梁无损检测技术是和混凝土无损检测技术密不可分的。

超声波仪器和回弹仪是由我国在1950年开始，从瑞士、英国等欧洲国家引进而来的，通过对国内一些工程实际的结合，做了一定的研究工作；到了1960以后，各种不同型号的超声波测定仪器由我国工程技术人员研制出来，并在实际工程实践中做了广泛的应用[3]；我国的无损检测技术是在1980年以后才有了相对成熟的发展，相应的一些研究成果不断公之于世，在超声波法和回弹法这些较早的检测技术外，1990年以后，雷达探测理论、CT红外成像检测理论和冲击回波检测方法相应取得了一定的进展并在各国广泛应用于实际工程检测中。

三、无损检测常用方法

(一)回弹法。回弹法是通过测定混凝土表面硬度，从而推定混凝土强度的一种测定方法。带有弹簧的回弹锤敲击桥梁结构物的表面后，会有一个相应的回弹距离，回弹值就是通过测定回弹锤的回弹距离，结合相应的经验公式而计算出来的。回弹值的大小与回弹锤的回弹能量有关，虽然这种关系没有一个确定的数学关系，但是通过一些经验公式是可以推导出桥梁混凝土构件的内部强度的[4]。

(二)冲击回波法。冲击回波法是美国康奈尔大学和美国国家标准与技术研究院在1985年左右第一次提出，其主要目的是通过无损评价的方法确定砌体结构的强度，这种技术在后来被认定为一种全新的技术方法[5]。这种方法在基桩的缺陷检测中得到了较好的应用。

(三)超声波法。超声波作为一种机械波，遵从机械波的一般物理性质，通过超声仪激发超声波传人混凝土介质中，接收探头接收通过混凝土传来的超声波信号，进而可以测出超声波在传播过程中所需时间和经历的距离，进而可以推导出超声波的传播速度在混凝土中的大小[6]。混凝土构件的密实度直接影响超声波在其中的传播速度，现有理论已经证明混凝土构件的密实度和其强度有一定的关系。

在工程实践中，超声波法的影响因子比较复杂，需要修正这些影响因子才能得到较好的测量结果，所以超声波法能否广泛应用到工程中，需要研究人员对影响测量结果的各种因子进行大量的研究，通过数据的修正，使得超声法的应用更为完善。

(四)超声回弹综合法。超声回弹综合法是同时利用超声仪和回弹仪，通过在同一测点进行测量，得到超声波在该处混凝土构件的传播时间和此处回弹锤的回弹距离，利用已建立好的测量混凝土强度的关系曲线来得到该处混凝土的强度[7]。

(五)钻芯法。钻芯法是指通过电钻机械深入混凝土内部得到检测试样，通过对试样的检测获得对混凝土整个结构强度的和内部缺陷的评价结果[8]。

这种检测方式能够直接地反应混凝土内部的强度，所以相比较其他方法，这种检测方法的可靠性和准确性更加值得信赖。采取这种方法要在取样上更加具有代表性，尽量避免多次采样。

(六)拔出法。拔出法是指在工程建设期就在混凝土构件中预埋锚固件，通过可以测量拔出力的仪器将锚固件拔出，拔出力与混凝土强度之间的关系可以先通过实验确定，然后通过测出的拔出力大小来判断混凝土的强度，这种检测方法虽然没有钻芯法对混凝土构件的损害大，但也会造成轻微的结构伤害[9]。

拔出法可以分为两种，一种是预埋置法，另一种是后装配法[10]。预埋置法需要在混凝土硬化前就做好实验计划，所以应用受到限制。但后装配法就不用考虑以上问题，只要在装配的时候不要触碰到钢筋，无论新旧混凝土构件都可使用这种方法对结构物进行检测[11]。

四、桥梁无损检测技术应用前景

一带一路的逐步推进对于各国的基础设施的发展都是一次千载难逢的好机会，在新形势下，工程界特别是桥梁工程对于新结构、新材料提出了越来越高的要求，同时对于事关工程建设质量控制的无损检测技术，社会也给予较高关注和期望。工程界对于计算机的计算能力和软件应用的模拟能力也提出了越来越高的要求。大型有限元软件的发展对于模拟混凝土构件的结构损伤机理越来越精确，以及GIS、GPS等技术的发展，对于桥梁安全检测的发展起到了很大的促进作用，其检测结果可视化、动态化呈现出来是将来无损检测技术的主要发展方向。电子技术的发展促进了检测设备的测量精度的提高，检测设备的智能化水平越来越高，能够进行大量数据信息的快速处理和分析，测量精度和水平会有一个较大的提高。