基于无损检测技术的桥梁检测与损伤评估

罗 利

(广东交科检测有限公司，广东 广州 510550)

0 前 言

随着我国道路桥梁、房屋建设的飞速发展，愈来愈多的新型工艺技术和建筑材料被大量引进于建筑作业之中。就桥梁工程而言，由于其服役期间将受到车辆荷载等的反复作用，易于使得各类桥梁迅速进入老化期，为使得其满足服役过程中的工程安全性要求，需针对其进行有效的质量检测[1-5]。目前，已有许多学者针对该问题进行了详细研究，高怀志等[6]针对桥梁结构检测和评估技术及其应用现状进行了简要分析，并针对目前所存在相关问题给出了应对措施；李建波等[7]从公路桥梁检测的角度出发，对桥梁检测中荷载试验应用状况进行了完备阐述，并以此为基础，提出了桥梁结构损伤状态评估办法；戴松等[8]则结合具体实际工程案例，对钢筋混凝土桥梁的检测过程以及其灾害评估进行了详细论述；余加勇等[9]从智能检测技术角度出发，对现有桥梁工程中的智能检测技术做了简要分析，并着重阐述了测量机器人在桥梁检测中的应用方式和应用前景；王晋耀等[10]则着重论述了光纤维传感器技术在实际桥梁结构损伤检测中的应用范围和前景。

基于以上论述，本研究以无损检测技术为依托，针对其在桥梁工程的应用和发展前景作出简要论述，并在此技术上，针对其损伤评估方式作出简要总结，研究成果对桥梁工程检测效果的提升具有一定程度的指导意义。

1 无损检测技术在桥梁检测中的应用

1.1 超声波检测

超声波检测技术着重通过低频率应力波的反射对桥梁结构内部缺陷进行检测，其原理如图1所示。该技术可有效地确定桥梁结构之中缺陷的具体位置，除此之外，由于其原理相对而言较为简单，操作性较易，因此，其检测效率相对较高。除上述所存在的显著优势外，超声波检测技术亦存在诸多不可忽视的缺点，一般而言，由于该技术具有较为敏感的信息检测能力，因此，其检测结果十分容易受到外部因素干扰，进一步使得其检测精度降低，从整体上影响检测结果的准备性。

图1 超声波检测原理

1.2 光纤传感检测

光纤传感检测技术一般利用光纤对桥梁结构中所存在的缺陷进行检测和传送，通过将其结构特点直接转换为光信号并进行直接传送，可以十分直观地对桥梁结构进行检测。相比较于一般检测技术而言，该技术具有较多优势，其在作业过程中，具有较强的抗干扰能力，除此之外，由于传感器自身的特点，其具有抵抗外部高应力以及高腐蚀性的能力，在恶劣检测环境之中，仍可取得精度相对较高的检测结果。除此之外，在实际操作过程中，由于所采用的传感器具有质轻且体积小等特点，其实用性能较好，但由于其制造成本较高，因而其应用仍不够宽泛。

1.3 探地雷达检测

探地雷达检测是采用电磁脉冲波作为检测手段对桥梁结构特征进行检测分析的一种方法，其检测精度相对而言较好，并能对特定位置的裂缝信息进行定量化表征，可有效地获取检测点缺陷的形状以及大小等具体信息。除此之外，其操作较为简便，可认为该方法检测效率较高，并且其抗干扰程度较好，在实际作业过程中，由于其技术优势的存在，可使得检测资源消耗大幅度降低。一般而言，其主要应用于桥梁缺陷检测、道路桥梁的含水情况测定、密实程度测定以及其厚度测定。就目前发展趋势而言，由于该检测方法具有高分辨率、高抗干扰能力以及低资源消耗等特点，其应用范围十分广泛。

1.4 无损伤检测技术发展趋势

近年来，无损伤检测技术已经得到飞速发展，并已逐步应用到桥梁工程的质量安全检测之中，且取得了较好的效果。与此同时，其亦存在诸多不足，为解决其所存在的问题，使得其能得到进一步完善和发展，目前已从多个方面着手对无损检测技术进行改进，主要分为以下方面：①在实际无损检测的过程中，仅可初步对结构内部进行定性化表征，难以实现其三维可视化定量化分析，因此，在无损检测技术后续发展过程中，其精度的提升以及三维可视化技术仍有待进一步发展；②通常而言，在针对某一特定桥梁结构进行检测过程中，其检测识别时间相对较长，并将同时耗费大量的人力、物力资源，针对该问题，实现长期远程检测可作为一种有效解决手段；③一般而言，针对桥梁工程进行检测作业往往在其服役后期进行，基于此，有必要将损伤检测进一步引入到桥梁设计以及施工过程中，以确保其工程质量以及工程安全性的提升；④由于检测方式和相关理论自身的限制，使得现有无损检测技术识别精度较大且其复现性较差，因此，在此技术上，应当从现有技术出发，对其检测理论、检测设备以及检测方法进行全方位更新。

2 损伤评估方式

2.1 结构表观及材料检测评估

采用各类别方式对桥梁结构进行检测后，需进一步利用检测结果对其进行评估处理，在整个评估体系中，需从两个方面对整体桥梁结构损伤特征进行评价。首先，应着重对其结构以及构件表观特征进行评定，主要应侧重于其表观构件尺寸、施工质量以及裂缝发育情况等是否达到预期要求，桥梁结构表观裂隙对其结构性能影响不容忽视，如图2所示，因此，需着重进行检测。除此之外，不当依据相关规定对其结构表观进行质量等级进行定量化表征。除此之外，还应当针对其建筑所用材料进行质量检测评估，除测定其质量等级是否符合预期标准外，还应当对其进行微观损伤检测，针对钢筋混凝土类桥梁而言，应对其所使用混凝土材料以及所采用钢筋质量等级、耐久性特征等基础力学指标进行测定，后应对其微观结构特征进行进一步细致的测定。

图2 桥台裂缝

2.2 特征结构性参数评估

经由上述表观及材料检测评估后，需着重对其构件内部缺陷发育情况进行评定，应着重对其裂隙发展位置、大小以及形状进行定量化测定。在此基础上，进一步利用数值试验方法对桥梁整体结构预期发展状况进行评定。首先，需依据桥梁实际情况进行数值模型构建，并应当引入相关可表征桥梁结构损伤的本构模型，对其不同工况条件下桥梁结构损伤情况进行计算，以此获取其相关损伤信息，进一步以数值计算结果作为特征结构性参数对桥梁整体结构进行进一步评定。

3 结 语

桥梁检测问题是桥梁工程中安全性和健康状况评估的一个重要问题，为进一步提升桥梁检测效果，本文以无损检测技术为依托，对其在桥梁工程的应用现状和前景作出简要分析，研究结果对桥梁工程安全评估具有一定的指导意义。桥梁检测问题是桥梁工程中安全性和健康状况评估的一个重要问题，为进一步提升桥梁检测效果，本文以无损检测技术为依托，对其在桥梁工程的应用现状和前景作出简要分析，并在此基础上，着重针对其损伤评估类别和方式进行阐述，认为需从两个层次对最终桥梁结构损伤情况进行评估，研究结果对桥梁工程安全评估具有一定的指导意义。

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