1橋梁無損檢測應用概述

無損檢測技術在橋梁工程中的應用,經(jīng)歷了相當長的一段時期。在較長的一段時間里雖然橋梁結構的安全性問題日益突出,但先進的無損檢測技術的應用并未受到應有的重視,一些經(jīng)常性的橋梁檢測項目依然沿用橋梁常規(guī)檢測的基本技術,傳統(tǒng)的無損檢測技術也只能作為外觀檢測中的補充手段,而且,很少應用先進的無損檢測技術。近年來,一些致力于橋梁檢測的研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進行損傷診斷評估,既有半損傷式的識別方法,也有無損檢測技術。其中比較成熟的無損檢測方法有聲發(fā)射技術(AE)、敏感混凝土檢測、動力檢測等，這些檢測方法已經(jīng)在橋梁檢測中得到了良好的檢測。

2橋梁無損檢測的主要方法

2.1敏感混凝土檢測方法

敏感混凝土是指混入混凝土中的短切碳纖維和納米粒子，使混凝土具有敏感性和良好的力學性能。敏感混凝土的敏感性是敏感混凝土電阻隨壓力變化或壓力變化而變化的特性，通過測量敏感混凝土的電阻變化，可以預測混凝土的應變或應力。利用敏感混凝土的敏感性，可以發(fā)展敏感混凝土應力應變傳感器。敏感混凝土具有較高的強度和較大的變形能力，敏感混凝土可作為傳感器埋入混凝土橋梁和隧道結構，監(jiān)視結構的受力狀態(tài)，也可作為結構材料制作橋梁和隧道的結構部件。敏感混凝土具有自我感知、自我適應、自我修復等3個特性，但目前橋梁工程智能混凝土的實際研究主要以自我感知和自我適應為主，結構修復特點是今后研究工作的重點和難點。目前機敏混凝土在實際橋梁中商業(yè)應用較少,主要以科研為主。

2.2聲音發(fā)射方法技術(AE)

材料在加載負荷等因素的作用下，由于能量從局部源迅速釋放而產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲音發(fā)射(acousticemission，簡稱AE)。利用儀器檢測、記錄、分析聲音發(fā)射信號和利用聲音發(fā)射信號推斷聲音發(fā)射源的技術稱為聲音發(fā)射檢測(acousticemissiontesting，簡稱AET)技術。

AE技術作為無損檢測的一種手段,其主要目的是:①確定聲發(fā)射源的部位;②分析聲發(fā)射源的性質;③確定聲發(fā)射發(fā)生的時間或荷載大小;④按照有關的聲發(fā)射標準評定聲發(fā)射源的嚴重性。

AET技術的主要優(yōu)點包括:①適用于實時動態(tài)監(jiān)控檢測,且只顯示和記錄擴展的缺陷,與缺陷尺寸無關。②對擴展缺陷敏感度高，敏感度大于其他方法。例如，聲音發(fā)射法可以在工作條件下檢測出零點幾毫米數(shù)量級的裂紋增加量，但傳統(tǒng)的無損檢測方法不能實現(xiàn)。③具有整體特征。檢查大型和長物體的焊接時(橋梁、高架門等)的優(yōu)點更加明顯。④可進行不同工藝流程、材料性能和狀態(tài)變化流程的檢測。⑤AET技術對材料性能和組織的影響較小。例如，材料的不均勻性對射線照相和超聲波檢查的影響較大，與AET技術無關，因此AET技術的使用范圍較廣。⑥使用AET技術比較簡單，現(xiàn)場聲音發(fā)射檢測監(jiān)測與試驗同步進行，使用聲音發(fā)射檢測技術不會延長試驗工期，檢測費用也很低，特別是大型部件的整體檢測，其檢測費用遠遠低于射線和超聲波檢測費用，而且可以進行整體、實時檢測和結果評估。同時，AET技術也存在一定的缺點和不足，AET需要在特定的負荷條件下進行，AET目前只能給出聲源的部位、活度和強度，不能給出聲源缺陷的性質和大小，超聲波發(fā)射源需要使用其他通常的無損檢測方法(例如超聲波檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測等)AET技術主要適用于材料性能的研究、監(jiān)測和預報構件工作過程的變形、疲勞、失穩(wěn)等危險信息動態(tài)監(jiān)測,它是一種動態(tài)的無損檢測方法,可以實時反映狀態(tài)或缺陷的動態(tài)信息,實行監(jiān)控和危險報警。

2.3動力測試方法

動力測試方法是測量橋的振動信號，提取與橋特性相關的特征參數(shù)，利用橋的整體和部分結構進行評價，獲得橋的實際工作狀態(tài)的方法。動力測試方法具有簡單、快速、無損、測試數(shù)據(jù)獲取條件接近工作條件等特點，但結構動力參數(shù)直接用于橋梁承載力定量鑒定尚不成熟，研究成果多集中在室內模型測試和理論分析上，距實用有一定距離。動力測試方法包括豐富的測試技術、信號處理等內容，主要有沖擊回波法、模型參數(shù)法等多種測試方法，通過監(jiān)測橋梁振動，可以知道外力下橋梁振幅的大小，根據(jù)結構應答控制車流量等活載。另外，通過應對結構的測試，可以得到結構的自振特性，包括模型頻率、模型振動型、模型阻尼等參數(shù)，這些參數(shù)可以作為橋梁的指紋信息，長期觀察，通過這些指紋信息的變化，可以知道結構的安全狀況的變化。橋梁動力特性的識別經(jīng)過比較復雜的變化，而且方法多，例如模型識別有時區(qū)域模型和頻域模型的區(qū)別，試驗方法有天然脈動法、自由衰減法、脈沖振動法等多種方法。

3結束語

大型橋梁結構安全問題越來越突出，為無損檢測技術的發(fā)展提出了更高的要求，無損檢測技術應著眼于未來，作為系統(tǒng)工程計劃。應將無損檢測納入新橋設計的一部分，著眼于開發(fā)廉價快速的橋自檢系統(tǒng)。使無損檢測技術融入橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)之中,使之與現(xiàn)代意義上的橋梁管理系統(tǒng)、智能監(jiān)測與評估系統(tǒng)有機地統(tǒng)一起來。橋梁損傷診斷的研究在國外開展了數(shù)十年，國內的研究也在進行。無損檢測方法有許多成熟的技術和優(yōu)點，但應用于橋梁檢測/監(jiān)測，許多方法仍需進一步完善和測試，因此其特點和應用范圍不絕對，可根據(jù)需要和可能性分別診斷同一問題。或對同一問題分階段用多種方法進行診斷。

。