桥梁无损检测关键技术的分析及展望|无损检测属于什么行业

　　 【摘要】当前桥梁设施的安全问题已成为社会关注的热点,无损检测技术的发展为桥梁结构安全监测提供了有效的技术手段。本文对桥梁无损检测的关键技术进行了简单的分析，并对未来的发展方向进行了展望。
　　【关键词】桥梁无损检测关键技术分析展望
　　中图分类号：K928文献标识码： A 文章编号：
　　无损检测技术，也就是非破坏性检测，是在保证待测物质的状态、化学性质等不被破坏的前提下，对待测物进行有关的内容、性质或成分等物理、化学情报进行检查的方法。随着计算机技术以及自动化水平的提高，无损检测技术以其快速、直观及可以显示道桥内部状态的检测设备和技术手段，在道路桥梁检测中得到了广泛应用。它对路面设计的改善以及道桥无损检测技术探究的开展有着重要意义，能够提高道路桥梁的建设、管理及养护水平。
　　一、桥梁无损检测技术概述
　　无损检测技术是指在不影响结构或构件性能的前提下，通过测定某些适当的物理量来判断结构或构件某些性能的检测方法。无损检测技术是材料学、应用物理学、现代电子技术和计算机技术相结合产物。桥梁工程中无损检测技术的形成和发展与混凝土无损检测技术的发展密切相关。
　　20世纪30年代，研究人员开始探索和研究混凝土无损检测方法，1930年首先出现了表面压痕法，1935年G.Grimet、J.M.Ide用共振法测量混凝土的弹性模量，1949年Leslie和Cheesman、R.Jones等运用超声脉冲法获得成功，这些研究为混凝土无损检测技术奠定了基础。混凝土无损检测技术研究快速发展，并形成了一个较完整的混凝土无损检测体系。桥梁无损检测技术正是在此基础上发展而形成的，并在实际工程应用中得到了快速发展。
　　20世纪80年代以来，随着相关科学技术的发展，无损检测技术又有了新的突破，出现了许多新的测试方法，例如微波吸收、雷达扫描、红外热谱以及脉冲回波等。随着无损检测技术的日臻成熟，英美等国开展了无损检测技术的标准化工作，颁布了ASTM(美国)、BSI(英国)等标准，对无损检测技术的工程应用起到了良好的促进作用。进入20世纪90年代，随着现代传感与通信技术的发展，先后出现一大批新的检测方法和检测手段，使无损检测技术向着数字化、智能化、快速化、系统化的方向发展，无线技术的应用也极大地降低了检测时的工作量。
　　桥梁安全检测可分为总体检测和局部检测。总体检测主要依赖于动静载试验，动静载试验是一种经常被采用的桥梁检测方法，由试验测得的挠度、应变和位移，辅以检测人员的现场目测，来综合评判桥梁的状况。局部检测主要有混凝土硬度实验、超声波探测、腐蚀作用实验、冲击反射、磁电阻抗、锈蚀势能、远红外热像、地面渗透雷达、X射线摄像和声发射等等多种检测手段。裂纹的探测是局部检测中一个重要的方面，常用的方法有:液体渗透、磁分子、涡流仪、超声波和声发射等。探测钢桥体积缺陷一般用X射线摄像法。观察法是桥梁检测中最古老的方法，主要依赖于专家的感性和定性的经验分析，常会因为专家的主观意愿而有失客观，不能完全正确评判结构的损伤状况。
　　二、桥梁无损检测关键技术分析
　　1、回声波检测法
　　回声波法检测原理是：通过在结构上作用一个短的持续作用，产生应力( 声) 波，通过结构，并由缺陷和外表面反射。假如声阻力不同，这些低频率应力波以不同速度传播。采用传感器记录表面移置，表面移置是由反射波到达冲击表面引起的。将振幅和频率保存于后处理中。空洞检测的准确性可以用可检测到的最小侧向空洞尺寸来表示。根据冲击器直径的变化，出入频率有所不同，即冲击器直径越小，冲击器的频率越高，分辨率越高，但是穿透深度越小。
　　回声波具有显著的优点。因为没有放射性或 X 射线的危险，该方法的使用安全能够得到保证。该方法能够检测到在金属和塑料管道中空洞的出现、空洞的深度、与加强区的距离及单元的厚度。回声波法检测法风险低，仅需要一面的检测通路，能检测金属和塑料管道中的空洞。然而，该方法仅能检测到大尺寸的空洞。
　　回声波可检测到空洞的最小尺寸往往大于很多管道中空洞的直径，并且大于对钢筋耐久性有重要影响的空洞尺寸。在关键截面区，很多管道都不能从下端背面进行检测。如果仅限制到从一面观察，这进一步减小了潜在的缺陷范围。不能检测到水充满于空洞的情况。除了初始空洞表面信息以外，不能提供其他结构信息，如果假定从底部表面和水平表面测量，可能导致管道尺寸减小。该方法并不像冲击雷达一样速度很快，并且需要管道尺寸等信息来帮助解释说明。布置拥挤的管道和加固区都可能给检测增加困难。
　　2、探地雷达(GPR)检测法
　　GPR 是一种电磁回声方法。采用一个传感器(发射器或者接收器)，该传感器以某一指定速度穿过结构表面。声波较短的持续脉冲能量得以传播，同时接收器接收从材料表面和结构特征处探测到的反射信号。这些信号带有不同的介电常数，例如被埋藏的金属物体或者空洞。收集到的数据是一个有效的连续截面。信号的振幅，阶段和连续性受到材料类型这一因素的影响，信号的连续性受到构件形状的影响。无线脉冲传播时间受到层厚度或者埋藏特征的影响。GPR 是一种低风险的检测方法，主要应用是在使用其他可选方法前，定位管道和加固区。
　　GPR 检测法产生高频电磁冲击脉，通过天线在结构内传播。这些电磁波有一部分在界面改变处反射和折射，因为在界面改变处介电常数有所改变，并且由一个接收器记录下来。如果接收天线是常用的单声道操作(反射模式)，发射天线可以和接收天线布置于同一外壳。集合系统往往在表面扫描而过，来确定反射信号的雷达追踪。各种典型的天线频率在 100 MHz ～ 1 500 MHz 之间，用于调查不同结构形式和材料状况。
　　GPR 检测法能够有效绘制空洞或剥离程度，速度快，覆盖范围广。因为没有放射性 X 射线的危害，GPR 检测方法的使用安全可以得到保证，尤其适用于检测很多通道条件苛刻的结构，或者适用于不能有损伤的内部结构。GPR 检测法能很好的确定金属管道的位置，并且很可能成为后张混凝土桥梁结构应用的主要方法。在完全灌浆的塑料管道中，该方法能够定位金属管道，加固区和钢筋。
　　3、射线探伤法
　　射线探伤法将底片置于混凝土构件后，通过对敏感底片发射X 射线或伽玛射线，从而生成含空洞的图片。射线探伤法可以确定空洞程度和断裂钢筋的位置。适用于桥梁交通开放的情况，并可以从图书馆在线快速获取图像。理想条件下，图片准确无异议。这种方法所需的操作人员数量较少。但射线探伤法需要很多强有力的探射源穿透厚截面，或者获得实时图像，从而增加了成本，使结构健康和安全预防措施更加严格。采用射线探伤法可以获得清楚的图片，但如果截面厚，或与管道或钢筋交错布置时，就不宜用图片说明。放射源放射出的伽玛射线最大能够穿透150mm的铱，400mm 的钴，并且必须能机械化的放置于带有护套的盒子中。X射线源的穿透能力达 1500mm，并且能够自动关闭，这是该方法的一个显著安全优势。当通道便捷，并且安全情况理想时，射线探伤法能提供便于解释说明的图片。证明了这种方法是一个适用性很强的NDT技术。
　　三、无损检测技术的展望
　　1、无损检测技术的理论研究探索
　　无损检测方法必须建立在被检测的某些性能与适当的物理量之间相互关系的基础之上。一般采用两种方法，一是建立在大量试验基础之上的归纳法，即是用回归分析方法确定检测性能与要评价量之间的经验关系。这种方法不仅工作量巨大，受限制的客观因素多，而且常有一定的主观盲目性，主要用于无损检测技术的初期的理论研究。另一种是以基础科学的基本原理为依据的演绎法，以要评价量与物理量之间的理论联系为基础进行逻辑推理，从理论上确定其间的相互关系，然后再作适当的试验验证。这种方法已经被认为是无损检测技术理论研究方向极具前途的方向，我们应该给予高度的重视。另外，由于科学技术的发展，学科交叉的现象日益普遍，特别是将一些高新技术的最新研究成果应用于无损检测技术的研究，必将推动该技术的飞速发展，这也是值得我们关注的一个方向。
　　2、无损检测技术的工程应用探索
　　无损检测技术的工程应用取决于现有检测手段和检测仪器的更新。近年来，在对原有检测方法进一步完善的同时，又出现了综合法，许多学者认为，综合法 可以从不同的检测参数中获取较多的信息，并可清除部分不利因素的影响，因而误差较小，是今后检测强度方法的主要研究方向。对于缺陷检测技术，大多是以波动传播为基础。 波形接收信号分析技术和脉冲回波技术的发展是无损 检测技术值得注意的方向，已经出现了许多新的方法，如雷达波、红外热谱、激光、超声波等方式。一般认为，这类依靠远程(非接触) 辐射传递信息的高速检测技 术，在工程应用中是一个极具前途的研究方向。随着测试方法和电子技术的发展，无损检测仪器也发展到一个新的水平。近年来，高灵敏传感系统(如 红外、微波、射线等系统) 的不断出现，使无损检测技术的传感系统向多元化、智能化的方向发展，使检测仪器 向专用化、小型化、一体化、集约化的方向发展。检测 仪器的研究是无损检测技术发展的基础，如何将电子技术与检测技术紧密结合起来，也是值得我们关注的问题。
　　总结
　　随着我国大规模的道路桥梁交通建设，一些建成的高等级公路和大型桥梁、隧道等结果的使用安全性的问题也显得日益突出，这为无损检测技术的发展提供了很好的发展市场，同时也为无损检测技术提出了相应的更高的要求。因此，无损检测技术的研究和开发具有广阔的前景。
　　参考文献
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