基于路桥工程检测技术之我见

杨美祥

摘要：公路工程试验检测工作是公路工程质量管理的重要组成部分，是质量控制的重要技术手段。随着计算机技术、自动化控制技术、高精度测微技术的进步，试验检测技术在最近的20年里有了突破性的进展。

关键词 无损检测技术；公路桥梁；应用；发展

Abstract: Highway Test work is an important part of the highway project quality management, quality control techniques. With the advances in computer technology, automation and control technology, high-precision micrometer technology, test technology in the last 20 years have seen a breakthrough.

Keywords NDT technology; roads and bridges; application; development

中图分类号: V448.25+1 文献标识码：A文章编号：

1、引言

近年来，国际上道路工程检测技术总体发展趋势是：由人工检测向自动化检测技术发展，由破损类检测向无破损检测技术发展，由一般技术向高新技术发展。比如，机电一体化技术及高精度传感器被应用于路面弯沉检测，激光技术被用于路面断面检测，雷达技术被用于路面厚度检测，模式识别与图像处理技术被用于路面病害观测等。下面就无损检测技术在公路工程中的应用进行阐述。

在计算机科学和自动化控制技术不断发展的今天，利用高精度测微技术，快速直观地发现道路桥梁病害隐患及其质量问题，不仅摆脱了道路人工检测的落后局面，而且实现了由破损型检测向无损检测技术的转变和从低速度、低精度向高速度、高精度的发展。

2、无损检测技术的意义

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。

3、无损检测技术在道路桥梁中的应用

3.1图像技术

图像技术主要包括红外成像技术和激光全息图像摄影技术。红外成像技术原理是利用不同材料介质所对应的不同的导热性能，而高精度的热敏传感器可对结构物内部的热传导规律和温度场分布状况进行检测，并将检测数据图像化，从而呈现结构物内部状况。激光全息技术是通过对全息摄影得到的图像进行分析，求出相关力学量的方法，它具有精度高、直观和能够对全场情况进行观测等优点。

3.2频谱分析技术

频谱分析检测技术的基本原理是对不同介质中传播表面波的频率特性进行分析。采用一力锤在路面结构表面施加瞬时垂直冲击力的方式，可得到一组以振源为中心的、沿地表一定深度向四周传播的、具有各种频率分布的瑞雷面波。调整力锤重量或不同的锤头型式，可以得到与之对应的频率成分的瑞雷面波信号，将传感器设置在不同的位置，可以检测到波传播的频率。频谱分析技术可对路面各分层介质的厚度、均匀性以及层间接触情况进行检测。

3.3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。

3.3.1超声波检测基本原理

当超声波从一种声阻抗率为Z1=P1C1的介质向另一种声阻抗率为Z2=P2C2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。

3.3.2超声波检测方法

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:UL——波速,m/s

E——弹性模量,MPa;

P——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。

3.4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。

3.5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。

3.6探地雷达检测技术

3.6.1探地雷达检测原理

探地雷达是利用10MHZ—1000MHZ或更高的高频电磁脉冲波，以宽频、短脉冲的形式由发射天线送入地下。因各种材料的介电常数不同（见表1），雷达脉冲在地下传播过程中，当遇到不同的电性介质交界面时，部分雷达波被反射回地面，而被天线接收（见图2）

3.6.2探地雷达检测特点

探地雷达检测的特点是能够对缺陷区的形状、大小和深度等进行精确测定，操作方便、省时省力；可实现大范围内检测而不受周围环境影响。探地雷达主要用于对道路面层厚度、道路基层密实性、基层厚度以及道桥病害等进行检测，还可根据探地雷达的特性，实现对道路材质、裂缝以及桥梁结构等的检测。

4、主要无损检测仪器

4.1弯沉测试仪器

路面弯沉是衡量柔性路面强度的一项重要指标。落锤式弯沉仪（FWD）是目前应用较广的弯沉检测设备。研究表明,由于FWD的冲击荷载与时速为60km—80km的车辆对路面所形成的荷载相似，可较好地模拟行车荷载

路面弯沉检测技术的发展经历了静力弯沉仪、振动式弯沉仪、落锤式弯沉仪（RWD）、滚动式弯沉仪(RWD)。特别是正处于研究阶段的新一代弯沉仪RWD,它采用先进的高频激光扫描,对行驶中的测试车在路表产生的弯沉予以连续记录,测试速度约为88.5km/h,远大于FWD,其最大优点是对路表真实受力状态进行记录，而不是模拟荷载状态下的弯沉。

4.2断面测试仪器

断面测试主要包括平整度与车辙，我国最早使用的检测设备是路面横断面仪和横断面尺，20世纪90年代引进了目前世界上较先进的平整度与车辙检测设备——连续式激光断面仪。它不仅测速可达到80km/h同时因其可对横坡、纵坡、转弯曲率等指标进行测量，而在道路路面检测中被广泛应用。

4.3抗滑能力测试仪器

目前路面抗滑能力测试设备主要有横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪和不完全刹车式摩擦系数测试仪等，其中横向力系数测试仪在我国应用较为广泛。此外。还有涡流检测仪、泄漏检测仪、射线透视检测仪等多种无损检测仪器

5、结语

总之，路面检测与评价技术在检测和控制施工质量、提高公路养护管理科学化水平及改进路面设计等方面都具有十分重要的地位和作用，路面检测评价技术水平的不断提高给公路建设带来的经济社会效益是非常明显的。

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，2010

[2]秦想姣，路面无损检测技术应用与发展探讨[M].山西建筑

[3]王自明，无损检测诊断现场实用技术[M].北京:机械工业出版社,

[4]丁志军，无损检测技术在道桥工程中的应用与发展[J].交通科技与经济,

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。