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無損檢測在橋梁檢測中的技術分析及發展前景

文章分類:案例應用人氣:1,785 次訪問發表時間:2016-07-27

在工程實踐中,我們在很多情況下需要利用無損檢測方法推定構件混凝土強度值,如對施工質量有懷疑、對施工過程、構件強度增長的必要的監控或對既有橋梁的資料無法收集完整時。因此,混凝土強度的無損檢測技術也成為橋梁檢測技術中的重要環節。

目前主要的無損檢測方法

當前,混凝土強度測定的無損檢測方法主要有回彈法、超聲法(應用較少)、超聲回彈綜合法、射線吸收與散射法等,其它方法如探針法、拉拔、拉脫法、鉆芯法等均屬于半破損、破損法,在此僅對應用較多的回彈法和超聲回彈綜合法進行分析比較。回彈法的檢測原理是采用彈擊桿彈擊混凝土表面,以重錘反彈回來的距離作為回彈值,即回彈值是重錘沖擊過程中能量的一種反映。超聲回彈綜合法的原理就是在回彈法檢測基礎上,對混凝土內部質量用超聲波波速給予測定,它的強度指標由超聲波速、回彈值兩項參數控制,從而使構件內部、外部質量得以全面反映。

無損檢測在橋梁檢測中的技術分析及發展前景

  兩種常用方法技術分析

這兩種混凝土強度無損檢測方法均屬于工程中最常用、最主要的檢測方法,回彈法在一定程度上更以其簡單實用而被廣泛采用。比較分析兩種方法的檢測結果,在一定程度上較為接近,即在規程規定的齡期內不會對構件評定產生較大分歧。但是,在應用中也發現,在舊橋工程檢測中,無論是回彈法還是超聲回彈綜合法,因齡期原因,對長齡期混凝土構件均難以得到準確的強度檢測結果,尤其是針對不易取芯修正的預應力梁強度推定。

結合實踐應用和混凝土強度檢測技術的發展,我們有理由相信,在短期內無損檢測以實現準確、快速、涵蓋長齡期檢測目標體為主要任務,同時相關規程、規范有必要及時根據工程使用材料的特性給予附加、更新。而長期研究目標必然是在儀器研究中提高硬件的性能和質量,排除相關干擾因素、對引起強度變化的多項理論參數進一步研究。由于樁基礎已經成為我國工程建設的重要基礎形式,為了保證樁基礎的質量安全可靠,隱蔽性工程的檢測技術水平也就至關重要。但是,樁基的檢測又是一項復雜的系統工程,無論在理論中還是實踐中均存在很多問題尚在進一步研究過程中,傳統的靜荷載又需花費大量的時間和費用。在此,僅就基樁動測技術中聲波透射法、低應變法、高應變法三種主要方法進行分析比較。

聲波透射法(CSL):以能量脈沖的方式沿樁身橫向傳播的波動來檢測樁身完整性。低應變法(LsT):利用低能量的激振力產生縱向振動或沿樁身縱向傳播的波動檢測樁身完整性,包括反射波法和振動法。高應變法(HST):利用高能量的沖擊力產生沿樁身縱向傳播的波動檢測基樁承載力和樁身完整性。可分為凱司法和實測曲線擬合法。首先,聲波透射法適用于大直徑灌注樁,目前許多國家對基樁質量檢測采用了這種方法。它的設備使用性能、參數也得到了不斷提高和改善,數據分析軟件功能研發也得到了極快地發展。但制約它被國內廣泛應用的因素是在檢測前需預埋聲測管,且因準備工作繁鎖檢測數量不宜過多,無法檢測基樁承載力。低應變法雖然目前尚只提供樁身完整性檢測指標,但它操作簡單,易學易用,可經濟、快速、大范圍、無損的普檢,在公路工程中得以充分地利用。但它的缺點則是檢測定性分析,難以達到定量化,且存在一定程度的誤判和不確定性,承載力檢測尚處于不斷完善和研究階段。高應變法則是以節省人力、物力、財力為目標的快速檢測樁基質量方法,雖然它可檢測完整性和承載力,但它的檢測準確度、可靠性,尤其是理論體系研究以及必須與靜態荷載檢測結果比較校驗后方可使用等一系列問題使其在檢測推廣中存在一定的局限性。

無損檢測在橋梁檢測中的技術分析及發展前景

  三種基樁檢測方法的分析及發展

三種基樁檢測方法在公路工程中均較為常用,但在技術應用中也都存在各自的問題,其中,高應變法因其影響采集信號的干擾因素較多,對檢測的準確性影響較大,很難大范圍地推廣應用,低應變法則具有完整性難以定量化、淺部缺陷不易判定、第二缺陷不易判定、漸變缺陷不易判定等很多問題需要解決。聲波透射法雖只能檢測樁身質量,但相對來說是可信度高,操作繁簡程度適中,應是更具有發展前途的檢測手段。因此,樁身完整性檢測提倡更多地采用聲波透射法,而承載力的檢測方法除靜態荷載法以外,動測法可能需在理論和方法進行較長時期的研究或結合其它測試理論方法聯合進行才可能有所技術突破。正常情況下,混凝土材料呈弱堿性并使得鋼筋表面形成鈍化膜來保護鋼筋使用壽命。但是,復雜的交變荷載作用和材料施工、溫度應力等影響,往往在橋梁安全評估時需要進行鋼筋銹蝕檢測。目前,常用的方法分為直接評定法(如線性極化電流測量、半電池電位測量等)和間接評定法(如氯離子含量測量、保護層測量、透氣性測量、電阻率測量等),無損檢測中以半電池電位測量和混凝土電阻率測量較為常見。

靜載試驗檢測的分析及發展

可以看出,靜載試驗是橋梁安全評定的重要技術手段,它是一項復雜并細致的工作,技術含量高,涉及面也相對較廣,需要考慮的各種影響因素多。目前在國內許多科研機構和檢測機構也具備了這種檢測能力,但也可以看出其不足之處,主要為:橋梁病害本身對荷載試驗影響考慮不足,不同的結構組合在有限元法的計算中可能有一定的偏差,特殊的橋梁設計結構或關鍵部件可能對靜載試驗帶來影響及試驗可能需較長時間的封閉交通等等。未來的檢測方法必將改進當前的費時費力的復雜手段,且隨著電子技術、通信技術和有限元分析水平的提高,取而代之的一定是快速評定技術方法。據資料顯示美國橋梁診斷公司的BDI橋梁結構測試系統已完成可用于公路橋梁和鐵路橋梁荷載測試的快速現場測試系統,同時網絡化的發展也為遠程數據傳輸、橋梁結構監控提供了可供想象的平臺。將來的技術突破將最有可能在更準確模型算法、更好的硬件性能、更快的檢測時間上進行研究。

本文僅對當前橋梁檢測技術中的混凝土強度檢測、基樁質量檢測、混凝土鋼筋銹蝕檢測、橋梁靜荷載試驗檢測四部分無損檢測方法進行了概括性的現狀分析,然而實際應用工作中還有更多的可研究內容和技術難題需要解決,總之,橋梁檢測是集合多項專業技術的檢測領域,它包含橋梁設計、結構力學、電子技術、計算機技術、材料試驗等各方面的知識,建議對該相關領域的檢測技術工作進行更全面更系統更深入的研究,對關鍵技術不斷積累總結,讓其發揮最大的經濟效益和社會效益。

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