桥梁结构无损检测技术.doc

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1、桥梁结构无损检测技术　　【摘要】当前桥梁设施的安全问题已成为社会各界关注的热点，无损检测技术的发展为桥梁结构健康监测提供了有效的技术手段。本文系统地阐述了无损检测技术的内涵，介绍了目前常见的桥梁无损检测技术，展望了无损检测技术的发展方向。　　【关键词】桥梁结构；无损检测；技术　　引言　　现代科学技术的高速发展推动了我国桥梁工程技术的飞跃。在役与在建桥梁数量越来越多，造价也越来越高。高墩大跨桥梁在国民经济与社会生活中所起的作用尤为重要，人们对桥梁的安全性、适用性以及耐久性提出了更高的要求。目前已建立了各种规模的桥梁健康监测系统，取得了一定的理论研究成果，桥梁检测

2、技术作为该系统的一个基础性研究方向，历来是国内外学者关注的热点，借助现代检测手段的无损检测技术，代表了桥梁检测技术的最新发展方向，也是桥梁健康监测这一大型综合智能型决策系统设计的关键。　　1.无损检测技术的内涵　　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。无损检测技术是多学科紧密结合的高技术产物，现代材料学和应用物理学的发展为无损检测技术奠定了理论基础，而现代电子技术和计算机科学的发展为无损检测技术提供了现代化的测试工具[1]。　　无损检测主要进行与结构安全直接有关的宏观力学性能及宏观缺陷方面的

3、测试。在桥梁结构中的应用，主要与下面几个方面息息相关：　　（1）桥梁自身材料和结构方面的特点；　　（2）合理选取反映桥梁整体或局部的某些性能的物理量，并确定相互之间的函数关系；　　（3）检测方法的改进和检测仪器的更新。　　2.桥梁无损检测技术的类型　　常规的检测方法一般可以对桥梁的局部结构特性进行检测，对桥梁关键构件进行较为合理的损伤诊断。下面介绍6种常见的桥梁无损检测技术。　　2.1表观检测技术　　通过检测人员的观察，对结构的外在形态进行检测，包括对桥梁局部构件病害的检测，量测，以及桥梁整体构造的检测等。交通部《公路桥梁技术评定标准》（JTG/TH21-20

4、11），作为公路工程行业推荐性标准，给出了定量评定桥梁结构状况的标准。　　2.2计算机透析成像技术　　由于CT成像技术在医学上的成功运用，随后固体介质CT成像技术受到高度重视。目前，固体介质CT成像技术已趋于成熟。计算机透析成像技术的基本原理是，利用X射线穿透物体断面进行旋转扫描，收集X射线经某层面不同物质衰减后的信息，进行放大和模数转换后，由计算机对CT探测空间范围内与某点相关的各个方向射线进行空间解算，得出与该点X射线吸收系数直接关联的CT数，从而形成一幅物体断层的数字图像。CT图像中的黑白对比清楚地表明了被检测物体的密度分布，包括结构内部的孔洞、裂纹和其

5、他缺陷等[2]。　　2.3光探测技术　　2.3.1红外热像仪检测技术　　红外热像仪检测是利用红外摄像机生成一幅桥面温度图像，这种温度图像揭示了在阳光照射下混凝土裂层之上的桥面温度“热点”。依据物体的红外辐射、表面温度、材料特性三者间的关系，借助红外热像仪把来自目标的红外辐射转变为可见的热图像，通过热图像特征分析，直观地了解物体的表面温度分布，进而达到推断混凝土的内部结构和表明状态的目的[3]。　　2.3.2光纤传感器检测技术　　光纤传感器技术是利用光纤对某些特定的物理量敏感的特性，将外界物理量转换成可以直接测量的光信号的技术。它是用于混凝土桥梁结构检测的一种新

6、技术。从20世纪70年代中期至今，光纤传感技术经过30多年的飞速发展已经有了很大的进步，已成功研制了百余种光纤传感器。在桥梁检测中的应用形式比较乐观。　　2.4声探测技术　　2.4.1超声波探测技术　　超声波探测技术利用声脉冲在缺陷处发生特性变化的原理来进行检测。超声波能够以一定的速度在某种材料中传播，直至遇到不连续点或抵达测试物的边界时才反射回来，通过信号的强度可以获知损伤的程度，而将信号发生的时间和超声波在材料中的传播速度联系起来，则可以获知损伤的位置。　　2.4.2声发射检测技术　　声发射检测技术是运用了大多数结构材料在受力后出现如塑性变形、裂纹开裂、裂

7、纹开展等微结构损伤时，就以声波的形式释放能量的特性。它的优点是可以对处于荷载作用状态下的桥梁结构的内部材料和结构变化进行稳定的监视，并给出早期报警。　　2.4.3冲击―回声检测技术　　冲击―回声检测技术是基于使用弹性冲击产生的瞬时应力波，在预留孔位置的混凝土表面利用一个短时的机械冲击产生低频的应力波，应力波传播到结构内部，被缺陷表面或构件底面反射回来。因此，应力波在构件表面、内部缺陷表面或构件表面底部边界之间来回反射产生瞬态共振，其共振频率能在振幅谱中辨别出，进而可以确定结构内部缺陷的深度和构件的厚度。　　2.5探地雷达检测技术　　探地雷达是利用高频电磁脉冲波

8、（10～1000MHz或更高）以宽频带