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基于无损检测技术的桥梁检测与损伤评估

发表时间：2021/5/27 来源：《基层建设》2021年第2期作者：胡小飞

[导读] 摘要：近年来，我国检测技术越来越先进，桥梁的桩基一般都建设在地下，是一类具有隐蔽性的工程，而其建设过程也受到地质情况、施工情况的影响，所以如果不对桥梁桩基进行检测修复，将会影响桥梁的整体质量。

        身份证号码：3301271993****6110
        浙江亿桥工程技术研究有限公司浙江杭州 310000
        摘要：近年来，我国检测技术越来越先进，桥梁的桩基一般都建设在地下，是一类具有隐蔽性的工程，而其建设过程也受到地质情况、施工情况的影响，所以如果不对桥梁桩基进行检测修复，将会影响桥梁的整体质量。论文阐述无损检测技术应用的重要性，分析桥梁桩基的基本病害情况，探讨无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用情况。
        关键词：无损检测技术；桥梁检测；损伤；评估
        引言
        随着社会与经济的不断发展和进步，我国的公共交通运输行业呈现非常好的发展趋势，也获得了非常好的发展成果，而其中桥梁工程就是非常重要的交通基础设施之一。为了保证桥梁工程的质量，使其能够满足当下的发展需求，需要加强对桥梁的检测力度，研究其检测技术，而其中无损检测技术因为其众多优势成为人们关注的重点。所以说对无损检测技术在桥梁桩基检测工作中的应用进行研究具有非常重要的意义。
        1无损检测技术应用的重要性
        一般来说，在桥梁的建设过程中，桩基检测技术分为2种，破坏性检测技术和无损检测技术。这2种技术在实际操作方法和操作效果2个方面相比有着较大的差异，对于后者来说，在使用过程中该技术不会对桥梁的结构和桥梁在投入使用时的使用性能造成后遗症。而前者则可能在使用的过程中影响桥梁的结构与性能。通过对两类技术的效果相比可以得知，合理应用无损检测技术得到的结果较为直观，并且其能够有效地检查出桥梁桩基结构内部存在的缺陷问题以及其基本情况，如果桥梁的桩基存在缺陷，那么该缺陷的位置和大小情况都将一览无遗。使用无损检测技术在桥梁桩基中进行多次测试，并对其结果进行分析和对比，其结果将更加有利于施工过程的质量控制工作，并且得到的数据也为后续的工程验收提供技术资料支持。
        2神经网络在结构损伤识别中的应用
        2.1概述
        1955年8月31日，由JohnM、MarvinLM、ClaudeS等四位美国科学家在提交给国家的一项研究项目时首次提出人工智能，即AI。自此，作为实现人工智能的一条重要途径，人工神经网络得到了快速发展。目前为止，人工神经网络按照网络的复杂程度分为浅层神经网络和深度网络。在1970年之前，学者普遍认为三层的网络从理论上来说能够拟合任意的非线性函数，但是结果十分不理想。2012年以后随着计算机硬件得到突破性的发展，深度网络逐渐在各个领域发挥出类人类甚至超人类的分析和提取特征能力，得到了广泛的应用。
        2.2深度网络在桥梁结构损伤识别中的应用
        在桥梁结构的损伤识别方面，主要分类为：一类是以图像识别为基础的结构表面裂缝识别。陈榕峰等介绍了一种适合公路与铁路桥梁的裂缝检测的智能桥梁检测系统。该系统主要有特定的智能检测车辆、能够拍摄整个目标区域的机械手臂以及图像处理系统，具有代表性的是聂振华使用卷积神经网络作为特征提取器与分类器进行结构的损伤检测。该网络可以直接从底层传感器数据检测到结构的损伤，而不需要任何人工干预。在数据预处理时，采用数据增强扩大数据库，增强数据的鲁棒性。

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        3维修加固措施有效性标准化检查流程及评估方法
        3.1封缝灌浆
        根据搜集的内业资料现场校核维修加固信息，当场填写“封缝灌缝检查记录表”，记录桥梁信息及相关追溯指标；区分封缝、灌缝，每个待检构件对应记录表中一列；逐条进行胶体外观检查；检查中发现的各种病害均应在现场用记号笔等将其范围及日期标记清楚，以便后期检查观测有无发展（从前期检查来看，失效病害主要有：局部起皮、局部脱落、局部起皮脱落、完全脱落、已重新封缝等），典型病害应拍照记录在案；对于部分内业资料显示施工年限较长（超过6年）但现场检测封缝灌缝有效率高的构件，需进一步问询相关人员明确其近期有无重新施工；检查时也要记录所检构件环境（有无水迹、直射光等），若修补裂缝处存在水迹，应着重关注外侧梁体有无滴水檐，泄水管下端露出长度是否合理等关联性问题，并在记录表中体现；记录每处构件检查裂缝总条数，“失效”条数，现场计算有效率；相关无损检测，根据无损检测结果复核外观检查结果。
        3.2缺陷修复
        根据搜集的内业资料现场校核维修加固信息，当场填写“缺陷修复检查记录表”，记录桥梁信息及相关追溯指标；（注意每个待检构件对应记录表中一列，现场应明确判断检测对象为混凝土修补、水泥砂浆修补、聚合物水泥砂浆修补或改性环氧砂浆修补；检查中发现的各种病害均应在现场用记号笔等将其范围及日期标记清楚并详细记录（根据前期检查经验，失效病害类型主要为局部空响和表面龟裂），典型病害应拍照记录在案；检查时也要记录所检构件环境（有无水迹、直射光等）；由于上部结构跨中位置承受较大动荷载，较易失效，检查过程中应重点关注跨径大小及对应车道等关联性指标，以便进一步总结失效原因；记录每处构件检查数量，“失效”数量，现场计算有效率。
        3.3声波无损检测法
        现阶段所使用的的声波无损检测技术是对传统声学检测技术的延续和发展。该技术由于其特殊的能力和高效的检测效率使得其在桥梁桩基的缺陷问题的检测中有着非常好的应用效果。声波无损检测是通过发射声波，并将声波在撞击过程产生的应力波进行准确的预测和分析，该过程得到的相关数据将可以体现桥梁的缺陷情况。一般来说，桩基应力波较为平稳，那么桩基的完整性就较高。应用声波无损检测技术时，一般都要对其发射、接收换能器位置进行分析，结合相应的检测方法来扩大检测范围。如果桩基应力波的状态发生了变化，则代表着桥梁桩可能出现了不同程度的缺陷。相应的，在桩基内部如果出现了缺陷，那么该缺陷部位的应力波将受到较大的影响。无损检测一般会用于桩基的质量和结构的检测。
        4对策及建议
        适时对部分桥梁设置滴水檐，及时修补并接长泄水管，保证泄水管下端合理露出长度，避免桥梁主体受雨水侵蚀；各路桥单位应严格把控施工过程，加强现场质量控制，切实按规范实施，高度重视墩柱包钢及大面积（每块钢板面积＞1㎡或长度＞3m）、厚（厚度≥5mm）钢板施工，应采用灌注法粘钢，施工中注胶速度不宜过快，注胶先后顺序应合理，以防形成气囊；施工后应注意检查是否有流胶、漏胶现象，强化质量抽检、控制钢板空鼓率满足规范要求；现场监理应督促施工单位按照设计图纸布置螺栓，确保螺栓数量间距等满足设计文件要求；通过现场将敲击检测法与超声波法、红外线法等对比，钢板空鼓检测建议采用敲击检测法；建议各路桥单位对部分锈蚀严重的钢板进行敲击检查，待明确有效性后进行重新打磨涂装。
        结语
        综上所述，本文探讨了在桥梁桩基工程中桩基的检测办法，阐述了在实际工程中存在的桩基病害问题，并提出了无损检测技术的实际应用，对声波无损检测、高应变无损检测和低应变无损检测进行了详细分析。
        参考文献：
        ［1］魏禛．基于荷载试验的既有钢筋混凝土拱桥检测与安全性评估［D］．武汉：湖北工业大学，2019．
        ［2］JT/T1037—2016，公路桥梁结构安全监测系统技术条件［S］．2016．
        ［3］《中国公路学报》编辑部．中国桥梁工程学术研究综述•2014［J］．中国公路学报，2014，27（5）：1－96．