道路橋梁檢測(cè)技術(shù)概況探討
2016-01-25
近年來，關(guān)于道路橋梁的事故越來越多，經(jīng)常就會(huì)有新聞爆出橋梁出現(xiàn)垮塌，道路出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象的背后所反應(yīng)的是，一方面相關(guān)政府與部門沒有做好道路橋梁的施工，另一方面表現(xiàn)出國(guó)家沒有重視到道路橋梁的檢測(cè)技術(shù)問題，或者是相關(guān)執(zhí)行部門沒有將道路橋梁的檢測(cè)技術(shù)放在工程施工的關(guān)鍵位置。
前言
隨著國(guó)內(nèi)橋梁檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，道路橋梁的檢測(cè)任務(wù)也在變得越來越繁重?，F(xiàn)如今有很多道路橋梁已過了能夠使用的年限，出現(xiàn)了承載力下降、人為損壞或者老化的現(xiàn)象。有些甚至都成為了危橋和危路。這無疑影響到了交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng)，對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)的安全也造成了嚴(yán)重的威脅。因此，對(duì)于道路橋梁的維護(hù)與檢測(cè)勢(shì)在必行。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法早已無法適應(yīng)現(xiàn)在的實(shí)際情況，新結(jié)構(gòu)、新工藝和新材料等因素迫使我們必須研究出更新的檢測(cè)技術(shù)與理論方法，只有這樣才能確保正常有序的運(yùn)營(yíng)。
二、道路檢測(cè)技術(shù)的概況
道路可以分為二類，非結(jié)構(gòu)化道路與結(jié)構(gòu)化道路。路面檢測(cè)是路面管理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對(duì)于道路的整體質(zhì)量的保障有很重要的意義。路面的檢測(cè)內(nèi)容有自檢測(cè)、故障檢測(cè)、流量、交通、路線和車道等等。
三、橋梁檢測(cè)技術(shù)概況
橋梁的檢測(cè)包括承載力檢測(cè)和表觀檢測(cè)。電檢測(cè)方法是一種較為傳統(tǒng)的檢測(cè)橋梁的方法，傳統(tǒng)檢測(cè)橋梁的方法依賴于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員的目測(cè)和動(dòng)靜載試驗(yàn),輔以腐蝕作用的實(shí)驗(yàn)、超聲波探測(cè)和混凝土的硬度實(shí)驗(yàn)等多種檢測(cè)手段。實(shí)質(zhì)上，對(duì)于無損檢測(cè)技術(shù)的研究早已經(jīng)非常成熟。
利用光纖技術(shù)來進(jìn)行橋梁的檢測(cè)工作。光纖傳感技術(shù)就是利用光纖的物理敏感性將外界物理量轉(zhuǎn)換成可以直接可測(cè)量的信號(hào)的技術(shù)。抗電磁干擾、耐腐蝕、安全、體積小、外成本低，有利于與現(xiàn)有光通信技術(shù)組成遙測(cè)網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。小波分析損傷識(shí)別法。由于小波分析適合分析非平穩(wěn)信號(hào),用它來構(gòu)造損傷識(shí)別中所需要的特征因子,或直接提取對(duì)損傷有用的信息。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷識(shí)別法，用無損傷系統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)來構(gòu)造網(wǎng)絡(luò),用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法確定網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。然后,將系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)送入網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)就有對(duì)應(yīng)的輸出。橋梁工程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)需要更新的橋梁檢測(cè)技術(shù),檢測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸、及時(shí)更新等都需要通信技術(shù)的支持?？蓪⑿屡d的無線通信技術(shù)應(yīng)用于橋梁檢測(cè)并在此基礎(chǔ)之上開發(fā)出一套新的橋梁檢測(cè)儀器。
四、道路橋梁的檢測(cè)技術(shù)
（一）超聲檢測(cè)技術(shù)
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得超聲檢測(cè)儀器從最初笨重的電子管單示波顯示型轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的半導(dǎo)體集成化、數(shù)字化甚至智能化的輕便儀器。同時(shí)，測(cè)量參數(shù)也更加多元化，從當(dāng)初的單一聲速參數(shù)檢測(cè)發(fā)展為現(xiàn)在的聲速、波幅以及頻率等多參數(shù)檢測(cè)；其檢測(cè)效果也有了質(zhì)的龜躍，從最早的定性檢測(cè)發(fā)展為現(xiàn)在的定量檢測(cè)。在進(jìn)行道路橋粱檢測(cè)時(shí)，超聲波能夠穿透混凝土結(jié)構(gòu)并在其中傳播較遠(yuǎn)的距離，并且使用安全，操作簡(jiǎn)便。使用超盧儀器最為常用的方法就是穿透測(cè)法。但是利用該方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)要求兩個(gè)相對(duì)測(cè)試面。因此，這限制了超聲檢測(cè)的應(yīng)用范圍，例如，超聲檢測(cè)技術(shù)不適用于隧道中的襯砌、噴射混凝土等結(jié)構(gòu)或者在墻體、路面、跑道、護(hù)坡、護(hù)坦以及底板等方面。
?。ǘ┞暟l(fā)射法檢測(cè)技術(shù)
聲發(fā)射法的具體原理是，由于材料內(nèi)部微觀構(gòu)造不均勻或者存在性質(zhì)不同的缺陷，局部的應(yīng)力集中會(huì)致使應(yīng)力分布的不穩(wěn)定；材料的塑性變形、產(chǎn)生裂縫、裂縫擴(kuò)展、失穩(wěn)斷裂等一系列過程能夠有效完成不穩(wěn)定高能狀態(tài)向穩(wěn)定的低能狀態(tài)的轉(zhuǎn)化；在整個(gè)應(yīng)力松弛釋放的過程中，所釋放的部分應(yīng)變能將會(huì)以應(yīng)力波的形式想四周發(fā)射，我們稱之為聲發(fā)射。以道路橋梁中的混凝土結(jié)構(gòu)為例，它在高負(fù)荷的作用下會(huì)發(fā)生變形。當(dāng)這種變形超出了設(shè)計(jì)的要求，混凝土結(jié)構(gòu)便會(huì)出現(xiàn)裂縫，并通過彈性波的形式釋放出鹿變能(例聲能、熱能或者光能等)。在對(duì)其進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候。我們可以將聲發(fā)射感應(yīng)器放置在待檢測(cè)部位，通過確定不同位置收到聲音的時(shí)間差，我們可以明確發(fā)生源(即裂縫部位)的具體位置。
?。ㄈ┑刭|(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)
地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)是一種高精度、連續(xù)無損、經(jīng)濟(jì)快速、圖像直觀的高科技檢測(cè)技術(shù)。它是通過地質(zhì)雷達(dá)向物體內(nèi)部發(fā)射高頻電磁波并接收相應(yīng)的反射波來判斷物體內(nèi)部異常情況。作為目前精度較高的一種物理探測(cè)技術(shù)。地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)、巖土工程、地基工程、道路橋梁、文物考古、混凝土結(jié)構(gòu)探傷等領(lǐng)域。
地質(zhì)雷達(dá)儀器的構(gòu)成部分主要包括：發(fā)射天線以及接收天線、控制中心和控制單元。探地雷達(dá)的工作流程為：首先，檢測(cè)人員利用筆記本電腦能夠?qū)刂茊卧l(fā)出各種指令；其次，控制單元在接收到指令之后，可以同時(shí)向發(fā)射天線與接收天線發(fā)出觸發(fā)信號(hào)；然后，在發(fā)射天線觸發(fā)之后，它能夠向地面發(fā)射高頻脈沖電磁波(通常其頻率在幾十至幾千兆赫之間)；最后，電磁波在向下傳播的過程中會(huì)遇到不同電性的目標(biāo)和界面等，或者當(dāng)被探位置局域介質(zhì)不均勻體的時(shí)候，部分電磁波便Ⅱ丁以被反射回地面，并由接收天線進(jìn)行接收，接收到的信號(hào)會(huì)以數(shù)據(jù)的形式被輸送到控制單元，并最終傳回到筆記本電腦，以圖像的方式顯示出來。
五、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展
SAR（合成孔徑雷達(dá)）是一種具有高分辨率的成像雷達(dá),具有多極化、全天候多俯角、多視角數(shù)據(jù)的獲取能力，能夠穿透樹林、云層、煙霧等地物。觀測(cè)的范圍非常廣,圖像的輪廓也十分清晰,容易區(qū)分目標(biāo)的特性。橋梁、道路具有一種線性結(jié)構(gòu), 利用數(shù)字信號(hào)的處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠自動(dòng)地提取線性地物信息。視頻檢測(cè)技術(shù)，常用于公路交通的領(lǐng)域,作為交通系統(tǒng)中的子系統(tǒng),它能夠幫助提取公路交通的信息,包括車牌信息、車輛類型、平均的車行速度、變道、車流量等。提升交通效率對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的依賴性在逐漸增強(qiáng)，視頻檢測(cè)技術(shù)在軌道交通的應(yīng)用將不再受傳統(tǒng)技術(shù)的制約。無損檢測(cè)技術(shù)不破壞路面的結(jié)構(gòu)，不影響車輛的行駛，能準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)出公路使用情況和控制公路的建設(shè)質(zhì)量, 使用探地雷達(dá)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層厚度檢測(cè)與路基、路面病害識(shí)別，引入MATLAB 計(jì)算軟件進(jìn)行分析處理?；谧冃文０宓牡缆窓z測(cè)方法。道路邊界或標(biāo)志線進(jìn)行邊緣提取, 然后構(gòu)造了參數(shù)可變的道路模型及其同道路邊緣輪廓之間的似然函數(shù), 最后通過遺傳算法搜尋該函數(shù)的全局最大值, 從而獲得參數(shù)可變道路模型的最佳參數(shù)。
結(jié)束語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展以及人工智能的普遍運(yùn)用，國(guó)內(nèi)的道路橋梁的檢測(cè)技術(shù)也取得了傲人的成就。經(jīng)濟(jì)的飛速前行對(duì)于道路和橋梁的質(zhì)量要求越來越高，其承載負(fù)荷的能力也需要不斷增強(qiáng)?，F(xiàn)如今，在技術(shù)的檢測(cè)上，我國(guó)在很大程度上仍有過度依賴國(guó)外的現(xiàn)象。相關(guān)研究人員只有在產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)上給予高度的重視和關(guān)注，道路橋梁的檢測(cè)技術(shù)才能有所突破，從而為和諧社會(huì)的構(gòu)建做出巨大的貢獻(xiàn)。
