道路桥梁工程测量中无损检测技术的应用

发表时间:2020/9/8   来源:《建筑实践》2020年4月10期   作者:李军
[导读] 文章研究的对象是道路桥梁的检测项目,阐述无损检测需要按照何种流程进行

         摘要:文章研究的对象是道路桥梁的检测项目,阐述无损检测需要按照何种流程进行,以及无损检测在具体的工程项目中能够发挥怎样的作用效果,从而促进我国道路桥梁工程项目的可持续发展。
         关键词:道路桥梁;无损检测技术;技术应用;
1.道路桥梁工程中的检测项目
         无损检测技术所检测的内容、所使用的仪器设备、所遵循的原则标准以及与此相关的防护措施等可见下图所示。

图1道路桥梁工程无损检测流程
1.1结构缺陷检测
1.1.1 混凝土桥梁外观缺陷
         混凝土桥梁使用一段时间之后便容易出现裂缝、腐蚀或是脱落现象等,主要原因在于长期承受较大的重量、工程所使用的材料特性影响、施工过程中存在这样那样的影响以及周围环境和自然条件等的作用。其中最为常见也相对较为严重的病害应该是裂缝。国家相关部门制定和颁布的《公路桥梁技术状况评定标准》(JTC/TH21-2011)[3]中明确了所产生裂缝的最大可接受范围,这将对后续评价道路桥梁的功能特性和安全性产生直接的影响。因此,对桥梁外观进行检测工作时,相关的负责人员和检测人员应当对容易产生裂缝的部分予以足够的关注和重视。
1.1.2钢桥外观缺陷
         外观缺陷主要表现为以下几种形式:其一是桥梁结构遭到腐蚀,其二是连接桥梁的装置无法正常发挥其功能作用,其三是部分零部件和焊接缝隙处出现开裂现象。具体来说,出现腐蚀现象和连接装置无法正常发挥作用往往会表现出较为明显的特征,负责进行检测的相关人员在日常巡视时便能轻松发现;但若是结构处和焊接处出现裂缝,则不容易被发现和检测出来,故而在后续正式投入运营之后也会存在较大的风险隐患。因为桥梁结构的特性不同、焊接处会有应力残余和操作不当之处以及产生的误差等,焊缝处会承受较大的应力,逐渐转为疲劳热点,进而导致一系列病害问题出现。因此,如何采取恰当有效的方法来检测桥梁部位存在的裂缝并及时制定方案予以解决将会对后续桥梁投入正式使用之后的安全性产生最直接的影响。
1.1.3混凝土桥梁内部缺陷
         就预应力混凝土桥梁来说,钢束是否能够保持较高的安全性以及在未来较长的一段时间内正常发挥其功能作用,主要会受到以下几个方面因素的影响:其一是混凝土浇筑质量,其二是预应力孔道采取何种方式施工,其三是压浆是否能够实现良好的密实性等。受到孔道自身独有的特性、钢束产生的各种影响、浆液中各种材料的配比以及应用的工艺技术等因素作用,采用传统模式下的压浆工艺所形成的孔道将不具备良好的密实性,除此之外,压浆环节容易出现离析现象,这会严重腐蚀钢束。因此,在桥梁检测工作中,相关的负责人员和检测人员也应当关注和重视内部产生的种种缺陷问题。
1.1.4普通钢筋锈蚀
         钢筋结构处一旦出现裂缝,或是被氮离子侵蚀,就会发生电化学反应,这不仅会影响混凝土结构在未来运行的安全性,也无法使其在较长的时间内正常发挥相应的功能作用。发生锈蚀现象后,钢筋截面积会有所降低,体积发生膨胀,钢筋与混凝土之间产生的握裹力随之减小,桥梁将无法承受较大的重量和压力。因此,检测人员在检测过程中还应当注意钢筋是否受到较为严重的腐蚀。
1.1.5体内预应力钢束缺陷
         通常来说,预应力典型缺陷包括以下4种:第一种是确定孔道位置时存在一定的偏差,第二种是管道压浆的密实度未能达到预期的标准和要求,第三种是预应力钢束受到腐蚀,第四种是钢束产生的有效张力无法满足需求。相对较为常见且对桥梁工程产生较大影响的是钢束有效张力,它能够真实反映出桥梁的结构状况和投入运行之后的服务水平,除此之外,也能够反映出桥梁具备的承载重量的能力和安全性。
1.2力学与几何特性检测
1.2.1强度
         混凝土强度在结构力学中占据非常重要的地位,它直接决定着桥梁是否能够承载较大的重量压力以及在正式投入运行之后是否能够保持良好的安全性,在后期进行质量评价工作时,该项指标也是非常重要的内容。
1.2.2结构应力
         与理论值相比,PC桥梁混凝土压应力分布可能会存在差异之处,之所以会出现这种现象,大多是因为施工过程中存在误差、发生预应力损失以及混凝土变化等,虽然通过载荷试验能够很好地检验桥梁所具备的承载重物的能力并确定桥梁在后期运行时是否能够始终保持高效,但是该项试验得出的结果只是活载效应的相关反应,而无法显示混凝土应力总量。因此,PC桥梁永存应力检测技术若是灵活应用于工程项目中,将会发挥较大的价值作用。
1.2.3索力
         目前,对于悬索桥吊杆和大跨径斜拉锁而言,所采用的结构形式为柔性索结构,索力的大小将会直接影响桥梁结构受到的内力和线形。若是在检测索力时能够通过合理且恰当的方法进行,那么桥梁施工工作和后期投入正常运行之后将会保持良好的安全性。
1.2.4变形
         在评价桥梁投入正常使用之后所发挥的功能作用时,应当考虑桥梁是否能够较好地抵抗活载,是否会发生较大的变形。
2.道路桥梁工程对无损检测技术的应用
2.1超声波检测
         超声波检测基于的原理是瞬间应力波,可以用来检测是否存在空隙位置,主要通过机械撞击作用进行。若是钢管混凝土具有良好的密实性,检测过程中便是径向传播超声纵波,该过程往往耗费的时间较长。超声波在检测工作中能够发挥良好的作用,应用较为广泛。
2.2探地雷达检测
探地雷达运行频率较高,达到10-1000MHz,将脉冲波送到地下。地下介质各有不同,雷达波能量可能无法传送,转而被接收天线接收。探测到的雷达数据n(t)与雷达脉冲子波b(t)和反射波系数序列R(t)之间的关系如下:

         其中子波b(t)是通过雷达系统检测而知,R(t)则包括了地下介质的相关信息。分析地下介质具体如何分布时可以测定以下两个指标数值:其一是反射波传到地面所耗费的时间t,其二是反射波的波幅。
2.3图像检测
         图像无损检测技术具体包括两个部分:其一是激光全息图像,其二是红外成像。对于激光全息图像技术而言,它所获取的力学指标具有较高的准确性,结合设备拍摄记录和图像结果分析数据便可得到相应的力学量。红外成像检测技术的关键之处在于桥梁施工材料的特性差异,据此确定内部结构之间是否存在持续的热传导现象,然后通过图像显示出来。
2.4光线传感器检测
         (1)股绞光传感器检测。光纤在传导过程中不可避免地会出现或多或少的损失,按照损失量的标准确定应当采取何种检测方法以及按照何种流程进行检测工作,若是光纤纤维的位置有所变化,射光密度也会随之变化。根据射光产生的变化便能明确分析出桥梁内部结构。(2)多层反射传感器检测。基于光速不变形原则,测定其从传感器发出至返回装置所耗费的时间。对于多层反射传感器而言,其反射镜的安装位置相对灵活,不会受到桥梁结构的影响,检测工作所产生的误差至少应当保持在上下0.15mm的范围之内。
3应用实例
某路桥的总长度达到15.683Km,建造时遵循的是国家公路一级标准。桥梁上部采用的是15片简支空心板,施工方式为先张法,形成的结构为预应力混凝土宽幅式,缝隙之处采用的材料是混凝土,型号为C40,钢绞线的类型为φj15.24,非预应力钢筋主要有两种:其一是II号钢筋,其二是I号钢筋。下部建设钻孔灌注桩。进行检测工作时,选择的对象是第5跨预应力空心板,因为该种空心板往往容易出现较多的病害问题。
3.1检测内容
         检测内容主要包括两个方面:首先是针对桥梁外观进行检测,包括上部、下部、空洞以及产生的裂缝等,并对存在问题的部位予以统计和汇总;然后是针对桥梁内部进行检测,主要是查看内部是否存在损坏现象,包括空洞、腐蚀以及裂缝。
3.2评估
         在计算检测值和隶属度时,可以考虑针对缺损部分做出的评估结果和相关指标的隶属函数,进而得出模糊评估向量。在这一向量的基础之上,评估人员可以针对构件存在的缺损现象进行较为详细深入的评估。最终得出的结果为第5跨预应力空心板被评定为B机,这就意味着内部并不存在较大的缺损。
4.结束语
         无损检测技术涉及的相关工艺具有较高的专业性,其流程操作具有良好的系统性,只有多个学科领域相互合作才更有可能达到预期的效果。将该项技术灵活应用于桥梁工程项目中时,相关的负责人员和操作人员应当始终保持积极的学习态度,主动针对存在缺陷的地方做出改善和创新,从而有效提高桥梁检测质量。
参考文献:
[1]贺拴海,赵祥模,马建.公路桥梁检测及评价技术综述[J].中国公路学报,2017,(11):63-80.
[2]王娜丽.无损检测技术在公路桥梁测量中的应用[J].自动化与仪器仪表,2017,(10):166-167.
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