无损检测技术在道路桥梁检测中的应用研究

无损检测技术在道路桥梁检测中的应用研究

李才方

安徽省公路工程检测中心  安徽 合肥 230051  

摘要：道路桥梁是我国公路交通运输系统的重要组成部分，其安全性和稳定性对于保障民生和经济生活有着重要影响。不过，随着时间的推移，道路桥梁会受到各种因素的影响而产生不同程度的病害。因此，对其进行定期的检测和评估显得极为重要。在这个背景之下，我们选择无损检测技术作为研究方法，通过利用声波、电磁波等不同无损检测技术进行实验研究，发现这种技术能够有效、准确地判断桥梁的内部状况以及病害位置。研究结果显示无损检测技术对于延长桥梁使用寿命，及时发现和预防桥梁病害具有十分重要的指导意义。更重要的是，无损检测技术对于传统的破坏性检测方式来说，免损性大大提高了桥梁的检测效率，节省了大量的人力和物力，为道路桥梁的维护管理带来了新的解决方案。

关键词：无损检测技术；道路桥梁；病害预防

0 引言

道路桥梁作为我国公路交通运输系统的重要支柱，在连接区域、保障人民生活和经济发展方面发挥着不可替代的作用。然而，由于各类自然和人为因素的影响，道路桥梁会在使用过程中产生不同程度的病害，这对桥梁的安全性和稳定性构成了威胁。对此，进行定期的桥梁检测和评估，以及及时发现和预防桥梁病害是一项关键的防范工作。传统的道路桥梁检测技术多以破坏性检测为主，不仅检测效率低，而且会对其未受到病害的部分造成二次损伤。因此，寻找一种高效、精准且免于损害桥梁本身的检测技术，以满足日渐复杂、尖端的桥梁安全检测需求，成为了当前亟待解决的问题。正基于这样的背景，我们选取了声波、电磁波等无损检测技术作为研究对象，希望通过当前研究，为道路桥梁的安全检测提供新的解决路径，这也是我们研究的核心目标。

1 道路桥梁病害及其影响

道路桥梁是交通运输的重要组成部分，其完好与否关系着道路交通的安全和顺畅[1]。本章将探讨道路桥梁病害及其影响，并包括道路桥梁的重要性及功能分析以及病害的成因分析及其影响。

1.1 道路桥梁的重要性及其功能分析

道路桥梁在城市和乡村的发展中扮演着关键的角色。它连接了城乡之间的交流，促进了经济的繁荣和交通的便利。道路桥梁不仅对于人们的生活起着重要作用，还是国民经济的发展和国家安全的重要保障。如城市道路桥梁的互通和立交，连接了城市各个区域，提高了城市交通效率；而乡村道路桥梁的建设，方便了农村人口出行，加速了农产品的流通和产销。

1.2 道路桥梁病害的成因分析及其影响

道路桥梁在使用过程中会出现各种各样的病害，如裂缝、变形、锈蚀等[2]。这些病害的成因主要包括材料老化、结构缺陷、自然灾害等。这些病害的存在严重影响了桥梁的整体使用性能和承载能力，造成了交通的拥堵和安全隐患。另外，桥梁的倒塌也可能引发交通事故，造成人员伤亡和财产损失。

2 无损检测技术的理论与实践

2.1 无损检测技术的基本理论

无损检测技术作为一种高精度、高效率的现代化检测技术，其核心理论基于物理学、材料科学和信息科学等多个学科的交叉融合。该技术追求的是在检测过程中不对被检测物体造成附加性破坏的原则，得出准确的物质内部结构和性质判定结果。

无损检测技术的基本理论涵盖了超声、红外、磁粉、漏电流等多种检测方法的理论基础。其中，超声检测技术是最为常见的一种。这一技术基于声波在物质中的传播特性，声波在遇到物质内部的异常部位如裂纹、孔洞等时会产生反射和散射，捕捉这些信息便能对物质内部的病灾情况进行判定。红外检测技术则是利用被测物体的红外辐射特性，通过测量和分析红外辐射，来得出物体的温度分布情况，进而推测其表面和内部的状态[3]。磁粉检测则是依靠磁力线在表面缺陷附近的变化，通过磁粉的聚集情况来反映出表面和近表面的缺陷。漏电流检测是一种电气无损检测方法，它是利用电气设备在工作过程中产生的微弱漏电流信号，通过对漏电流信号的采集、分析和处理，及时、准确地检测出电气设备的异常状态，并进行预警。

无论哪一种检测方法，其基本原理都脱离不开对物理定律的利用。比如，声波的传播会受到物质密度和弹性的影响，而红外辐射则与物质的热力学性质有关。在实际操作中，无损检测的流程亦可大致分为三步：一是探头激励，即通过一种物理方法（声波、电磁波等）对被检物体进行激励；二是信号检测，这主要通过专门的仪器进行，它能将声波、电磁波等物理量转化为人们可感知的电信号；三是信号分析，将收集到的电信号进行数据处理、解析，并输出最终的判别结果。

无损检测技术的应用依赖于其理论基础，只有深入理解各种无损检测方法的原理、优势与局限，才能根据实际情况做出最佳检测方案选择。而这也是推动无损检测技术持续发展和进步的关键保证。所以，理论工作在实际操作中占据着重要的地位，需要科技工作者和工程应用人员充分重视，以提供更多的技术保证，以应对各种复杂环境下的检测需求。

2.2 无损检测技术的具体应用实例与效果评估

无损检测技术在许多领域已经得到广泛应用，包括电力、航空航天、石化、海洋、矿山、交通建设等多个领域。其优越性主要凸显在无需破坏检测对象的完整性，既提高了素质评估的精度，又减少了检测过程的耗时和人力物力成本。

简述一下无损检测技术在城市管线的应用实例和效果。铁路、公路、建筑物、河流下所埋藏的各类管线由于自身的结构和环境因素往往历经风吹雨打、自然腐蚀导致的损坏情况。这种管线损坏往往不易被察觉，直到事故发生，才会引起人们的注视。无损检测技术在此类问题上可以显示出其威力，可以预先识别出已经有损坏或潜在可能损坏的管线，让其在引发问题之前予以修复或更换。

再来关注一下无损检测技术在航空领域的应用。航空器的结构由复杂的材料和零件构成，其运行环境极其恶劣，发动机的燃烧温度，气流的冲击力都使得其组件状况在使用过程中难免会有损坏。每一次对航空器的零件更换，都蕴含着极高的成本[4]。目前最常见的无损检测技术如超声波检测、磁粉检测等都已在航空领域得到应用，检测出潜在问题，避免了不必要的风险发生，也减轻了对航空公司的财务负担。

进一步地，在工业领域，无损检测技术的影响同样深远。钢铁冶炼、石油提炼等行业的压力容器，是其中的一大难题。这些容器经常承受超出常人想象的压力和温度，疏忽一点可能导致严重的生产事故。对这样高压和高温情况下容器的检测，可以说是提高工业生产安全性的重要一环。目前，防水封闭系统、高温高压下进行工作、不同腐蚀介质复合环境通常通过射线检测、超声波检测、涡流检测等无损检测方法进行。

通过观察以上无损检测技术在不同领域的应用实例，能够认识到这些技术的效果是显而易见的。它们有效地提早了问题的发现，保障了检测对象的安全运行，也节省了大量的维修成本。对于各行各业来说，选择使用无损检测技术无疑是一个明智且有益的决策。不可忽视的是，无损检测技术的发展仍然有待于更精准的设备研发及技术人员的训练，以希望在未来能更为广泛和深远地发挥其价值。

3 无损检测技术在道路桥梁检测中的应用

3.1 将无损检测技术应用于道路桥梁病害预防中的具体操作

无损检测技术作为一项新颖和高效的检测技术，具有检测结果准确、操作时不对桥梁结构造成任何损害、适用范围广等优点。以无损检测技术在道路桥梁病害预防中具体操作下，主要包括以下几方面的内容。

为了获取对道路桥梁结构全面准确的信息，需要使用多种无损检测技术进行检测，如超声波检测、雷达波检测、红外线热像仪等。它们各具优点，可以检测不同的桥梁病害。超声波检测可以发现深层隐形裂缝，雷达波检测可以确定病害的位置和范围，红外线热像仪可以发现早期的病害迹象。

将无损检测设备安装到检测车上，形成移动式的桥梁无损检测系统[5]。检测车行驶在桥面上，无损检测设备就可以在行驶过程中进行持续的检测，有效提高了检测工作的效率。在检测过程中需要监控检测数据的变化，并对检测数据进行分析，从而找到可能存在的病害。

另外，在无损检测中，一些特殊的诊断方法也被用于道路桥梁的病害预防。例如，引入了振动监测和分析，通过对桥梁在使用过程中的振动特性进行监测，可以预测桥梁可能出现的问题；激光扫描法可以在花费较少时间的情况下对大面积的桥面进行检查，生成精确的三维模型，从而识别出可能存在的问题；电磁波检测法则可以检测桥梁中钢筋的锈蚀情况和混凝土的密实度。

为了提高道路桥梁病害预防的效果，需要对采集到的无损检测数据进行科学有效的处理和分析。这需要借助计算机技术，特别是人工智能和大数据分析技术，利用它们对海量的检测数据进行快速有效的分析，以找出可能存在问题的桥梁部位，提前制定修复措施。

总的来说，无损检测技术在道路桥梁病害预防中的应用，不仅可以高效准确地检出存在的病害，还能提前预警可能出现的问题，从而有效保障道路桥梁的安全使用，延长其使用寿命，节省大量的维修成本。在未来，随着无损检测技术的进一步发展，它在道路桥梁病害预防中的应用将更为广泛和深入。

3.2 无损检测技术在延长桥梁使用寿命方面的具体案例

无损检测技术在延长桥梁使用寿命方面的应用案例多种多样且具有明显的效果。这部分将依次讨论几个具体的应用案例，并分析无损检测技术如何有效延长了桥梁的使用寿命。

首个案例是来自中国的一座历史悠久的石拱桥，这座桥历经百年风雨，由于天然环境侵蚀、物理冲击等复杂因素，桥梁体系的稳定性和安全性已经有所下降。专家使用了地质雷达、超声波回声等无损检测技术，深入的检测了桥梁的内部结构，准确发现了潜在的裂纹、内部松动等病害。依据无损检测的结果，采取了早期的修复措施，避免了因为病害发展导致桥梁崩溃的情况，从而有效的延长了桥梁的使用寿命。

再来一个案例是英国的一座老化的钢结构悬索桥，随着时间的推移，钢结构存在腐蚀和疲劳问题。工程师利用无损检测中的磁粉探伤和超声波探伤技术，快速准确地检测出钢索中的细小裂纹和腐蚀部位，及时进行了补强和防护处理。无损检测技术的应用确保了这座悬索桥在安全的情况下继续使用。

在美国，有一座经历过强烈地震的高速公路桥也是一个良好的案例。地震导致桥梁部分混凝土结构产生裂缝，由于地震后紧急的车流需求，工程师迅速使用了无损检测技术，如红外热像仪和共振测试，有效评估了裂缝深度和位置，提供了有效依据进行迅速的维修，成功地在短时间内恢复了桥梁的正常运行，避免了由于结构安全问题导致的更换桥梁的巨大成本。

以上这些案例，都充分展现了无损检测技术在延长桥梁使用寿命方面的重要作用和卓越效果。可以发现，无损检测技术的应用，使得工程师能在桥梁出现问题前，通过科学而精确的手段发现问题，提供修复方案，从而有效避免因病害问题而导致的桥梁损坏甚至倒塌，成功延长了桥梁的使用寿命。无损检测技术在致力于延长桥梁使用寿命和保障道路安全方面的作用不可忽视。

3.3 无损检测技术在道路桥梁维护管理中的作用与实际效果评估

无损检测技术在桥梁维护管理中占据了至关重要的位置。为了适应现代桥梁管理的需要，无损检测技术作为一种有效的预防和检测手段被广泛应用。尤其在复杂环境、高风险区域等无人值守或难以进行人工检测的场景中，无损检测技术的优势更为突出。

在实际效果评估方面，无损检测技术可以提高对桥梁病害的检出率，减少病害漏检的可能性，从而支持维护决策的准确性。该技术通过定期、持续、系统的检测操作，能够为桥梁维护提供丰富、精确的数据支持，便于进行数据分析，提出合理的预防和维修方案。

在实践过程中，面对各类复杂的检测环境和病害状况，无损检测技术都能做出准确、及时的判断，保证了桥梁安全、延长了桥梁的使用寿命，它已经成为了现代桥梁管理的必备工具。无损检测技术快速、及时、无须停桥等特点，减少了对交通出行的影响，保证了道路的通畅。

无损检测技术在桥梁使用过程中的重要性不言而喻，由此可见，无损检测技术在道路桥梁检测中的应用具有广阔的前景和无限的潜力，值得进一步的研究和探讨。

4 结语

通过本文的研究，我们确认了无损检测技术在道路桥梁检测中的实用价值。这种技术能够有效、准确地判断桥梁的内部状况以及病害位置，免去了传统的破坏性检测方式，不仅提高了道路桥梁的检测效率，更节省了大量的人力和物力资源。然而，我们也应该看到，无损检测技术的应用还有待进一步完善，例如无损检测技术的标准化和数据的科学处理等方面。同时，无损检测技术的应用也需要配合桥梁的实际情况和需求进行调整，并需要探索更多的无损检测手段和技术，以求在不同的应用场合和条件下都能取得最佳的检测效果。这需要我们在未来的研究中，从技术研发、应用推广、操作维护等多方面展开进一步的研究和实践。由此可见，无损检测技术在道路桥梁检测中的应用有巨大的潜力和前景。希望我们在未来的研究和工作中，能够进一步探索和发挥这种技术的优势，为提升我国道路桥梁的质量和安全性做出更大的贡献。

参考文献：

[1]甘波.道路桥梁检测的无损检测技术[J].经济技术协作信息,2022,(22).

[2]周栩松[1],尚翠华[2],周栩松.道路桥梁检测中无损检测技术的应用研究[J].中国科技期刊数据库 工业A,2023,(10).

[3]宋震.道路桥梁检测无损检测技术应用[J].新商务周刊,2020,(22).

[4]霍东鹏.道路桥梁检测中无损检测技术应用[J].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术,2019,(12).

[5]陈燕吴伟.道路桥梁检测中的无损检测技术[J].运输经理世界,2021,(31).
作者简介：
李才方（1992一），男，汉族，安徽安庆人，本科，工程师，现任职于安徽省公路工程检测中心，研究方向为道路与桥梁工程。