摘要:近20年来,我国道路桥梁建设飞速发展的同时,也出现了大批已修建的道路桥梁进入老化期的情况。为了确保道路桥梁结构的运营安全,对道桥检测实行高标准严要求就显得非常重要。就此问题对道路桥梁无损检测技术应用的相关情况进行简要的分析。
关键词:无损检测;道路;桥梁
中图分类号:U4
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)23-0397-02
1无损检测技术的特点
无损检测技术是指在不影响结构或者构建性能的前提下,通过测定某些适当的物理指标来判断结构或者构建某些性能是否发生改变的检测方法。无损检测技术是多学科紧密联系结合的产物,是以现代材料力学和应用物理学发展为理论基础,以现代电子技术和计算机的高速发展作为其测试工具的。
2无损检测技术的应用及存在问题
目前,道桥无损检测技术主要有:光纤传感检测技术,超声波检测技术和探地雷达检测技术。这三种方法虽然都是高新技术的运用,但仍是有各自的应用范围和优缺点。
2.1光纤传感检测技术
光纤传感检测技术的原理是利用光纤对某些特定的物理量敏感的特性,将外界物理量转换为可以直接测量的光信号的检测技术。在我国,光纤技术经过30多年的飞速发展已经有了很大的进步,并应用于国防军事,航天航空,工矿企业,能源环保,生物医药等多个领域。光纤传感检测技术应用于桥梁检测中,可以实现对桥梁钢索的索力及预应力连续混凝土梁内部应力,应变特性的测量和监测,构成所谓的光纤智能桥梁。
我国从上个世纪的90年代开始对光纤传感技术的应用进行研究。同济大学,重庆大学和哈尔滨工程大学已经对光纤传感器在桥梁检测中的应用进行了理论研究,并且在实际的检测应用中取得了较好的效果。重庆大学将其在这方面的研究成果应用在了重庆槽坊立交桥的长期在线动态远程健康监测中,这就充分证明了理论原理的可行性,同时也给桥梁健康监测和安全评价注入了新的活力。
与传统的传感器相比,光纤传感器受到环境的限制更小些,绝缘性好耐高压耐腐蚀,能在易燃易爆的环境下可靠运行,不对被测对象产生影响;另外,体积小,重量轻,可做成任意形状的传感器阵列;并且,精度高,实用性强。但是昂贵的价格使该项技术的广泛推广变得比较困难。
2.2超声波检测技术
超声波检测技术检测梁中的空隙位置是基于瞬间应力波的原理的,用一种短促的机械撞击(用小钢球敲击混凝土表面)产生低频应力波,传导至结构内部,再由断裂面或者界面发射回来,以反射波的形态来进行判断。其特点是利用来自冲击面,断裂面及其它面的多种波来产生瞬间共振,可以用来测定结构的完整性或者裂痕的位置,记录下来的信号(时间——频率曲线)可以进一步提供有关空隙位置的相关信息。
超声波可以应用于桥梁的综合检测和维修,对桥梁的梁,板以及桩等结构进行检测,确定管道中是否存在空隙,并及时进行修补和灌浆。但是,该项检测技术还是有需要改进的地方的。比如当管道相交或者相邻时,管道中有蜂窝体,水或者部分空气时,以及对采用其他材料的管道等,这些对检测结构都是有影响的。另外,该项技术在检测道路路基的密实性等问题上还有待于进一步研究。
2.3探地雷达检测技术
探地雷达是利用高频电磁脉冲波(10-1000MKZ或者更高)以宽频带短脉冲的形式由发射天线送入地下,该雷达买车车在地下传播过程中遇到不同电性介质交界面时,部分雷达波的能量被反射回地面之后被接收天线接收。其特点是能够精确测定缺陷区的形状,大小和深度;节省劳力,操作方便,速度快;能在大范围内检测;不受周围环境影响。探地雷达探测的是来自于地下介质交界面的反射波,通过探地雷达记录的反射波到达地面的时间和反射波的波幅来研究地下介质的分布,以其特有的高分辨率在浅层或者超浅层探测中有着及其广阔的应用。
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,基层厚度以及高含水的检测,挡土墙病害检测等。还可以根据探地雷达的特性将其运用到道路材质,裂缝,湿度和桥梁的结构检测上面。但是,这对于雷达的性能和检测分析人员有着很高的要求。因此,分析人员必须要具备大量的实测数据和丰富的工程实践经验。虽然探地雷达在道路和桥梁结构的检测方面有着广阔的前景,但是其价格通常也是比较昂贵的。
3促进和改善道路桥梁无损检测的思路和对策
3.1依靠现代科技对行业检测技术进行突破
通过上面的分析,我们不难发现一个共同点就是这些检测技术大多首先是从国外引进的,因此其价格通常会比较高,要想在国内大范围的推广使用还是有一定难度的。因此,为了克服这一缺陷我们必须在掌握该类检测技术的同时尽可能地根据我国国情进行技术创新研究,使我国的检测技术有新的突破和成绩。
3.2促进行业检测设备的研究和开发
虽然我国的检测技术也在不断向前发展,某些领域也取得了相应的一些成就。然而,我们所使用的检测技术对于国外技术仍然有很强的依赖性,很难形成适合我国建设工程特征的检测技术和检测设备。因此,在今后的研究中我们需要强调的是:研究人员不仅需要从原理上掌握检测技术,更要从制作工艺,产品开发等方面着手研制高性能,低价格的检测技术产品以满足国内市场的需求,从而使这些现代的检测技术在国内得到广泛的应用。
3.3完善行业检测的内容
道路工程本身是由点,线,面所组成的呈带状分布的系统工程,涉及的内容相对比较多,范围也比较广泛,主要有路基,路面,桥涵和隧道等多种结构。上述检测技术仅仅是在道桥检测工程中的小范围应用,还有许多新的检测技术有待于开发研究,同时使开发的产品可以运用在道桥工程领域的不同方面。比如可以利用检测设备对桥梁的桥面,混凝土桥梁及钢桥等结构,桥梁的下部结构,道路路基路面,挡土墙以及桥梁的地基基础等结构进行检测。这不仅会使行业的检测技术领域得到发展,而且使行业检测技术在内容上得到完善和补充。
3.4加强行业队伍的建设
道桥检测是对道桥原型结构或者桥梁模型结构直接进行的科学检测工作,它包括检测设备,现场检测,分析整理等一系列工作内容,它对行业队伍的专业技术素质要求是比较高的。另外,我国之前一直注重建设,对行业检测和加固等方面的发展进程相对迟缓。因此,为促进我国行业检测技术水平的提高,很有必要加强行业检测队伍的建设,如高校开设行业检测专业,对从事行业检测的技术人员时常进行专业技术的培训等。另外,相应的建立行业检测技术规范以及检测技术评定标准等,都是有利于我国行业检测队伍不断走向标准化和规范化的。
4道桥无损检测技术的发展前景
无损检测技术在道路桥梁工程中的应用和其它技术一样是需要进行研究,开发和利用的。因此对于道桥工程无损检测技术的研究开发应用是一个较新的领域,需要我们在其应用领域中不断开拓,解决许多急待解决的问题。这些问题主要表现在以下几个方面:一.路线横断面设计中土石方比例以及挡土墙埋至深度的确定检测技术的研究和开发;二.利用探地雷达在路线勘测设计以及挡土墙埋至深度的确定检测技术的研究和开发;三.利用远红外线成像检测道桥结构的损伤识别;四.运用全球定位系统(GPS)测量桥梁变形,应用TRIP钢传感器对桥梁超载进行测量和监测等;五.利用强迫振动响应法定量评估桥梁下部结构,用激光振动计测量斜拉索索力以及量化的无损检测;六.用微波技术对疲劳裂纹进行探测和定量分析等;七.利用超声波检测路面路基密实度及其平整度等。
无损检测技术随着科学技术的发展而发展,是先进科学技术的结晶。无损检测技术促进了工业以及整个经济的发展,从某种意义上来讲,无损检测技术可以作为衡量一个国家工业和经济的发展程度,可以作为科学技术发展水平高低的标志之一。同时,无损检测技术是一门多学科综合的应用技术,是建立在基础学科之上的。只有从基础理论中不断吸收养分,才能不断完善和发展。我们应当将基础理论与工程实践有机的结合起来,建立起理论研究与工程应用联系的桥梁,完善现有方法的同时开辟新的途径。
参考文献
[1]李颖.桥梁结无损检测与研究发展[J].中外公路,2009,(1).
[2]潘理.桥梁检测技术研究[J].山西建筑,2010,(8).