道路桥梁工程中无损检测技术应用研究

刘永伟

（中交公路规划设计院有限公司，北京 100010）

0 引言

道路桥梁作为我国重要的交通基础设施，在推动我国社会经济发展方面有重要作用，因此定期对其进行全面检测至关重要。然而，传统的检测方法会对道路桥梁结构造成损伤，且检测精度难以达到预期效果。因此，必须积极引入无损检测技术，在保护结构完整性的同时，提高检测准确率，为交通运输业的健康发展提供有力保障。基于此，对道路桥梁工程中无损检测技术的具体应用进行研究。

1 在道路桥梁工程中应用无损检测技术的必要性

1.1 保护桥梁结构的完整性

无损检测技术凭借自身的先进性和准确性，在道路桥梁检测领域发挥着重要作用。当前，常用的无损检测技术包括红外热像、超声波（见图1、图2）、激光以及电磁波等，在检测过程中可在不破坏桥梁结构的前提下，深入探测裂缝深度、钢筋锈蚀情况及混凝土内部空洞等潜在问题，对道路桥梁进行全面、细致的检测与分析，有助于实时掌握桥梁内外部结构的健康状况。此外，无损检测技术还具备操作简便、适用范围广、准确度高等优势，无论是新建桥梁还是老旧桥梁，无论规模大小，此类技术均能发挥有效作用。

图1 超声脉冲回波法反射脉冲幅值谱

图2 超声脉冲回波法进行混凝土空洞扫描

传统道路桥梁检测方法，如通过钻取混凝土核心样本的方式评估混凝土的压缩强度和成分质量，会损坏桥梁结构，且该方法不能提供关于结构内部的详细信息，如钢筋锈蚀、内部裂缝等。而采用地质雷达（GPR）无损检测技术，可以有效检测混凝土结构中的内部裂缝和腐蚀情况；红外热像仪可以检测桥梁表面和内部的温度变化，从而发现潜在的问题区域；超声波检测可用于检测混凝土和钢结构中的缺陷。破坏性检测与无损检测对比如表1 所示。

表1 破坏性检测与无损检测对比

例如，某城市的一座大型高架桥在建设后的第五年，表面出现裂缝，需要进行检测。传统的破坏性检测可能需要进行大量钻取会破坏结构的完整性，为保证结构完整性，工程团队采用了GPR 和红外热像仪组合检测技术，在不损坏结构的情况下成功地定位了问题区域。检测结果可为工程师和管理者提供宝贵决策依据，能够更有针对性地制订维修与保养计划，及时预防和解决各种安全隐患。

1.2 提升工程效率、节约成本

与传统的破坏性检测技术相比，采用无损检测技术不需拆解道路桥梁结构，能够有效减少对交通的干扰与人力物力投入，且能有效降低整体检测成本。无损检测技术能够迅速识别与定位潜在的结构问题，工程团队可以针对性地进行后续维修和加固，实现资源的合理分配与使用，提高整体工程效率，同时能够有效避免紧急维修导致的交通临时封闭[1]。

2 无损检测技术应用中存在的不足

2.1 设备精度对检测结果影响较大

第一，无损检测设备的精度直接决定检测结果的准确性和可靠性。使用高精度的设备，能更准确地识别和定位桥梁结构中的微小缺陷和损伤。然而，当前市场上的无损检测设备精度参差不齐，不同品牌和型号的设备在检测精度上存在明显的差异。这就要求工程师在选择设备时必须非常谨慎和精细，除了要参考设备品牌，还必须进行实际的测试和验证，确保设备精度能够满足实际的工程检测需求。

第二，即便是高精度设备，也需要进行定期的校准和维护，以保持其良好的性能和精度，这会一定程度上增加管理与维护方面的成本。

第三，高精度设备的价格通常较高，对于一些经费有限的工程项目来说，可能是不小的负担。

2.2 难以精准识别深层结构问题

无损检测技术虽然能够为道路桥梁工程健康状态提供可靠的数据参考，但难以精准识别与定位深层结构问题，如道路桥梁结构深层裂缝、拉索钢丝腐蚀、预应力筋断裂等。

一是由于道路桥梁的深层结构通常由复杂的材料和构件组成，这些材料和构件的声学、电磁和热学特性相互影响、干扰，使得无损检测信号很难清晰地反映出深层结构的真实状态。

二是由于桥梁结构具有一定的复杂性和多样性，不同的桥梁构件和部位对无损检测信号的反应也存在很大的差异性，需要建立复杂的信号处理与解释模型，才能准确识别与定位深层结构问题。然而，由于缺乏充分的试验和实践基础，这些模型的准确性和可靠性有待进一步验证与改进。因此，进行道路桥梁深层结构检测时，需要结合多种无损检测技术，同时需要进行综合分析与判断，以准确评估问题[2]。

2.3 技术适用范围存在局限

大部分无损检测技术对混凝土、钢材等材料的检测效果较为准确，然而对复合材料或其他非金属材料的检测能力可能有限，且不同无损检测技术的适用对象与条件存在一定的差异。以斜拉桥的拉索检测为例，高强钢丝和PE 材质的联合使用给无损检测技术的应用带来了挑战，单一技术难以同时兼顾两者的检测需求，需要联合使用多种检测技术。

此外，对于一些小尺寸或形态复杂的构件进行检测时，无损检测技术应用也存在一定的限制。主要是几何尺寸较小会导致无损检测信号的传播受到限制，衍射、反射和散射等信号损失现象会明显增加，从而影响最终检测结果的准确性和可靠性。复杂形态的构件也会给无损检测带来一些不确定性，增加检测难度。

面对复杂负载和环境条件时现有无损检测技术也存在一定的局限性，如在动态负载作用下，桥梁结构会产生微小的位移和变形，可能会加大无损检测技术的信号解读难度[3]。

3 道路桥梁工程中无损检测技术应用策略

3.1 根据检测目标合理选用检测设备

第一，在道路桥梁工程无损检测过程中，技术人员需要深入剖析桥梁结构，对各个组成部分的材料属性、结构特征及可能存在的缺陷类型进行全面分析，从而确定具体的检测目标，进而合理选用检测设备。由于不同检测设备的检测能力和精度存在一定的差异，选用与预设检测目标相匹配的检测设备，才能发挥检测设备的作用，进而有效识别和定位桥梁结构中的微小缺陷和损伤。

第二，选择设备时，除了要参考设备的基本技术参数，如检测深度、分辨率和检测速度等，还需将这些参数与检测需求进行比对，以确保选用的设备能够实现预期的检测目标。

第三，操作界面的友好程度直接影响设备的使用便利性和舒适度，进而影响检测效率和检测结果的可靠性，因此选择设备时可将该因素考虑在内。

第四，确保所选设备技术性能达标的同时，还要关注设备操作和维护的便利性。为确保操作人员能够快速掌握设备使用与维护技巧，应结合设备的操作指南与维护手册，为其提供相关培训。对于那些需要根据不同检测目标和要求选用不同类型和精度设备的情况，确保操作人员能够根据不同检测目标和要求，合理调整设备参数，以便更加快速、准确地完成检测任务。

3.2 结合多种技术共同识别深层问题

由于不同无损检测技术的检测原理与适用范围不同，因此在道路桥梁检测过程中，可结合多种无损检测技术，互补不同技术的局限性，进而实现对桥梁深层结构问题的准确识别，为桥梁结构的安全评估与维修保养提供强有力的技术支持[4]。

首先，在检测过程中，可以通过文献调研和试验研究的方式，系统地了解每种技术的原理、性能参数、适用条件等基本信息，为后续的技术组合应用提供理论基础。

其次，由于桥梁结构复杂，材料和状态多样，因此在选择和组合技术时，要综合考虑各种因素，如结构类型、材料属性、环境条件、检测目标等，确保技术组合方案能够有效应对实际检测问题。

最后，在设备方面，需要选择性能优越、操作简便的设备，以保证检测工作的顺利进行和检测结果的准确性；在人员方面，要进行专业的培训和指导，确保操作人员能够熟练掌握各种设备操作流程，最大限度地发挥多技术组合作用。

3.3 根据材料特性灵活选择检测方式

道路桥梁工程施工往往需要应用混凝土、钢材、复合材料等，不同材料的物理和化学特性存在一定的差异，这些特性直接影响无损检测技术的选用和检测结果的解释。因此，进行无损检测前，必须对桥梁结构的材料组成进行准确的识别和分析，明确各种材料的主要特性和状态，确保检测技术与被检测材料的特性和状态相匹配，从而实现有效、准确的无损检测[5]。例如，对于混凝土材料，采用超声检测技术进行缺陷检测较为适宜；对于钢材等金属材料，可以考虑采用电磁或射线检测技术。

此外，选择无损检测技术时，还要考虑材料状态和环境因素的影响。例如，对于受到腐蚀或老化的材料，可能需要采用更为敏感和精确的检测技术进行检测。对于复杂的多层或多材料结构，可能需要综合使用多种检测技术，以获取更为全面、准确的检测结果。

4 结语

近年来，我国道路桥梁工程建设规模越来越大，对我国社会经济发展起到了极大的促进作用，与此同时也对工程质量也提出了更高的要求。为有效保证工程质量，提高后期运营养护工作的及时性，需要积极采用无损检测技术，同时需要根据道路桥梁类型、检测需求等合理选用检测技术与设备，提高检测效果的准确性与可靠性，提早识别病害问题，以有效降低养护频率及成本，保证道路桥梁工程的使用安全性。