摘 要：目前，随着我国现代化建设事业的蓬勃发展，桥梁使用年限的增长，以及交通荷载的增加，桥梁检测已成为重中之中，该技术是一个多学科交叉的系统工作，需要各个环节协调配合才能达到一个有效的效果，本文主要介绍了几种无损检测技术的概念、原理和特点，并通过实例进行无损检测的应用说明，为工程人员提供参考信息。
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关键词：检测；桥梁；工程
传统的方法是对公路桥梁随机选点，钻孔取样，在室内对所取样本进行分析和处理，从中获取各种有价值的工程参数。这种方法的局限性表现为以下几个方面：
a）因被测点是操作人员随机选择的，所以检测结果很难具有代表性；
b）由于检测点有限，覆盖面密度较小，使某些存在缺陷的不良区段反而被漏检，从而埋下质量隐患；
c）虽然钻孔取样精度高，但其会对路面造成破坏，且修补时费时费力。
无损检测技术作为快速、直观，且能够显示道桥内部状态的检测设备和技术手段，能够弥补传统方法的不足，它在开展道桥无损检测技术研究、建立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要的意义，也必将带来道桥改造方案的优化和公路桥梁管养水平的提高。
桥梁的无损检测技术(NDT)有较大的发展空间，包括超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。在公路桥梁结构中应用NDT，可以提高新建结构质量的安全性;可以提供结构损伤的标志，例如，污染程度，钢筋混凝土桥梁的氯侵蚀程度;可以记录支座处的声发射，反映了裂纹或过大的摩擦力或从垫层支座正在扩展的裂纹。无损检测的这些结果可以作为结构评估的辅助。
在一些情况下，与侵入检测相比，无损测试更快捷，缩短了测试期间的交通管制时间，从而降低了成本。雷达可以快速扫描潜在的结构空洞，雷达在NDT中的使用证明了NDT的速度和便捷性。声传播的使用进一步说明了调查的有效性。声传播可以用于检测长护栏的潜在腐蚀。随后可对疑似区进行更细致的检测，例如使用钻孔、直接量测和超声技术来确定未腐蚀厚度。NDT间接测量了外形特征，测试结果依赖于信号在结构内非连续区的反射时间。该信号的速度依赖于结构材料的性质，该性质不一定明确。因此，需要专业知识和经验来解释收集的数据，并判断在物理特征或材料性质方面的意义。
通常情况下，进行无损测试时，将无损测试设备置于结构附近，正对结构或固定结构表面。无损测试最大的优点在于对结构不会造成损伤，从而避免了对可能已有损伤的结构的削弱。NDT技术并没有确定性的答案，还应该参考其他信息来评估结构的整体情况。
通常，为了校正NDT的结果，有必要对结构物进行选择性损伤检测。本文主要介绍了几种在桥梁检测中典型NDT测试方法，以推广NDT在桥梁结构检测中的应用。
2超声波无损检测技术
超声波是一种声波，其频率高于人耳所能听到的频率，它的传输过程遵循波的传播规律。超声波路面检测技术是通过对材料介质发射超声波，进而对接收到的反射波相关参数进行分析，从而对结构内部破损情况进行准确判断的一种新型无损检测方法。
2.1超声波检测基本原理
当超声波从一种声阻抗率为Z1=ρ1C1的介质向另一种声阻抗率为Z2=ρ2C2的介质传播时，一部分在界面上形成反射波，另一部分则穿过界面，形成折射波，见图1。
通过在介质的不同位置设置传感器，测量超声波在一定范围内的传播时间，求得波速，不仅可利用速度与介质参数的关系测定材料的弹性模量、抗压强度和抗折强度等，还可用以检测材料或内部结构的缺陷。若假定路面结构为无限大的固体介质，则其波速公式为：
式中：v
L---波速，m/s；
E---弹性模量，MPa；
ρ---介质材料密度，kg/cm3；
μ---泊松比。
因超声波无损检测技术具有操作简单、检测方便、价格相对低廉等优点，在路面检测中的应用前景非常广阔。
2.2 激光检测技术
激光的高亮度，具备较好的方向性、相干性和衍射性。激光的光强愈强则光电流愈强，路面检测正是利用了激光这一原理。当激光的光强发生变化时，光电流也随之发生变化，根据所标定的光电流与位移的关系，通过光电流的变化反算弯沉位移的变化量。在路基和路面检测中，激光主要被用于距离测定、弯沉测定以及纹理深度测定和平整度的测定。
2.3光纤传感检测技术
光纤传感检测技术是利用光纤对某些特定的物理量敏感，将外界物理量转换成可直接进行测量的光信号的检测技术。将光纤传感检测技术应用于桥梁检测，可实现对桥梁钢索索力的监测，也可完成对预应力连续混凝土梁内部应力、应变特性的科学测量和监测，构成光纤智能桥梁。
3探地雷达(GPR)检测法
GPR是一种电磁回声方法。采用一个传感器(发射器或者接收器)，该传感器以某一指定速度穿过结构表面。声波较短的持续脉冲能量得以传播，同时接收器接收从材料表面（见表1）和结构特征处探测到的反射信号。这些信号带有不同的介电常数，例如被埋藏的金属物体或者空洞。收集到的数据是一个有效的连续截面。信号的振幅，阶段和连续性受到材料类型这一因素的影响，信号的连续性受到构件形状的影响。无线脉冲传播时间受到层厚度或者埋藏特征的影响。GPR是一种低风险的检测方法，主要应用是在使用其他可选方法前，定位管道和加固区。
GPR检测法产生高频电磁冲击脉，通过天线在结构内传播。
这些电磁波有一部分在界面改变处反射和折射，因为在界面改变处介电常数有所改变，并且由一个接收器记录下来。如果接收天线是常用的单声道操作(反射模式)，发射天线可以和接收天线布置于同一外壳。集合系统往往在表面扫描而过，来确定反射信号的雷达追踪。各种典型的天线频率在100MHz～1500MHz之间，用于调查不同结构形式和材料状况。
GPR检测法能够有效绘制空洞或剥离程度，速度快，覆盖范围广。因为没有放射性X射线的危害，GPR检测方法的使用安全可以得到保证，尤其适用于检测很多通道条件苛刻的结构，或者适用于不能有损伤的内部结构。GPR检测法能很好的确定金属管道的位置，并且很可能成为后张混凝土桥梁结构应用的主要方法。在完全灌浆的塑料管道中，该方法能够定位金属管道，加固区和钢筋。
GPR检测法的适用范围如下:
1)用于低分辨率下的深度探测;
2)在浅穿透下用高分辨率;
3)用于检测“隐藏”特征，例如，拱肩墙。
GPR检测法的应用在一些条件下受到了限制。GPR检测法不能够穿过金属检测空洞，结果对空洞的深度很敏感，对突出的小尺寸不是很敏感。此外，GPR检测法在潮湿环境中不能工作，不能用于低于0℃以下，在深度浅处需用高分辨率。对于其他NDT技术方法而言，例如回声检测法和超声波传输法，设备的选择、数据的解释、准确定位管道和加固都是重要的工作内容。所以，在决定使用这些方法之前，应该在现场处理GPR数据，作为参考。对于和金属管道中空洞交叉的钻孔，GPR也有意义，并且 可以减少无效钻孔，也可以减少钢筋的损伤。
3射线探伤法
射线探伤法将底片置于混凝土构件后，通过对敏感底片发射X射线或伽玛射线，从而生成含空洞的图片。射线探伤法可以确定空洞程度和断裂钢筋的位置。适用于桥梁交通开放的情况，并可以从图书馆在线快速获取图像。理想条件下，图片准确无异议。这种方法所需的操作人员数量较少。但射线探伤法需要很多强有力的探射源穿透厚截面，或者获得实时图像，从而增加了成本，使结构健康和安全预防措施更加严格。采用射线探伤法可以获得清楚的图片，但如果截面厚，或与管道或钢筋交错布置时，就不宜用图片说明。放射源放射出的伽玛射线最大能够穿透150 mm的铱，400 mm的钴，并且必须能机械化的放置于带有护套的盒子中。X射线源的穿透能力达1 500 mm，并且能够自动关闭，这是该方法的一个显著安全优势。当通道便捷，并且安全情况理想时，射线探伤法能提供便于解释说明的图片。证明了这种方法是一个适用性很强的NDT技术。
4工程应用
以后张混凝土梁为研究对象，用回声波法进行无损检测。在后张法中，预应力筋的作用是承受荷载。混凝土达到规定强度以后，将预应力筋穿入事先埋入的预应力管道内，然后进行张拉，固定于构件的两端。之后在高压下将水泥浆注入管道，在钢筋和混凝土之间形成粘合剂，并填充所有空洞。灌浆中留下的任何孔洞都可能导致钢筋的腐蚀和结构的最终倒塌。这个案例的目的在于，进行实验室试验，分析冲击作用下反射信号，探测后张混凝土梁中的孔洞。为了模拟不同的检测过程，建造了若干已知缺损的试验性测试横梁。横梁为具有现实代表性的后张桥横梁。通过比较分辨率，选择合适的球轴承，以及所需波长(高分辨率=短波长=较小球轴承)和穿透深度(较强穿透性=长波长=较大球轴承)。横梁上所用的较合适的球轴承是直径为10 mm的球轴承。
试验过程中，通过一个传感器计算混凝土的速度，记录通过固体混凝土区域的频率，由此测量速度。在实地探测时，测试的是横梁的侧面而非顶部，因为实地探测时很难接近顶部。测试发现，被测的所有横梁上的后部墙的频率(fT)与同批混凝土所铸造的横梁的频率相同。由试验得出中空管道的频率响应。试验结果表明，初始峰值(fT)已经从4．9(普通混凝土)开始变动，在更高频率处会产生一个峰值，这典型代表了中空管道。中空管道和灌浆管道之间的差别很容易辨别。纯净输入信号和有效反应信号的成功利用率是变化的，这取决于操作员。无效波形很容易从较好的重复性波形中区分出来。接着测试另一种横梁，它一半灌满灌浆，另一半是空的(通常，管道上部的一半是空的)。探测横梁的总长度，以确定这种方法是否能鉴别部分灌注的管道的位置。这些测试的结果表明，即使管道是用塑料制成的，也能辨别出完全充注管道和完全中空管道的差别。
结束语
无损检测技术是一门多学科的、综合性的应技术，在无损检测技术的应用中，应善于把基础论与工程实际相结合，大胆创新，不断提高道桥护管理科学化水平。
参考文献
[1]李永利，董伟.路面无损检测技术探析[J].交通标准化，2011，243（8）：78-80.
[2]吾新璇.混凝土无损检测技术手册［M］.北京：人民交通出版社，2003．
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