1橋梁無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用概述

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用,經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期。在較長(zhǎng)的一段時(shí)間里雖然橋梁結(jié)構(gòu)的安全性問題日益突出,但先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用并未受到應(yīng)有的重視,一些經(jīng)常性的橋梁檢測(cè)項(xiàng)目依然沿用橋梁常規(guī)檢測(cè)的基本技術(shù),傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也只能作為外觀檢測(cè)中的補(bǔ)充手段,而且,很少應(yīng)用先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。近年來(lái),一些致力于橋梁檢測(cè)的研究人員提出了許多成功的方法對(duì)橋梁進(jìn)行損傷診斷評(píng)估,既有半損傷式的識(shí)別方法,也有無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。其中比較成熟的無(wú)損檢測(cè)方法有聲發(fā)射技術(shù)(AE)、敏感混凝土檢測(cè)、動(dòng)力檢測(cè)等，這些檢測(cè)方法已經(jīng)在橋梁檢測(cè)中得到了良好的檢測(cè)。

2橋梁無(wú)損檢測(cè)的主要方法

2.1敏感混凝土檢測(cè)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(xué)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(cè)量敏感混凝土的電阻變化，可以預(yù)測(cè)混凝土的應(yīng)變或應(yīng)力。利用敏感混凝土的敏感性，可以發(fā)展敏感混凝土應(yīng)力應(yīng)變傳感器。敏感混凝土具有較高的強(qiáng)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(jié)構(gòu)，監(jiān)視結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，也可作為結(jié)構(gòu)材料制作橋梁和隧道的結(jié)構(gòu)部件。敏感混凝土具有自我感知、自我適應(yīng)、自我修復(fù)等3個(gè)特性，但目前橋梁工程智能混凝土的實(shí)際研究主要以自我感知和自我適應(yīng)為主，結(jié)構(gòu)修復(fù)特點(diǎn)是今后研究工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前機(jī)敏混凝土在實(shí)際橋梁中商業(yè)應(yīng)用較少,主要以科研為主。

2.2聲音發(fā)射方法技術(shù)(AE)

材料在加載負(fù)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(jiǎn)稱AE)。利用儀器檢測(cè)、記錄、分析聲音發(fā)射信號(hào)和利用聲音發(fā)射信號(hào)推斷聲音發(fā)射源的技術(shù)稱為聲音發(fā)射檢測(cè)(acousticemissiontesting，簡(jiǎn)稱AET)技術(shù)。

AE技術(shù)作為無(wú)損檢測(cè)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(zhì);③確定聲發(fā)射發(fā)生的時(shí)間或荷載大小;④按照有關(guān)的聲發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定聲發(fā)射源的嚴(yán)重性。

AET技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)包括:①適用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控檢測(cè),且只顯示和記錄擴(kuò)展的缺陷,與缺陷尺寸無(wú)關(guān)。②對(duì)擴(kuò)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(cè)出零點(diǎn)幾毫米數(shù)量級(jí)的裂紋增加量，但傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)方法不能實(shí)現(xiàn)。③具有整體特征。檢查大型和長(zhǎng)物體的焊接時(shí)(橋梁、高架門等)的優(yōu)點(diǎn)更加明顯。④可進(jìn)行不同工藝流程、材料性能和狀態(tài)變化流程的檢測(cè)。⑤AET技術(shù)對(duì)材料性能和組織的影響較小。例如，材料的不均勻性對(duì)射線照相和超聲波檢查的影響較大，與AET技術(shù)無(wú)關(guān)，因此AET技術(shù)的使用范圍較廣。⑥使用AET技術(shù)比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)聲音發(fā)射檢測(cè)監(jiān)測(cè)與試驗(yàn)同步進(jìn)行，使用聲音發(fā)射檢測(cè)技術(shù)不會(huì)延長(zhǎng)試驗(yàn)工期，檢測(cè)費(fèi)用也很低，特別是大型部件的整體檢測(cè)，其檢測(cè)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于射線和超聲波檢測(cè)費(fèi)用，而且可以進(jìn)行整體、實(shí)時(shí)檢測(cè)和結(jié)果評(píng)估。同時(shí)，AET技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)和不足，AET需要在特定的負(fù)荷條件下進(jìn)行，AET目前只能給出聲源的部位、活度和強(qiáng)度，不能給出聲源缺陷的性質(zhì)和大小，超聲波發(fā)射源需要使用其他通常的無(wú)損檢測(cè)方法(例如超聲波檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等)AET技術(shù)主要適用于材料性能的研究、監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)構(gòu)件工作過程的變形、疲勞、失穩(wěn)等危險(xiǎn)信息動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),它是一種動(dòng)態(tài)的無(wú)損檢測(cè)方法,可以實(shí)時(shí)反映狀態(tài)或缺陷的動(dòng)態(tài)信息,實(shí)行監(jiān)控和危險(xiǎn)報(bào)警。

2.3動(dòng)力測(cè)試方法

動(dòng)力測(cè)試方法是測(cè)量橋的振動(dòng)信號(hào)，提取與橋特性相關(guān)的特征參數(shù)，利用橋的整體和部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，獲得橋的實(shí)際工作狀態(tài)的方法。動(dòng)力測(cè)試方法具有簡(jiǎn)單、快速、無(wú)損、測(cè)試數(shù)據(jù)獲取條件接近工作條件等特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)動(dòng)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(nèi)模型測(cè)試和理論分析上，距實(shí)用有一定距離。動(dòng)力測(cè)試方法包括豐富的測(cè)試技術(shù)、信號(hào)處理等內(nèi)容，主要有沖擊回波法、模型參數(shù)法等多種測(cè)試方法，通過監(jiān)測(cè)橋梁振動(dòng)，可以知道外力下橋梁振幅的大小，根據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)答控制車流量等活載。另外，通過應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的測(cè)試，可以得到結(jié)構(gòu)的自振特性，包括模型頻率、模型振動(dòng)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(zhǎng)期觀察，通過這些指紋信息的變化，可以知道結(jié)構(gòu)的安全狀況的變化。橋梁動(dòng)力特性的識(shí)別經(jīng)過比較復(fù)雜的變化，而且方法多，例如模型識(shí)別有時(shí)區(qū)域模型和頻域模型的區(qū)別，試驗(yàn)方法有天然脈動(dòng)法、自由衰減法、脈沖振動(dòng)法等多種方法。

3結(jié)束語(yǔ)

大型橋梁結(jié)構(gòu)安全問題越來(lái)越突出，為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)著眼于未來(lái)，作為系統(tǒng)工程計(jì)劃。應(yīng)將無(wú)損檢測(cè)納入新橋設(shè)計(jì)的一部分，著眼于開發(fā)廉價(jià)快速的橋自檢系統(tǒng)。使無(wú)損檢測(cè)技術(shù)融入橋梁健康監(jiān)測(cè)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(cè)與評(píng)估系統(tǒng)有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)。橋梁損傷診斷的研究在國(guó)外開展了數(shù)十年，國(guó)內(nèi)的研究也在進(jìn)行。無(wú)損檢測(cè)方法有許多成熟的技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)用于橋梁檢測(cè)/監(jiān)測(cè)，許多方法仍需進(jìn)一步完善和測(cè)試，因此其特點(diǎn)和應(yīng)用范圍不絕對(duì)，可根據(jù)需要和可能性分別診斷同一問題。或?qū)ν�一問題分階段用多種方法進(jìn)行診斷。

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