道路桥梁检测中的无损检测技术及其应用简述

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

肖松

安徽开源路桥有限责任公司 安徽 合肥 230000

摘要

在道路桥梁工程建设过程中,对工程质量的严格控制至关重要。无损检测技术作为一项重要的检测手段,能有效辅助施工人员对道路桥梁质量进行检测与评估。然而,我国无损检测技术在实际应用中仍面临诸多挑战,这些问题对无损检测技术在道路桥梁工程建设中的应用产生了显著影响。对道路桥梁工程无损检测技术应用进行分析。


关键词

无损检测技术;道路桥梁;应用

正文


引言

在现代交通基础设施建设中,道路桥梁承担着巨大的交通负荷与使用压力,道路桥梁的结构性问题也逐渐显现,这对桥梁的维护提出了更高的要求。传统的检查方法难以全面、准确地反映桥梁的真实状态,且对结构造成损害,因此无损检测技术应运而生。无损检测技术通过超声波、雷达、声发射等各种先进的检测方法,深入桥梁的内部,探测隐藏的裂缝、空洞及其他结构缺陷。可见,无损检测技术在交通道路桥梁中的应用,不仅填补了传统检测手段的不足,还为桥梁的长期、稳定、安全提供了新的解决方案。

1无损检测技术概述及其意义

无损检测技术是指对工程外观缺陷、工件特性进行检验和测量,而不会对工程结构和质量造成损害的一种技术。无损检测技术的内容有很多,传统上主要是通过敲打、听音等手段来判断路面有无裂缝,目前仍在采用。但是,常规的无损检测技术手段无法精确地确定缺陷的具体位置,因而受到了极大的限制。采用非破坏测试技术,可以确保工作人员严格依照质量验收规范对道路桥梁工程的质量进行控制,防止因过分提升工程质量而导致道路桥梁工程质量超标。无损检测技术可以在不影响工程设计性能的前提下,精确地判定出工程缺陷所在的位置,若在工艺允许范围之内,则可进行修复,或者通过调整施工工艺,使之满足工程质量要求。因此,采用无损检测技术方法,既可提高工程建设的效率,降低工程的制造成本,又可达到工程的质量与性能指标的要求。目前,随着我国交通运输的迅速发展,尤其是基建项目的逐步推进,道路桥梁工程的重要性日益凸显,是一项重要的工程技术。但是,道路桥梁工程的施工线路长,工程投资大,施工量大,对工程质量的影响是多方面的,既包括施工环境,也包括地质水文条件和施工工艺。在施工中,无论哪个环节的质量出现问题,都会对工程的质量产生重大影响,因此,加强道路桥梁工程的质量检验工作显得尤为重要。

2道路桥梁检测中的无损检测技术应用意义

无损检测技术能够在不对结构造成物理破坏的情况下,获取有关材料性能和结构完整性的信息。这意味着检测过程可以反复进行,不会影响结构的后续使用。与传统的破坏性检测方法相比,无损检测能够在较短的时间内完成对大型结构的全面检测,显著提高工程检测的效率。无损检测技术可以穿透结构表面,对内部缺陷进行检测,适用于不同形状、尺寸和材质的结构。一些无损检测技术如红外热像法、声发射法等,可以实现实时监测,及时发现结构中的异常变化。由于无损检测减少了材料取样和结构破坏的需要,从而降低了检测成本,同时也减少了材料浪费。无损检测无需对结构进行侵入性操作,因此在检测过程中保证了操作人员的安全。现代无损检测技术如超声波检测、X射线检测等,具有很高的分辨率和灵敏度,能够检测出微小的缺陷。无损检测技术可以适应不同的检测环境,如高温、高压、强磁场等特殊条件下的检测。无损检测技术获取的数据通常以数字化形式存储,便于进行后续的数据处理和分析。通过长期的无损检测,可以建立结构的健康监测系统,及时发现和评估结构的老化、损伤等问题,从而提高结构的可靠性和使用寿命。

3道路桥梁检测中的无损检测技术应用

3.1渗透检测技术

渗透检测技术被广泛应用于交通道路桥梁的结构检测,适用于金属与塑料非多孔性材料,基于渗透剂在材料表面裂纹中的流动特性。这需要对待检测表面进行彻底清洁,去除油污、灰尘与其他污染物,清洁后的表面会施加渗透剂,具有良好的流动性与润湿性,能渗透材料表面细小的裂缝与缺陷中。渗透剂在材料表面停留一定的时间,充分渗透所有的裂纹与表面缺陷中,时间的长短取决于材料的类型与缺陷的深度。表面会被擦拭或喷涂上显像剂,具有强烈对比度的液体,能与渗透剂反应,形成明显的可视标记,从而使缺陷更加显眼与易于检测。观察并分析显像剂形成的图案,能识别裂纹的位置、尺寸及形状。通常,显像剂会在显微镜下进行检查,提高检测的准确性。渗透检测技术能检测到非常微小的裂纹,且操作过程相对简便,无须复杂的设备。适用于焊接接头、铸件与机械部件等表面缺陷检测。渗透检测也有其局限性,它主要用于检测表面与近表面的缺陷,对深层缺陷的检测效果有限。

3.2超声波检测技术

超声波检测技术利用声波在材料中的传播特性探测内部缺陷。基于超声波信号的传播与反射特性,先向待检测的桥梁部件发射高频超声波信号,通常由超声波探头产生,频率范围一般在1~10MHz。在探头的作用下,以声波形式传入材料内部,材料的不同,在传播过程中会遇到各种界面与缺陷,比如材料的界面、裂缝、空洞或其他缺陷,使超声波信号发生反射、散射或折射。回来被探头接收,并转换为电信号,传输到显示器或数据处理系统中。分析这些反射信号的强度、传播时间及波形特征,能判断材料内部的状态,检测结果会以图形或波形的形式呈现,以便识别并评估缺陷的位置及严重程度。超声波检测技术能检测材料内部较深层次的缺陷,甚至能识别微小的裂纹与分层,尤其在检测焊接接头、钢筋分布及混凝土内部缺陷方面。但超声波信号的传播特性会受到材料的声阻抗差异与几何形状的影响。

3.3热红外成像

热红外成像是一种重要的无损检测技术,利用红外辐射探测物体表面的温度分布,从而评估材料或结构的状态和可能存在的问题。在桥梁道路工程中,热红外成像被广泛应用于检测混凝土结构、路面以及其它构件的缺陷、病害和隐患。热红外成像原理基于物体表面的热量辐射特性。所有物体都会向其周围环境辐射热量,这种辐射包括可见光和红外光。热红外成像系统通过捕捉和记录这些红外辐射的变化,将物体表面的温度信息转换成热像图或热图。当材料或结构存在问题时(如裂缝、水分渗透、空洞等),其表面温度往往会发生异常变化,通过分析热图可以快速准确地识别出这些问题区域。热红外成像在桥梁道路工程中的应用非常多样化。对于混凝土结构而言,热红外成像可以帮助检测表面和内部的裂缝、空洞以及潮湿区域,从而评估混凝土的结构健康状况和耐久性。在路面质量评估中,热红外成像可以检测路面的厚度、密实度和损坏情况,为道路维护和修复提供重要数据支持。此外,热红外成像还可用于诊断桥墩和桥面板的缺陷和病害,提供实时的监测和评估。

3.4探地雷达检测技术

探地雷达检测技术是通过电磁波在介质中传播时的反射和透射情况对地下结构的形态、厚度、结构组成等情况进行检测。探地雷达检测技术具有效率高、精度高、成本低等优点,而且具有无损、快速、高效等特点,已经在道路桥梁工程建设中得到了广泛应用。在道路桥梁工程建设中,探地雷达检测技术可以通过连续发射电磁波对道路桥梁工程建设中的不同结构进行检测,然后根据探地雷达检测技术所获得的图像对道路桥梁工程建设中的各种结构进行分析。由于探地雷达检测技术具有较高的灵敏度和分辨率,因此能够对道路桥梁工程建设中各种结构的形态和厚度以及结构组成等情况进行准确地检测,从而保证道路桥梁工程建设能够达到质量标准。同时,探地雷达检测技术具有较高的精度和分辨率,因此在道路桥梁工程建设中应用广泛,而且这一技术还可以对道路桥梁工程建设中出现的质量问题进行及时地处理。

3.5光纤传感检测技术

光纤传感检测技术,作为一种新兴的检测手段,以其独特的优势在桥梁结构质量检测领域得到了广泛应用。这项技术以光纤作为传感介质,通过监测光纤中光波相位、强度、偏振态及波长等参数的变化情况,实现对桥梁结构的精确检测。光纤传感器具有极高的灵敏度,能够在极小的变化中捕捉到桥梁结构的细微变化,这对于发现结构中的潜在问题至关重要。与传统检测方法相比,光纤传感器在检测过程中表现出卓越的抗电子干扰能力,即使在复杂的电磁环境中也能保持稳定的工作状态。此外,光纤传感器的耐腐蚀性能使其能够在恶劣的环境条件下长期稳定工作,这对于长期暴露在外部的桥梁结构来说尤为重要。同时,光纤传感器的安装简便,无需复杂的施工过程,大大降低了检测成本和时间。在道路桥梁工程结构的无损检测中,光纤传感检测技术的应用已经变得十分普遍。它不仅能够对桥梁的承载能力、变形情况、裂缝发展等进行实时监测,还能够对桥梁的长期性能进行评估,为桥梁的维护和养护提供科学依据。

4无损检测技术在道路桥梁工程建设中的发展前景

4.1技术融合与创新

在未来,道路桥梁检测领域将迎来一场技术革新,无损检测技术将与物联网、大数据、云计算等高新技术实现深度融合与创新,从而推动检测技术的智能化和自动化进程。例如,通过引入物联网技术,可以构建起一个覆盖广泛的桥梁健康监测网络。这个网络能够实时收集桥梁结构状态的数据,包括温度、应力、位移等多种参数。这些数据的实时传输和分析,有助于及时发现桥梁结构中的异常情况,保障桥梁的安全运行。在大数据时代背景下,通过对收集到的海量数据进行深度分析,可以预测桥梁结构病害的发展趋势。大数据分析技术能够从复杂的数据中提取出有价值的洞察,帮助工程师们更好地理解桥梁结构的变化,预测可能出现的病害,从而提前采取预防措施。此外,云计算技术的应用也将在道路桥梁检测中发挥重要作用。云计算平台能够提供强大的计算能力,用于处理和分析大量的检测数据。通过云计算,可以实现检测数据的集中存储、共享和高效处理,提高检测工作的效率和准确性。

4.2检测精度提升

随着材料科学和物理学的不断进步,道路桥梁检测领域正经历着一场技术革新。在这一背景下,无损检测技术的理论体系正逐步完善,检测精度得到显著提升。这一进步不仅得益于新型传感器和检测方法的应用,更体现在检测结果的可靠性和准确性上。新型传感器的研发为无损检测提供了更灵敏、更精准的检测手段。这些传感器能够精确捕捉到材料内部的微小变化,从而实现对桥梁结构健康状况的细致分析。例如,新型光纤传感器以其高灵敏度、抗干扰能力强等特点,能够在复杂环境下稳定工作,为检测提供了可靠的数据支持。同时,检测方法的研究和创新也为检测精度的提高提供了助力。新型检测技术如声发射检测、超声波检测等,能够更加准确地探测到桥梁结构中的缺陷和损伤。这些技术的应用,使得检测人员能够更加直观地了解桥梁的内部状况,为后续的维护和加固工作提供了科学依据。此外,随着数据分析技术的不断发展,检测结果的可靠性也得到了保证。通过对大量检测数据的统计分析,可以建立更为精确的桥梁结构健康评估模型,从而提高检测的准确性和可靠性。

4.3应用领域拓展

无损检测技术在道路桥梁工程建设中的应用正逐渐从传统的结构健康监测领域向更广泛的领域拓展。这一技术的应用不再局限于对现有结构的检测,而是向新材料、新工艺的检测领域延伸。例如,在新型建筑材料的应用中,无损检测技术扮演了重要的角色。对于高性能混凝土、高性能钢材等新型材料,这些材料在强度、耐久性等方面都相较于传统材料有了显著的提升,但同时也带来了检测上的挑战。无损检测技术能够有效评估这些新型材料的质量,确保其在桥梁建设中的安全性和可靠性。对于高性能混凝土,无损检测技术可以用来评估其抗压强度、抗裂性能等关键指标,从而保证其在桥梁结构中的应用效果。在桥梁建设中,高性能钢材的应用越来越普遍。无损检测技术可以用来检测钢材的内部缺陷,如夹杂物、气孔等,确保钢材的质量。在桥梁建设过程中,焊接是关键环节。无损检测技术可以用于检测焊接接头的质量,确保其连接强度和稳定性。随着建筑工艺的不断进步,如预应力施工、大跨径桥梁建设等,无损检测技术可以帮助评估新工艺的效果,确保施工质量和桥梁结构的安全性。

4.4检测成本降低

随着技术的不断成熟和规模化应用的推进,道路桥梁检测领域中的无损检测设备成本正经历着显著的下降趋势。这一变化不仅降低了检测设备的采购成本,也使得检测服务的价格变得更加亲民,使得更多的工程项目能够负担得起这项重要的检测服务。在过去,由于无损检测设备的技术含量较高,研发和制造成本昂贵,导致检测服务的价格相对较高。但随着技术的进步,设备的生产工艺得到优化,制造成本得到有效控制。同时,随着市场的扩大,生产规模也逐步扩大,规模效应进一步降低了成本。新型无损检测设备在设计上更加简洁高效,降低了生产成本,使得设备价格更加亲民。随着技术的成熟,设备的故障率降低,维护和保养成本相应减少。新技术的应用提高了检测效率,减少了检测时间,从而降低了检测服务的总体成本。对于工程项目而言,无损检测成本的降低意味着可以更加经济地评估桥梁结构的安全性,从而在保证质量的同时,降低工程项目的整体成本。

结语

随着我国经济的发展,道路桥梁工程也在不断发展,人们对道路桥梁工程建设的要求也越来越高。无损检测技术是一种非常有效的检测方法,它能够有效地检测出道路桥梁工程中存在的问题,并且能够及时地对其进行维修和维护,进而保证道路桥梁工程的质量。因此,要加大对无损检测技术的研究力度,并不断地提高其应用水平,只有这样才能保证道路桥梁工程建设的质量,从而促进交通事业的发展。

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