新型试验检测技术在道路桥梁检测中的应用

王宇，冉林艳

摘 要：做好试验检测有利于综合评估道路桥梁的结构性能、质量风险，及时修复或者维护，以恢复道路桥梁的使用性能。道路桥梁的检测任务多，涉及了多种检测内容，为得到相对完整和准确的检测结果，有必要引入新型试验检测技术，以发挥该技术在检测效率、精度等方面的优势，提高道路桥梁的检测水平。基于此，从道路桥梁的检测内容出发，着重分析了新型试验检测技术，以期为实际工作提供技术指导与借鉴。

关键词：道路桥梁检测；试验检测技术；无损检测

中图分类号：U446                                  文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2024）05-0082-03

0 引言

结合道路桥梁的建设情况、使用年限等做好检测工作，从定量化角度评估路桥性能，可为施工建设、维护保养等提供可靠依据。随着道路桥梁检测工作越来越被重视，在路桥检测中的投入不断增加，产生了很多新型试验检测技术。每种试验检测技术都各有特点，检测过程中有关人员需合理选择试验检测技术，并管控检测过程。

1 道路桥梁试验检测的主要内容

1.1 材料检测

道路桥梁施工建设中的材料种类多、用量大，材料质量对结构性能、使用寿命等的影响较大。在检测道路桥梁时，材料检测为重点。一些早期建成的道路桥梁中的钢筋混凝土材料长时间受自然环境等因素影响，极易出现老化等问题，无法保持良好的力学性能、材料特性，因此需开展基础试验检测。如果道路桥梁中采用从未被检验或推广的新材料，就必须由专人负责新型材料的试验检测。考虑到全面检测的工作量大，可以开展抽样检测。

混凝土材料的固有特性决定了随着路桥使用时间延长，钢筋混凝土材料性能呈下降趋势。为方便后续检验混凝土的性能变化，判断其性能能否与施工要求相一致，相关人员需遵循行业规范制作混凝土试块。如因为特殊原因无法保留混凝土试块，应使用无损检测技术，获取混凝土、钢筋的强度、腐蚀、其他力学性能等参数。

1.2 外观检测

外观检测是检测工作相关人员能通过肉眼、借助工具和仪器检测道路桥梁外观是否存在异常变形等问题。为提高外观检测结果的可用性，有关人员需综合道路桥梁的结构特点，选定检测位置、项目，如裂缝、连接位置等开展对应的检测任务。

不同类型的桥梁，外观检测的重点各有不同，以拱形桥为例，可重点观测桥墩位移、拱圈裂缝、拱顶裂缝的外观变化；对梁结构桥墩，需检测栏杆构件、伸缩缝、桥面压实等特殊位置[1]。专业人员可外通过外观检测发现道路桥梁存在的病害，并寻找病害原因，制定最佳的解决措施。

1.3 内部缺陷检测

道路桥梁的内部缺陷检测难度较大，能及时检出内部缺陷，有利于快速制定修复措施。许多道路桥梁都为钢筋混凝土结构，规范化施工作业下钢筋混凝土结构的稳定性较好，但在一些材料、技术等因素影响下，极易发生孔洞、材料脱落、蜂窝、内部裂缝等缺陷。在这些缺陷中仅有少部分缺陷可经外观检测测出，大部分缺陷还需采用其他的检测方式，如激光、雷达、声波等检测技术。

2 新型试验检测技术的具体类型

2.1 声发检测技术

新型试验检测技术伴随着信息时代而出现和发展，在这些技术中融合了计算机信息相关理论。目前道路桥梁检测中新型试验检测技术的应用范围广、效果好，声发检测技术仅为其中的一种。如道路桥梁被检测位置的受力集中，但因为材料自身的特点，可能导致应力分散，引发结构裂缝，且裂缝沿应力分散方向逐步扩展，此情况对道路桥梁的结构危害较大。选定被检测位置后，有关人员需在该位置规范安装声发器，合理应用声发检测技术。声发器属于一种专业化仪器，在启动后只要有来自该部位的声波，该装置即可自动接收，并分析声波信号的特点，最终确定裂缝类型、扩展方向等，将这些作为修复裂缝的参考[2]。虽声发检测技术下能获取道路桥梁的缺陷信息，但检测时也面临一定的限制，就是声发检测中对环境有严格规定，如环境中存在噪声等干扰，检测结果与实际的偏差较大。

2.2 激光检测技术

激光检测为一种相对典型的无损检测技术，此技术融合了信息技术，检测的自动化水平较高，有关装置可自动接收和处理信息。激光检测有光电反射现象，通过分析电流与激光之间的作用过程及关系，既可直观评估是否有质量问题，也能进一步判定形状、位置、对整体结构的影响等。

为得到相对可靠的检测结果，检测期间相关人员需按照相应的规定配备高性能激光扫描仪，以发挥仪器的性能、功能优势。结合激光类型，一些道路桥梁中采用的是光源激光技术，部分选择的是普通激光技术，两种技术的原理高度一致，但在细节上还存在一定的区别，在实际的工作中需择优选择[3]。

激光可进行远距离传播，但传播过程可能受介质类型等的影响。若道路桥梁存在裂缝缺陷，发出的激光在经过裂缝位置时将无法按照既定的位置传播，并伴随着明显的衍射现象，通过分析衍射过程及相关参数，即可进一步明确与裂缝缺陷相关的信息。

2.3 弯沉检测技术

道路桥梁在投入使用后，受车辆荷载、自然环境等影响，可能发生或大或小的变形现象。如变形在正常范围内，道路桥梁可正常使用，但一旦变形量过大，将给道路桥梁带来较大风险。因此，任何道路桥梁的检测中有关人员都需做好弯沉检测，以判定其是否存在变形现象以及形变大小，以便后续检修、维护和保养。在弯沉检测过程中需借助路面弯沉仪，此设备的专业性较强，有关人员必须遵守操作规范。

其中落锤和贝克曼梁检测法较为常见，后者属静态检测技术，操作流程简单，但在检测过程中难以精准控制接地面积、轮胎压力，检测结果不能反映路面各层次所承受的压力、强度，且必须在道路桥梁无车辆通行的状态下方可检测。前者通过配备弯沉检测仪，检测落锤自由落地对地面的冲击力，据此反映路面弯沉大小，检测过程不影响通车，也不影响道路桥梁的使用状态，结果更为可靠。

2.4 雷达检测技术

雷达技术在很多方面都有相对成功的应用，因为其操作的便捷性、检测的高效性，在许多道路桥梁中均利用了此技术，检测结果能作为质量评估、维修管理的依据。在利用雷达检测测定道路桥梁缺陷时，有关人员需结合实际情况选择高性能、多功能雷达设备。其检测原理如下设备向道路桥梁发射电磁波，再同步接收电磁波，整合电磁波传播过程中的各项数据，以判定道路桥梁是否存在缺陷、缺陷位置等基本情况。正式检测之前检测人员需与技术人员合作，设计控制单元、操作系统，后续通过人工与计算机高度配合来发送指令、控制操作。如道路桥梁中存在质量不达标的情况，电磁波在经过这些位置时将出现一定的传播变化，通过计算机分析电磁波信号的传播过程，即可确定是否有缺陷，并进行定位。

2.5 声波检测技术

声波检测技术可细分为超声波检测与冲击波检测，超声波检测技术具有无损检测特点，能在无破损的情况下检测道路桥梁的缺陷情况，其检测原理为测定超声波在道路桥梁中的传播速度、波形幅度变化。与传统的检测技术相比，超声波检测的操作简单、效率高，检测结果更准确。

声波在物体中的传播较为自由，基本不受外部因素的干扰，适用范围较广。冲击波检测属单面反射检测技术，此技术的便捷性、灵活性较好，当有关人员选定检测位置后，可及时布设检测装置，由该装置进行自动分析。在道路桥梁的裂缝缺陷检测中冲击波检测技术较为常用。超声波检测与冲击波检测技术相对比，后者为单点检测，检测位置的选择对结果的影响较大。

2.6 渗透探伤法

渗透探伤法属于无损检测，利用的是渗透原理，即使道路桥梁内部存在微小缺陷，利用此技术能准确测出。检测时有关人员需先在被测部位表面涂抹一层荧光液体，经毛细作用液体逐步渗透到结构内部的孔隙、裂缝等特殊位置。这些液体还会沿着裂缝扩散到更大范围，在缺陷位置浸透。经过一段时间后，荧光液体能在孔隙中形成荧光反应，借助专业化设备即可全面分析和判定道路桥梁的缺陷情况。综合渗透探伤检测技术的发展及应用情况，此检测技术的效率高、结果准，操作便捷。

2.7 红外成像检测

红外成像技术检测的是道路桥梁的内部结构。当相关人员获取了检测结果后，可准确判定道路桥梁的结构性能。红外成像检测的操作过程简单，主要需配备符合要求的红外成像仪，利用该仪器自动的功能获取图像并进行分析。专业人员只需要分析图像，就可分析在道路桥梁中是否存在缺陷，进一步判定缺陷的形状、位置等。但在利用红外成像检测技术时必须尤其注意，此技术下未直接与路面接触，对内部结构的危害较小，未来需继续推广此技术。

3 案例分析

3.1 工程概况

某斜拉桥工程项目，桥面全长1 205.36 m，宽32.4 m，主桥和引桥均为多跨结构，跨数分别为3跨、9跨。考虑到结构稳定与安全，将主桥设为预应力混凝土双塔双索面结构，引桥上部为40 m预应力简支T梁。

3.2 新型检测技术在工程检测中的实际应用

3.2.1 检测前期准备

此桥梁项目的质量检测中，综合诸多方面的因素，最终选用了无损检测技术。此次检测的目的体现在以下方面：检查斜拉桥外观情况，判定此桥梁是否有肉眼可见的病害，相关人员在实施外观检测后，发现此桥梁有病害，结合病害位置再进一步分析桥梁的承载力大小；总结斜拉桥的变形规律；评估此桥梁的质量情况，判定其是否能继续使用，根据检测结果制定维修加固方案。

考虑到此桥梁工程的结构复杂，在检测过程中的内容多且难度较高。为方便获取相应的检测结果，在现场必须配备多种专业化仪器。在检测混凝土强度时，利用ZC3-A型混凝土回弹仪。此回弹仪的相关参数标准与行业要求相一致，再加上仪器的价格较低，使用灵活，基本能满足检测的实际需求。

为测得斜拉索索力值，在现场需配备JMM-268型索力动测仪。该仪器的智能化程度较高，很多测量环节均能自动实现，可测定钢索与钢丝的拉力值。通过千斤顶和传感器等其他配套设备的相互配合，获得更为完整和准确的检测结果。

3.2.2 混凝土强度检测结果与分析

参考行业规定，为测定本桥梁工程的混凝土强度值，相关人员需利用前期准备的回弹仪测定斜拉桥上部分结构的腹板、横隔板、塔柱等关键部位。总共选择52个构件作为检测对象。考虑到检测精度等要求，再加上此桥梁工程的结构复杂，在现场需选定若干检测构件，将检测结果与质量标准相对比，判定其构件质量是否符合要求。

选择回弹法检测，每一构件上选定5个回弹区域。引桥上部结构中，T梁上选定的待检测构件数量为9个，总共确定10个回弹区域。为促进检测工作的顺利完成，以得到完整且准确的检测结果，每一测区布置同等大小的正方形，测点数量为16个。实际的检测结果显示，主梁混凝土强度大致区间为55.1～59.7 MPa，此数值与设计C55混凝土强度要求大体一致，仅个别数值达不到设计标准。

3.2.3 恒载下索力检测的结果和分析

在桥面无任何活载的情形下利用基频法测试恒载时该桥拉索索力。综合检测过程及结果，确定该桥梁恒载索力分布较为均匀，且呈现相对规律的分布状态。在无任何活载的情况下，基频法检测的灵活度高，操作简单，得到的结果可用于后续的结构修复。

3.2.4 千斤顶压力表测定法索力检测结果分析

当斜拉桥在恒载条件且无任何活载时，为测得索力大小，得到相对准确的结果，有关人员应利用千斤顶压力表进行检测。具体的检测过程中有关人员需根据桥梁结构特点，选定某段的位移、张拉力曲线，在上述工作结束后，有关人员需评估工具锚夹片的内缩及变形等特殊情况，从定量化角度分析在有内缩、变形情况时，OA段伸长量所同步出现的变化。有关人员在现场应严格执行检测规定，观察在各项操作中位移、张拉力曲线的斜率。经过一系列分析，二者的斜率值相对较小，限位板、锚具等机械工具之间有一定缝隙，这种缝隙导致位移超出了正常标准。锚持续压紧的过程中，斜率逐步增大。AB段伸长量实际上为线性弹性形变环节外露拉索的具体长度，其拉力与张拉的拉索力异常小的情况下，锚夹片中的受力点将有一定的位置变化，此状态下BC段曲线斜率异常低。总之，操作过程中的主要需关注荷载的大小变化。综合操作步骤，可以发现，千斤顶压力法影响下索力值与成桥的偏差值较小，利用基频法测量，得到的数值略低于实际值，且在其他因素的影响下，结果波动大。但是，千斤顶压力法的检测难度大，前期投入高，为得到准确的结果，可利用基频法检测，随后修正结果。

4 结束语

试验检测对评估道路桥梁的质量安全具有重要的意义。虽然目前陆续出现了多种新型试验检测技术，但这些技术都有各自的优缺点，有关人员需根据新型试验检测技术的发展现状，继续研究新技术，提高道路桥梁检测的便捷性。

参考文献

[1] 张璠，申铁军.新型筑路材料在公路路面工程的试验检测分析[J].四川建材，2022，48（9）：109-110+113.

[2] 裴云坤.桥梁钢筋混凝土试验检测技术研究[J].运输经理世界，2022（24）：111-113.

[3] 郭仟.新型试验检测技术在道路桥梁检测中的应用[J].新疆有色金属，2022，45（3）：32-33.