| 标题 | 论公路桥梁局部检测技术的方法与发展动态 |
| 范文 | 张锡林 摘 要：本文主要针对混凝土桥梁耐久性检测的各类局部检测技术进行分析，研究对象包括：混凝土强度检测方法、混凝土缺陷检测方法、混凝土碳化状况检测方法、钢筋锈蚀检测方法、混凝土中氯离子含量检测方法、钢筋分布状况的检测方法等。 关键词：桥梁；局部；检测方法；发展动态 1.前言 为了确保桥梁的正常运营，必须经常对桥梁结构进行检测，桥梁结构检测已成为桥梁结构安全养护和保障正常使用的主要技术手段。桥梁检测是消除交通安全隐患，测试桥梁承载能力的有效途径，是获得桥梁实际工作状态的实用方法。目前，研究开发能及时准确地诊断桥梁表面和内部各种损伤（如裂缝、孔洞、磨损和钢的锈蚀等）的新型结构检测技术，并对桥梁损伤的发展趋势和剩余寿命作出评估，为桥梁管养部门提供合理可靠的建议和依据，为保证桥梁的安全营运具有主要的意义。 2.检测技术的发展趋势 目前，桥梁结构检测技术在实际工程实践中得到了较好的应用与发展，各类检测技术的研究也取得了长足的进步，具体表现在以下几个方面： （1）先进的桥面板检测系统，包括双带远红外热成像系统、地面渗透雷达等。 （2）先进的桥梁测试和健康监测系统，包括全桥监测系统的无线电发送、精确的差分式全球定位系统（GPS）测量桥梁变形等。 （3）先进的疲劳裂纹探测和评估系统，包括测桥梁裂纹的新型超声波和磁分析仪系统、热成像系统、便携式声发射系统、无线应变测量系统、微波探测和定量分析、无源疲劳荷载测量设备和电磁声发射传感器等。 （4）先进的锈蚀探测和评估技术，包括磁漏探测技术、探测先张法压浆空隙的冲击-反射系统、埋入式锈蚀微传感器以及以磁为基础的测量系统。 （5）强迫振动响应评估桥梁下部结构。磁力控制传感器、光纤和其他微传感器研究。 2.1混凝土强度检测方法 （1）半破损法是以不影响构件的承载能力为前提，在构件上直接进行局部破坏性试验，或直接取样试验所得的值经一定换算获得混凝土强度。 （2）非破损法以混凝土强度与某些物理量之间的相关性为基础，检测时在不影响混凝土任何性能的前提下，测试某些物理量，然后根据相关关系推算被测混凝土的强度。属于这类方法的有表面压痕法、回弹法、超声脉冲法、回弹-超声综合法、振动法、射线法、成熟度法等等。 （3）综合法就是综合采用以上两种检测方法，获取多种物理参量，并建立强度与多项物理参量的综合相关关系，以便从不同角度综合评价混凝土的强度。 下面就几种典型的混凝土强度检测方法进行详细阐述： 2.1.1回弹法 回弹法检测混凝土抗压强度的主要设备是回弹仪，回弹仪是一种机械式的无损检验仪器。对于在测区内测点（即测试回弹点）布设，根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001）中要求确定。按上述方法所推定的混凝土强度，相当于边长为150mm立方体同条件试块强度。 2.1.2超声波法 混凝土超声检测目前主要是采用“穿透法”，其基本原理是用一发射换能器重复发射一定频率的超声脉冲波，让超声波在所检测的混凝土中传播，然后由接收换能器将信号传递给超声仪，由超声仪测量接收到的超声波信号的各种声学参数，并转化为电信号显示在示波屏上。研究表明：在混凝土中传播的超声波的波速、振幅、频率和波形等波动参数与所测混凝土的力学参数如弹性模量、泊松比、剪切模量以及内部应力分布状态有直接的关系，也与混凝土内部缺陷如断裂面、孔洞的大小及形状的分布有关。因此，当超声波在混凝土中传播后，它携带了有关混凝土的材料性能、内部结构及其组成的信息，准确测定这些声学参数的大小及变化，可以推断混凝土的强度和内部缺陷等情况。 2.1.3超声-回弹综合法 “超声-回弹”综合法是应用超声法和回弹法综合检测混凝土抗压强度的方法。其误差约为±20%，而回弹法约为±25%。超声波检测混凝土强度的基本依据是超声波传播速度与混凝土弹性性质有密切关系，而混凝土弹性性质与其力学强度存在内在联系，因此，在实际检测中，可以建立超声声速与混凝土抗压强度相关关系并籍以推定混凝土的强度。对使用多年的混凝土桥梁结构，当采用回弹法检测桥梁结构或构件混凝土强度时，若检测条件与测强曲线的运用条件有较大差异时，可采用回弹一取芯综合法检测混凝土强度。 2.2混凝土缺陷检测方法 （1）超声脉冲法检测内部缺陷分为穿透法和反射法。穿透法是根据超声脉冲穿过混凝土时，在缺陷区的声时、波幅、波形、接收信号的频率等参数所发生的变化来判断缺陷的，因此它只能在结构物的两个相对面上或在同一面上进行测试。目前超声脉冲穿透法已较为成熟，并已普遍用于工程实践。 （2）脉冲回波法是采用落球、锤击等方法在被测物件中产生应力波，用传感器接收回波，然后采用时域或频域方法分析回波的反射位置，以判断混凝土中缺陷位置的方法。其特点是激励力足以产生较强的回波，因而可检测尺寸较大的构件，如深度达数十米的基桩或厚度较大的混凝土板等。 （3）雷达扫描法是利用混凝土反射电磁波的原理，先向被检测的结构物发射电磁波，在电特性（电容率及导电率）不同的物质界面产生反射波，再根据反射波的性质，分析反射波的影像，便可检测出结构的内部缺陷。其特点是可迅速对被测结构进行扫描，适用于道路、机场等结构物的大面积快速扫测。 （4）红外热谱法是测量或记录混凝土热发射的方法。当混凝土中存在缺陷时，这些有缺陷的部位与正常部位相比，温度上升与下降的状况是不同的，其外表面会产生温度差。所以，从红外线照相机所测得的温度分布图像中，便能推断出缺陷的位置和大小。 （5）超声发射法是利用混凝土受力时因内部微小区域破坏而发声的现象，根据声发射信号分析混凝土损伤程度的一种方法，这种方法常用于混凝土受力破坏过程的监视，用以确定混凝土的受力历史和损伤程度。 目前，在诸多混凝土缺陷的无损检测方法中，应用最广泛、最有效的是超声法检测。 2.3混凝土碳化状况检测方法 测量碳化深度，可用合适的工具（如钻、凿子）在测区表面形成直径约为15mm的孔洞，其深度约等于保护层厚度，然后除去孔洞中的粉末和碎屑，不能用液体冲洗。用75%的酒精溶液与白色酚酞粉末配置成1～2%的酚酞酒精溶液，将其喷洒在孔洞壁的边缘处，再用深度测尺测量自混凝土表面至深处不变色（未碳化部分呈紫红色）有代表性的交界处垂直距离1～2次，该距离即为混凝土的碳化深度值。每次测读至0.5mm。在测区中选取n个碳化深度测点，得到相应碳化深度测量值，即可进行平均碳化深度值的计算。 2.4钢筋锈蚀检测方法 钢筋锈蚀检测检测方法可分为两类，一类是直接检测，用来检测钢筋本身的；另一类是间接检测，用来检测钢筋所处环境的。 2.4.1半电池电位检测法 通过检测钢筋锈蚀的自然电位来评定钢筋锈蚀的状态和活动性是常用的方法。该方法简便、对结构无损伤、易于现场实施、结果明确，适用于混凝土构件寿命期间的任何期间，不受构件尺寸、钢筋保护层厚度的限制。钢筋锈蚀是一个电化学过程，钢筋锈蚀电位的测量是把钢筋-混凝看作一个半电池，通过检测与参考电极的电位差来作为钢筋锈蚀电位的量度。 2.4.2混凝土电阻率的检测方法 混凝土的电阻率反映其导电性，电阻率越大，则钢筋锈蚀发展速度越慢，扩散能力弱；电阻率越小，锈蚀发展速度越快，扩散能力强，混凝土电阻率的测量采用四电极方法，即在混凝土表面等间距接触四支电极，两外侧电极为电流电极，两内侧电极为电压电极，通过检测两电压电极间的混凝土电阻即可获得混凝土电阻率，按一定比例绘出测区平面图，标出相应测位的混凝土电阻率值。根据测定结果，确定钢筋可能的锈蚀速度。 2.5混凝土中氯离子含量的检测方法 氯离子含量的测定分析方法主要有两种：一种为实验室化学分析法，此法结果准确，但对操作人员要求较高；另一种为滴定条法（Quantad-strips），这种方法比较简便，可在现场完成。同时还可以应用混凝土氯离子含量快速测定仪，此种方法也基于实验室化学分析法。 氯化物浸入混凝土引起钢筋的锈蚀，其锈蚀危险性受到多种因素的影响，如碳化深度、混凝土含水量、混凝土质量等，因此应进行综合的分析。因氯离子含量引起钢筋锈蚀的危险性可分为三个等级：低（氯离子含量0.4以下）、中（氯离子含量0.4～1.0）、高（氯离子含量1.0以上）。 2.6钢筋分布状况的检测方法 混凝土结构钢筋分布状况可采用混凝土钢筋检测仪进行无损检测。另外还可以应用混凝土成像雷达提供一种非破坏性的结构的测定方法。在作业现场快速取得数据，获得混凝土结构图像。来确定钢筋情况，从而得到钢筋的具体分布状况。 3.结束语 本文探讨了公路桥梁既有检测技术与发展趋势，总结了桥梁各类检测技术的适用范围和功能，测试新技术。对当前常用的桥梁检测技术进行概括与总结，从结构局部检测宏观角度对其进行了归纳分类，为桥梁耐久性及安全性检测提供了新的思路。 参考文献 [1] 章关永.桥梁结构试验.北京：人民交通出版社，2003. [2] 宋一凡.公路桥梁荷载试验与结构评定.北京：人民交通出版社，2002. [3] 谭金华、吕秀杰、徐俊等.欧洲桥梁管理概况.世界桥梁，2004.（3）：52-55 [4] 李有丰、林安彦.桥梁检测评估与补强.机械工业出版社，2003.8 |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。