橋梁結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù).doc

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1、橋梁結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)　　【摘要】當(dāng)前橋梁設(shè)施的安全問(wèn)題已成為社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展為橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)提供了有效的技術(shù)手段。本文系統(tǒng)地闡述了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)涵，介紹了目前常見(jiàn)的橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，展望了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向?！　　娟P(guān)鍵詞】橋梁結(jié)構(gòu)；無(wú)損檢測(cè)；技術(shù)　　引言　　現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展推動(dòng)了我國(guó)橋梁工程技術(shù)的飛躍。在役與在建橋梁數(shù)量越來(lái)越多，造價(jià)也越來(lái)越高。高墩大跨橋梁在國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)生活中所起的作用尤為重要，人們對(duì)橋梁的安全性、適用性以及耐久性提出了更高的要求。目前已建立了各種規(guī)模的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，取得了一定的理論研究成果，橋梁檢測(cè)

2、技術(shù)作為該系統(tǒng)的一個(gè)基礎(chǔ)性研究方向，歷來(lái)是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)，借助現(xiàn)代檢測(cè)手段的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，代表了橋梁檢測(cè)技術(shù)的最新發(fā)展方向，也是橋梁健康監(jiān)測(cè)這一大型綜合智能型決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?！　?.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)涵　　無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是指在不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件性能的前提下，通過(guò)測(cè)定某些適當(dāng)?shù)奈锢砹縼?lái)判斷結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某些性能的檢測(cè)方法。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是多學(xué)科緊密結(jié)合的高技術(shù)產(chǎn)物，現(xiàn)代材料學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)的發(fā)展為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)，而現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)提供了現(xiàn)代化的測(cè)試工具[1]?！　o(wú)損檢測(cè)主要進(jìn)行與結(jié)構(gòu)安全直接有關(guān)的宏觀力學(xué)性能及宏觀缺陷方面的

3、測(cè)試。在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，主要與下面幾個(gè)方面息息相關(guān)：　?。?）橋梁自身材料和結(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn)；　?。?）合理選取反映橋梁整體或局部的某些性能的物理量，并確定相互之間的函數(shù)關(guān)系；　　（3）檢測(cè)方法的改進(jìn)和檢測(cè)儀器的更新?！　?.橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的類型　　常規(guī)的檢測(cè)方法一般可以對(duì)橋梁的局部結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)橋梁關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行較為合理的損傷診斷。下面介紹6種常見(jiàn)的橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)?！　?.1表觀檢測(cè)技術(shù)　　通過(guò)檢測(cè)人員的觀察，對(duì)結(jié)構(gòu)的外在形態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，包括對(duì)橋梁局部構(gòu)件病害的檢測(cè)，量測(cè)，以及橋梁整體構(gòu)造的檢測(cè)等。交通部《公路橋梁技術(shù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/TH21-20

4、11），作為公路工程行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，給出了定量評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)狀況的標(biāo)準(zhǔn)?！　?.2計(jì)算機(jī)透析成像技術(shù)　　由于CT成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的成功運(yùn)用，隨后固體介質(zhì)CT成像技術(shù)受到高度重視。目前，固體介質(zhì)CT成像技術(shù)已趨于成熟。計(jì)算機(jī)透析成像技術(shù)的基本原理是，利用X射線穿透物體斷面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，收集X射線經(jīng)某層面不同物質(zhì)衰減后的信息，進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由計(jì)算機(jī)對(duì)CT探測(cè)空間范圍內(nèi)與某點(diǎn)相關(guān)的各個(gè)方向射線進(jìn)行空間解算，得出與該點(diǎn)X射線吸收系數(shù)直接關(guān)聯(lián)的CT數(shù)，從而形成一幅物體斷層的數(shù)字圖像。CT圖像中的黑白對(duì)比清楚地表明了被檢測(cè)物體的密度分布，包括結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔洞、裂紋和其

5、他缺陷等[2]。　　2.3光探測(cè)技術(shù)　　2.3.1紅外熱像儀檢測(cè)技術(shù)　　紅外熱像儀檢測(cè)是利用紅外攝像機(jī)生成一幅橋面溫度圖像，這種溫度圖像揭示了在陽(yáng)光照射下混凝土裂層之上的橋面溫度“熱點(diǎn)”。依據(jù)物體的紅外輻射、表面溫度、材料特性三者間的關(guān)系，借助紅外熱像儀把來(lái)自目標(biāo)的紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像，通過(guò)熱圖像特征分析，直觀地了解物體的表面溫度分布，進(jìn)而達(dá)到推斷混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表明狀態(tài)的目的[3]?！　?.3.2光纖傳感器檢測(cè)技術(shù)　　光纖傳感器技術(shù)是利用光纖對(duì)某些特定的物理量敏感的特性，將外界物理量轉(zhuǎn)換成可以直接測(cè)量的光信號(hào)的技術(shù)。它是用于混凝土橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)的一種新

6、技術(shù)。從20世紀(jì)70年代中期至今，光纖傳感技術(shù)經(jīng)過(guò)30多年的飛速發(fā)展已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，已成功研制了百余種光纖傳感器。在橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用形式比較樂(lè)觀?！　?.4聲探測(cè)技術(shù)　　2.4.1超聲波探測(cè)技術(shù)　　超聲波探測(cè)技術(shù)利用聲脈沖在缺陷處發(fā)生特性變化的原理來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。超聲波能夠以一定的速度在某種材料中傳播，直至遇到不連續(xù)點(diǎn)或抵達(dá)測(cè)試物的邊界時(shí)才反射回來(lái)，通過(guò)信號(hào)的強(qiáng)度可以獲知損傷的程度，而將信號(hào)發(fā)生的時(shí)間和超聲波在材料中的傳播速度聯(lián)系起來(lái)，則可以獲知損傷的位置。　　2.4.2聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)　　聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是運(yùn)用了大多數(shù)結(jié)構(gòu)材料在受力后出現(xiàn)如塑性變形、裂紋開(kāi)裂、裂

7、紋開(kāi)展等微結(jié)構(gòu)損傷時(shí)，就以聲波的形式釋放能量的特性。它的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)處于荷載作用狀態(tài)下的橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部材料和結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行穩(wěn)定的監(jiān)視，并給出早期報(bào)警。　　2.4.3沖擊―回聲檢測(cè)技術(shù)　　沖擊―回聲檢測(cè)技術(shù)是基于使用彈性沖擊產(chǎn)生的瞬時(shí)應(yīng)力波，在預(yù)留孔位置的混凝土表面利用一個(gè)短時(shí)的機(jī)械沖擊產(chǎn)生低頻的應(yīng)力波，應(yīng)力波傳播到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，被缺陷表面或構(gòu)件底面反射回來(lái)。因此，應(yīng)力波在構(gòu)件表面、內(nèi)部缺陷表面或構(gòu)件表面底部邊界之間來(lái)回反射產(chǎn)生瞬態(tài)共振，其共振頻率能在振幅譜中辨別出，進(jìn)而可以確定結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的深度和構(gòu)件的厚度。　　2.5探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)　　探地雷達(dá)是利用高頻電磁脈沖波

8、（10～1000MHz或更高）以寬頻帶