钢构桥梁工程中无损检测技术的运用

钢构桥梁工程中无损检测技术的运用

赵郑宏

赵郑宏

陕西高速公路工程试验检测有限公司陕西省西安710086

摘要：钢结构桥梁是我国道路交通系统重要的组成部分，其质量和使用寿命直接影响交通运输安全和社会经济发展。桥梁采用钢结构模式建造，其优越性不止在于其强度高，以及工业化程度高，还具有综合效益好的优势，近几十年以来在国内外，钢结构桥梁得到了迅猛的发展，应用于工业领域也较为广泛。但是由于早期钢桥建设经验不足、桥梁后期养护意识不高，随着服役年限的增长以及钢结构桥梁自身的缺陷，大量的钢结构桥梁出现了较为严重的疲劳开裂现象。并且近些年交通量急速增长，这一问题变得更加严重，因此对既有钢桥进行疲劳剩余寿命及使用安全评估变得十分迫切。

关键词：钢构桥梁；无损检测技术；运用

1无损检测技术概述

传统道路桥梁检测采用的方法属于破坏性检测，在道路桥梁上随机选取一个位置进行钻孔取样，将样本带回开展相应的分析研究，得到具体的工程参数。这种方法虽然有效，但是存在很大的局限性，一方面，随机取点的方式会遗漏其他地段，不仅不具代表性，而且难以保证检测的全面性；另一方面，钻孔取样必然会对道路桥梁造成一定损伤，缺乏理性。

与之相比，无损检测技术能够在不损害道路桥梁结构与性能的基础上，对其各种指标参数进行检测，结合检测结果，判断工程的性能和结构特征。无损检测技术是多学科相互结合而形成的一种全新的工程应用技术，主要是借助声、光、电等的特性，针对道路桥梁结构进行深入检测，得到具体信息，判断结构是否存在隐患和损伤，是否能够正常稳定运行，也可以较为准确地估算道路桥梁的使用寿命。

2无损检测技术在桥梁检测中的应用

2.1超声波检测技术

超声波属于一种人耳无法听到的高频声波，在其传输过程中满足波的传输规律。将其应用到道路桥梁无损检测中，主要是在需要检测的部位，利用专业仪器设备，发射超声波，声波会在结构内部传输，然后被内部的损伤或者缝隙反射，由接收设备接收和分析，依照反射波的状态来对道路桥梁内部结构的完整性进行判断。可以在介质中不同位置设置相应的传感器，对超声波在一定距离内传播的时间进行测量，结合时间、速度和位移的相互关系来对波速进行计算，对照不同介质中超声波的正常传播速度，就能够对材料的抗压强度抗折强度以及弹性模量等进行测定，也可以帮助检测人员找出材料或者结构内部可能存在的缺陷。超声波检测技术在实际应用中可能会出现误差，例如，如果结构内部有水或者空气，可能会对超声波的传输产生影响，导致检测结果偏差，而且其虽然可以快速找到路基或者桥体中的缝隙，但是在其他检测项目存在很多不足，需要技术人员做好进一步的优化和完善。

2.2钢结构焊缝磁粉检测方法

钢结构焊缝磁粉无损检测技术（MT）是金属材料焊接缺陷中常用的检测技术之一。钢结构被磁粉磁化后，在磁路不连续的截面出现变化时，磁路透过试件表明形成“漏磁效应”；借助“漏磁效应”以吸附磁粉材料从而形成磁痕，通过磁痕外形以间接反应试件的焊接缺陷。在检测前，应先对待检测焊缝位置进行预处理，将焊缝表面的污染物、锈蚀物等彻底清理，并采用角磨机打磨，保证原始焊缝的材料涂层厚度值小于50mm。在具体的检测过程中，根据磁粉类型可以将磁粉检测划分为湿法检测和干法检测两种；根据磁粉检测中待检测母材上的磁粉施加时间长度，将磁粉检测分为连续检测法和剩余磁法两种。湿法检测的灵敏度最高，干法检测选用的磁粉颗粒粒径值较大，仅适用于连续磁粉探测中，所以干法检测适用于焊缝缺陷较为明显的结构中，对于细微的焊缝缺陷或者裂纹，使用干法难以精准探测。在市政钢结构桥梁检测中，应做好干法和湿法两种探测法的联合使用，可以先采用干法进行缺陷定位，再使用湿法进行精准探测。

2.3激光检测技术

激光检测技术是一种比较新的无损检测技术，主要应用于道路桥梁路面的检测中，对于其平整度、弯沉度、距离等都能比较好地检测。他很好地利用光的特性，就是光电反射、光的衍射、光时差原理等原理进行测量。而激光是一种强光，在传播过程中具有超强的抗干扰性使光的特性发挥得更好，这对于要求精准的测量施工是十分有必要的。激光有很好的方向性，并且在传播过程中的损耗和散光很少。发射出去的激光在传播中，经过狭小的缝隙时会产生衍射的现象，然后通过调整改变缝隙的大小，就能够获得一系列图像。获得的图像明暗交替，可供构建分析，发现其中的联系，就可以获知缝隙的变化。还有就是光时差原理的应用，主要应用于对建筑是否均匀的检测上，是通过检测激光在一定距离内传播时间的差异来检测获得结果。

2.4钢结构焊缝射线无损检测法

射线无损检测技术借助射线发射仪器或者放射性同位素作为射线发出源，在射线接触到待检测焊缝时，射线将出现不同程度的衰减，由于待检测焊缝及母材存在厚度差，射线采集胶片上记录了不同的射线强度值，射线强度以不同数量的光子表现，将胶片拿到暗室内处理后，根据胶片上不同暗度的影像情况，对焊缝缺陷做出定性判定。同其他焊缝检测技术相比，射线检测结果识别精度及效率最高，可以及时输出缺陷图像信息；可以将不同位置的焊缝射线检测结果保留在胶片上，便于检测数据的长期保存。但是，射线检测在具体的焊缝检测中也存在一些缺陷，首先，射线检测技术的成本较高，必须借助高频率射线发射仪，且还必须提供胶片等耗材；此外，射线焊缝检测在平板对接焊缝的检测中精度较低，若射线投射放线与焊缝缺陷相互垂直时，将无法检测；最后，使用射线检测存在较高的安全隐患，一旦控制不当，将对检测人员造成损害，检测长期置身在射线污染环境中，很容易诱发癌变。

2.5其他检测技术

无损检测技术的理念问世之后，各种方式的无损检测技术也都相继问世。但因为每种检测技术本身都有其局限性，所以已有的无损检测技术仍在不断改进的同时，新的无损检测技术仍在不断出现。除了上面介绍的几种技术的应用之外，还有很多种，如：利用渗透液对于道路桥梁表面的细小裂缝进行检测的渗透检测技术；利用磁场的穿透性检测道路桥梁内部缺陷的磁粉检测技术；利用射线（一般使用X射线）的穿透性检测道路桥梁内部缺陷的射线检测技术。每一种无损检测技术的出现，都体现了它的价值。但是在实际的检测中，并不是单一使用一种无损检测技术，而是采用各种检测技术配合。检测人员必须考虑到外在的种种条件，比如检测部位、自然条件等对于检测仪器、检测难度的限制，还要透彻熟悉和了解每一种检测技术，考虑到每种检测技术本身的限制和适用性，然后才能决定配置怎样的检测方法，既节约人力物力和时间，又保证工程质量。

结论

对于钢结构桥梁来说，任何一处微小的裂缝如果任其发育，都有可能造成钢构件的变形甚至是断裂，进而影响桥梁主体结构的安全，定期做好裂纹检测非常重要。无损检测技术既可以达到裂纹检测的目的，又不会对桥梁钢构件造成损害，是桥梁工程中不可或缺的一种技术手段。根据桥梁工程的具体需要，合理选择无损检测技术，以最低的成本、最快的速度，完成无损检测任务，从而确保钢构桥梁工程的安全。

参考文献：

[1]焦彦涛.无损检测技术在公路桥梁养护管理中的应用[J].交通世界，2017（Z2）：88-89.

[2]肖和锦.无损检测技术在公路桥梁中的应用研究[J].绿色环保建材，2017（2）：82.

[3]梁冰.既有钢结构桥梁检测与加固技术研究[D].天津：河北工业大学，2017.