公路桥梁技术状况检测工具简介

1.3.1　桥梁技术状况检测的主要内容

桥梁技术状况检测的主要内容包括外观损伤、内部缺陷、材料劣化状况、结构力学性能及几何形态特征检测等。

（1）桥梁结构的外观损伤主要有钢结构的锈蚀、连接构造失效、构件及焊缝的疲劳开裂，混凝土结构的裂缝、蜂窝、麻面、掉角、剥落等。钢结构的锈蚀、连接构造失效及混凝土蜂窝、剥落的病害特征明显，很容易检查和记录。但钢结构的结构及焊缝开裂、混凝土结构裂缝，其宽度和分布特征对评价桥梁结构安全性能具有重要的作用，而日常检查中难以察觉。

（2）桥梁结构的内部缺陷主要表现为混凝土在浇筑时，由于过密配筋、振捣不实等，产生的空洞、孔洞，或是预应力混凝土的预埋管内注浆不足产生的管内空洞。管内空洞会诱发导致预应力钢束锈蚀或局部受力过大等。

（3）桥梁结构材料的劣化主要表现为混凝土强度的降低、碱集料反应引起的混凝土开裂、混凝土中氯离子的侵入与碳化等原因诱发的钢筋锈蚀等。

（4）结构力学性能及几何形态特征检测主要有索力检测、结构应力及变形（如桥跨结构的下挠、墩台沉降）检测。桥梁几何形态的变化在一定程度上能反映结构内力的变化情况，主要包括在恒载状态下的几何特征变化与活载作用下的几何特征变化。恒载状态下的几何形态检测，主要与既往的检测数据比较，分析其变化规律。桥梁技术状况检测的范围主要是在恒载状态下的几何形态检测。活载状态下几何形态的变化检测，一般应用于荷载试验，它是桥梁承载能力评定中，桥梁正常使用阶段结构刚度特征的重要参数。

上述这些典型桥梁结构病害对保证桥梁结构承载力、运营安全性及耐久性具有重要的影响。长期以来，桥梁技术状况检测主要是通过人工目测或者采用一些简单的仪器设备进行现场测试及其他辅助性试验来进行的。随着科技的发展，许多先进的仪器设备应用到桥梁技术状况检测中，使检测工作更为方便高效和准确。本节简单介绍公路桥梁技术状况检测中常用的无损检测技术及智能化检测手段的发展现状。

1.3.2　无损检测技术

无损检测技术（Non Destructive Evaluation，NDE），是在不破坏检测对象原来状态的前提下，利用物理或化学手段，借助先进的技术和仪器设备来获取与检测对象缺陷的有无、属性、位置、大小等信息所采用的检测方法。

早在19世纪末，人们就已经开始探索无损检测技术，部分技术在第二次世界大战前已经开始得到初步应用，在第二次世界大战期间由于医学和军事的需要而得到迅速发展。无损检测技术在第二次世界大战后随着工业生产技术的迅猛发展，在工业（金属材料）上开始广泛应用，后在混凝土等非金属材料中开始应用。20世纪末期逐步形成了射线检测、超声波和冲击弹性波检测、电学和电磁检测、力学和光学检测、热力学方法和化学分析方法及图像处理、图像的识别等自动化检测技术的土木工程检测体系。桥梁无损检测技术正是在此基础上发展而形成，并随着现代传感与通信技术的发展向着智能化、快速化、系统化的方向发展。

目前，桥梁结构检测中常用的主要无损检测方法见表1-1-7。

表1-1-7　桥梁检测中主要的无损检测方法

除上述常用的桥梁无损检测方法外，国内外的桥梁检测工作者还在不断探索，将更多的检测方法和手段应用到实际工程中。但必须认识到，无损检测技术是使用特定的检测装置来检测被测物的某个物理量，根据检测出的物理量与被测物的状态之间存在的某种关系来推断被测物的状态，具有不确定性。因此，在工程应用中，必须合理选择无损检测的方法和检测规范，并注意检测方法的适用范围及影响因素，从而提高检测结果的可靠性。

桥梁技术状况检测技术是本书的核心内容之一，常用的检测方法的检测原理在本书模块3（桥梁技术状况检测技术应用）中详细说明。(www.xing528.com)

1.3.3　智能化检测手段

目前，公路桥梁检测外观损伤仍借助检测支架或桥梁检测车等设备接近结构表面，以人工目测为主，工作强度大，效率低。特别是大跨径、高墩及跨海大桥等特殊结构桥梁（如斜拉桥、悬索桥等）人工检测难度大，危险系数高。近年来，无人机，爬索、爬壁机器人，水下机器人等智能化检测手段在桥梁检测中得到迅猛发展。

1.无人机检测

无人机检测通过无人机悬挂的测量设备或高分辨率摄像头，对桥梁进行近距离、全方位观测，对结构表观缺陷、几何进行高分辨率拍摄。无人机检测系统主要由无人机、数据采集系统、数据传输系统、地面控制系统、数据分析处理系统等组成。无人机一般采用起降平稳的多旋翼无人机，利于数据采集和观测。数据传输系统用于系统控制信号、检测数据的传输。地面控制系统则用于实时监控无人机飞行、检查拍摄情况，利于及时纠正飞行轨迹和发现桥梁明显病害。与传统桥梁检测技术相比，无人机可以直接到达检测部位，无须其他辅助措施，不影响正常交通，节省费用。在高墩等复杂环境中，无须人员高空作业，提高了安全性。常用于桥梁检测的无人机检测如图1-1-10所示。

图1-1-10　无人机桥梁检测应用

2.爬索、爬壁机器人检测

爬索、爬壁机器人是一种能够携带安装高清摄像装置或钢丝探伤传感器等相关设备攀爬斜拉索、墩及梁等，并对其进行高空作业，能够实现准确、及时、快速、方便的检查。

爬索、爬壁机器人包括检测装置、爬行机构、控制系统、电源、电机等几个部分。常用于桥梁检测的爬索、爬壁机器人检测如图1-1-11所示。

图1-1-11　爬索、爬壁机器人桥梁检测应用

3.水下机器人检测

桥梁基础是桥梁的重要结构之一，它不仅承受着桥梁的恒载和活载，还将它传递给地基。桥梁经过一段时间运营后，往往会因为基础混凝土浇筑质量差或流水长期冲刷侵蚀等原因而出现病害，如基础淘空、倾斜、下沉、混凝土冲蚀、磨损、破损、露筋、锈蚀、夹泥、开裂和缩径等，这些病害均会危及桥梁的正常使用。基础位于水面之下，人工检测作业存在很大的安全隐患。这些现实情况给桥梁检测的顺利实施带来了很大的困难。

水下机器人可携带高清水下摄像系统或二维多波束声呐，可以得到结构的损伤、基础的冲刷等较为直观的图像，成为长大跨海、跨江桥梁基础检测的必要手段。水下机器人桥梁检测应用如图1-1-12所示。

图1-1-12　水下机器人桥梁检测应用