安全的橋梁結構健康監測--無損檢測
發布時間：2010-01-14 共1頁
橋梁健康監測的基本內涵即是通過對橋梁結構狀態的監控與評估，為橋梁的維修與管理決策提供依據和指導。
結構安全維護應包括評估和維修兩個方面。在進行任何維修工作之前，必須對結構的安全狀況進行評估。評估的目的是獲取有關結構質量退化的信息。如質量惡化的部位、程度、原因及后果等。要獲取這些信息，必須結合結構原設計資料和施工、運營記錄，進行詳細的現場調查，包括觀察、測試和判斷等。現場調查和檢測的結果是結構維修時選擇適當的維修材料和方法的依據。
一般評估（檢測）方法可以是混凝土試樣試驗和無損檢測。混凝土試樣即從結構選擇的部位取出的混凝土，它可提供有關混凝土質量和可能發生的變化的有用信息。混凝土試件的試驗一般需要在實驗室里進行。
無損檢測可在結構現場直接獲取結構質量狀態的信息，如估計混凝土構件的強度，確定裂縫和斷裂的程度、不密實混凝土孔洞、蜂窩的出現與區域、混凝土濕度以及可能發生的質量惡化的程度。無損檢測除了目測外，一般都需要一定的測試設備和技術。現有的無損檢測技術包括聲發射、染色法、渦流法、光纖傳感法、硬度測試法、同位素法、泄漏測定法、磁粒子法、磁場攝動、波動光柵等高線映射、壓力－真空試驗、模式識別、射線照相法、超聲波法、X光法以及目檢法等，現就以下幾種方法進行簡要介紹：
1目檢：這是最簡單的無損評估方法，快速而經濟，無需昂貴的設備，唯一需要的是對檢查部位的照明。有時也可用鏡子、透鏡、顯微鏡等光學輔助儀器彌補人眼視力的不足。對某些特殊要求，如觀察運營條件下裂縫的開展，還可用高速攝像等特殊技術記錄觀察過程。
2表面硬度試驗：對混凝土表面硬度測試已發展了多種試驗設備，其中最常用的是回彈儀法，它根據測得的回彈值與材料硬度之間的關系來工作。
3超聲波探測：混凝土超聲波探測儀通過測定超聲波的縱波在混凝土中的傳播速度，間接地推算與判斷混凝土的某些性能，如強度、均質性、彈性模量、密實度等，尤其是探測混凝土內部裂縫的發展和表面可見裂縫的深度。
4聲發射（Acoustic Emission，AE）法：AE法利用混凝土的"發聲"特點來確定混凝土的結構整體性。與超聲波法不同的是，AE法的聲波是由混凝土材料本身發出的。近年來，定量的AE測量技術已發展至用來評估單個微裂縫的位置、大小、方向和開裂形式，顯示AE測量能給混凝土結構局部損傷評估提供強有力的工具。但AE設備昂貴，并且實驗數據的解釋需要專家知識。
5沖擊－回音法（Impact－Echo－Method）：這種混凝土缺陷檢測技術，利用受機械沖擊的混凝土產生的瞬態應力波來反映材料內部的不勻和缺陷。實驗數據的解釋需要對這種測試技術深度的理解。
6穿刺實驗（Penetration Resistance）：用一種專門設計的鋼合金探針打入混凝土，根據穿入的深度評估混凝土的強度。
另外，還有一些耐久性評估方法，如層析探測、腐蝕作用試驗、混凝土碳化測量等。
在實際操作中，常常是多種檢測的聯合應用，尤其是專業檢測人員的目檢不可缺少。但是，對于大型復雜的橋梁，這些無損檢測工作無法深入到結構的所有部位，同時，大型結構構件太多，時間和財力的因素也可能限制檢測的范圍，另外，目檢后的判定工作主要基于檢測人員的主觀判斷，受其專業水平和主觀意向的影響。
橋梁健康監測信息反饋于結構設計更深遠的意義在于，結構設計方法與相應的規范標準等可得以改進，它的信息是橋梁管理部門分析橋梁養護維修需求，選擇養護維修對策，進行項目優先排序的主要依據；由運營中的橋梁結構及其環境所獲得的信息，不僅是理論研究和實驗室調查的補充，而且可以提供有關結構行為與環境規律的最真實的信息。（）
結構安全維護應包括評估和維修兩個方面。在進行任何維修工作之前，必須對結構的安全狀況進行評估。評估的目的是獲取有關結構質量退化的信息。如質量惡化的部位、程度、原因及后果等。要獲取這些信息，必須結合結構原設計資料和施工、運營記錄，進行詳細的現場調查，包括觀察、測試和判斷等。現場調查和檢測的結果是結構維修時選擇適當的維修材料和方法的依據。
一般評估（檢測）方法可以是混凝土試樣試驗和無損檢測。混凝土試樣即從結構選擇的部位取出的混凝土，它可提供有關混凝土質量和可能發生的變化的有用信息。混凝土試件的試驗一般需要在實驗室里進行。
無損檢測可在結構現場直接獲取結構質量狀態的信息，如估計混凝土構件的強度，確定裂縫和斷裂的程度、不密實混凝土孔洞、蜂窩的出現與區域、混凝土濕度以及可能發生的質量惡化的程度。無損檢測除了目測外，一般都需要一定的測試設備和技術。現有的無損檢測技術包括聲發射、染色法、渦流法、光纖傳感法、硬度測試法、同位素法、泄漏測定法、磁粒子法、磁場攝動、波動光柵等高線映射、壓力－真空試驗、模式識別、射線照相法、超聲波法、X光法以及目檢法等，現就以下幾種方法進行簡要介紹：
1目檢：這是最簡單的無損評估方法，快速而經濟，無需昂貴的設備，唯一需要的是對檢查部位的照明。有時也可用鏡子、透鏡、顯微鏡等光學輔助儀器彌補人眼視力的不足。對某些特殊要求，如觀察運營條件下裂縫的開展，還可用高速攝像等特殊技術記錄觀察過程。
2表面硬度試驗：對混凝土表面硬度測試已發展了多種試驗設備，其中最常用的是回彈儀法，它根據測得的回彈值與材料硬度之間的關系來工作。
3超聲波探測：混凝土超聲波探測儀通過測定超聲波的縱波在混凝土中的傳播速度，間接地推算與判斷混凝土的某些性能，如強度、均質性、彈性模量、密實度等，尤其是探測混凝土內部裂縫的發展和表面可見裂縫的深度。
4聲發射（Acoustic Emission，AE）法：AE法利用混凝土的"發聲"特點來確定混凝土的結構整體性。與超聲波法不同的是，AE法的聲波是由混凝土材料本身發出的。近年來，定量的AE測量技術已發展至用來評估單個微裂縫的位置、大小、方向和開裂形式，顯示AE測量能給混凝土結構局部損傷評估提供強有力的工具。但AE設備昂貴，并且實驗數據的解釋需要專家知識。
5沖擊－回音法（Impact－Echo－Method）：這種混凝土缺陷檢測技術，利用受機械沖擊的混凝土產生的瞬態應力波來反映材料內部的不勻和缺陷。實驗數據的解釋需要對這種測試技術深度的理解。
6穿刺實驗（Penetration Resistance）：用一種專門設計的鋼合金探針打入混凝土，根據穿入的深度評估混凝土的強度。
另外，還有一些耐久性評估方法，如層析探測、腐蝕作用試驗、混凝土碳化測量等。
在實際操作中，常常是多種檢測的聯合應用，尤其是專業檢測人員的目檢不可缺少。但是，對于大型復雜的橋梁，這些無損檢測工作無法深入到結構的所有部位，同時，大型結構構件太多，時間和財力的因素也可能限制檢測的范圍，另外，目檢后的判定工作主要基于檢測人員的主觀判斷，受其專業水平和主觀意向的影響。
橋梁健康監測信息反饋于結構設計更深遠的意義在于，結構設計方法與相應的規范標準等可得以改進，它的信息是橋梁管理部門分析橋梁養護維修需求，選擇養護維修對策，進行項目優先排序的主要依據；由運營中的橋梁結構及其環境所獲得的信息，不僅是理論研究和實驗室調查的補充，而且可以提供有關結構行為與環境規律的最真實的信息。（）
