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摘要：近20年来,我国道路桥梁建设飞速发展的同时,也出现了大批已修建的道路桥梁进入老化期的情况。为了确保道路桥梁结构的运营安全,对道桥检测实行高标准严要求就显得非常重要。就此问题对道路桥梁无损检测技术应用的相关情况进行简要的分析。
关键词：无损检测；道路；桥梁；
随着我国道路与桥梁的飞速发展，过去修建的道路和桥梁经过时光的打磨已经失去了大部分的功能，为了确保道桥的安全，保障人生和财产的安全，道桥的检测在道桥过程是必不可少的，如今对与检测技术的要求也不断的提高。那么无损检测技术在新时期的研究发展和应用有重要的意义。
1检测技术与相关研究
1.1 断面测试
路面断面测试主要用于计算两个指标,平整度(纵断面)和车辙(横断面)。其中平整度是评定路面质量的重要指标,是道路使用者判断道路好坏的直接依据。而车辙的产生将对行车安全带来重大影响。常用的检测设备是路面横断面仪和横断面尺。连续式激光断面仪在我国逐渐得到应用,是目前最先进的平整度和车辙检测设备。激光断面仪的基本原理是:通过横向分布的若干个激光传感器测试距离路面的高度,得到一个横断面,从而可以计算车辙;通过对应于轮迹位置的激光传感器测得距离路面的高度,随着车辆的行驶可以得到路面纵向断面,即可计算纵向平整度,其中车辆振动带来的影响通过加速度传感器(对应左右轮迹各一个)记录数据的两次积分来扣除;惯性运动传感器可以反映水平纵向、水平横向和竖向的角度。
1.2 抗滑能力测试
目前车载或车牵引的高速自动化路面抗滑能力测试设备主要有三种:横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪。横向力系数测试仪是在我国应用最为广泛的自动摩擦系数仪。该设备的基本原理是设定试验轮与行车方向成一定角度,以便产生一个同试验轮平面垂直的横向力,该横向力与试验轮对路面荷载的比值即为横向力系数,横向力系数反映的是车辆在路面上侧滑的危险性,正常测试速度约50km/h;刹车式摩擦系数测试仪是在行驶的过程中,每间隔指定的距离自动对测试轮刹车,刹车期间测试轮在路面上滑动,根据传感器所记录的力,即可计算制动力系数。
1.3 弯沉测试
落锤式弯沉仪(FWD)是目前应用较为广泛的弯沉检测设备,代表了弯沉检测的发展方向。它的基本原理是通过液压系统提升和释放荷载块对路面施加冲击荷载,荷载大小由落锤质量和起落高度控制,荷载时程和动态弯沉盆均由相应的传感器测定。
1.4 路面雷达测试
路面雷达是利用电磁波在路面结构层和路基中的传播和反射,根据回波的传播时间、波幅与波形,确定目标体的空间位置或结构。路面雷达的测试速度与采样频率直接相关,通常约60km/h左右。路面雷达为路面厚度测试、相对高含水区域检测、结构层完整性判定等提供了难以替代的手段。目前的路面雷达在沥青砼面层厚度检测上的精度约为3%,在水泥砼面层厚度检测上的精度约为5%;在结构层完整性,如水泥砼板的脱空判定、桥面铺装的剥离等方面的研究仍有待于进一步深化,由于实际情况往往难以客观判定,往往采用不同的检测方法来相互印证。
1.5 路表破损采集路面
表面破损率是路面养护决策的重要指标,也是群众评价公路管理部门工作效率的最直观依据。我国各级公路管理部门对表面破损一向都比较重视,但该项指标的数据采集工作是一个令人头疼的问题,目前还主要依靠人工采集,除了主观性大、效率低外,也存在很大的安全隐患,尤其在高速公路上。国内少数单位在20世纪90年代中后期以来陆续引进了路表破损数字图像采集系统,它的基本原理是采用车载式数字摄像系统连续高速采集路表的图像,然后在室内通过后处理软件自动处理与人工判读相结合,识别、分类与统计路表破损。路表破损摄像系统极大地提高了工作效率,避免了高速公路人工破损调查的危险性,随着我国高速公路建设的快速发展,必将成为广泛应用的设备。根据对该设备用户的调查了解,路表破损摄像系统在使用中的不便之处主要是室内后处理的工作量较大。由于现阶段厂家提供的后处理软件在图像的自动识别方面存在误判、漏判及难以判定等现象,必须由人工来辅助处理,这种情况下工作人员所面临的图像数量是庞大的。
2数据分析与评价
目前我国的公路科研和管理部门在综合各项检测指标,分析路面病害原因,评价其使用性能,并提出相应的养护措施方面已经建立了自己的体系。但近年来早期建设的道路开始进入了大中修或改建的高峰期,新建高速公路的一些路段也出现了早期损坏;与此同时,新型检测设备不断涌现,提供了更丰富、更精确的信息。因此,如何更好地利用自动化的无损检测技术和分析方法,评价路面使用性能,深入分析病害产生的原因,以提出经济上优化、技术上合理可行的维修方案,对于创造更好的社会效益和经济效益是至关重要的。
2.1 我国检测技术相对简单的原因
①科研单位的研究成果在系统化、集成化和市场化上不够,因此难以推广。随着我国高等级公路建设的日新月异,以及公路管理机制、科研单位体制的改革,对公路养护管理水平,科研单位的科技、市场竞争力的要求越来越高,相信这种情况将很快出现变化。②大部分用户单位科研力量较弱。③自动化检测设备价格昂贵,很多科研单位限于资金问题尚没有购买,或仅有一、两种。
2.2 道路检测技术的总体趋势
道路检测技术的总体趋势由人工检测向自动化检测技术发展,由破损类检测向无损检测技术发展,由低速度、低精度向高速度、高精度发展。①集成多种设备检测结果的路面使用性能评价与病害原因分析、养护与改建措施的专家系统的应用,可直接集成到路面管理系统中。②围绕测试技术所展开的研究逐步深化,并通过相关软件的市场化来推广。③测试设备的需求量越来越大,用户越来越多,并逐步实现国内组装及国产化。
3 结束语
总之，随着我国大规模的交通建设，一些大型的桥梁、隧道等结构的使用安全性问题也显得日益突出，为此，为无损检测技术的发展提供了很好的发展市场，同时也为无损检测技术的应用提出了更高的要求。因此，无损检测技术的研究与开发具有广阔的前景。
关键词：无损检测；道路；桥梁；
随着我国道路与桥梁的飞速发展，过去修建的道路和桥梁经过时光的打磨已经失去了大部分的功能，为了确保道桥的安全，保障人生和财产的安全，道桥的检测在道桥过程是必不可少的，如今对与检测技术的要求也不断的提高。那么无损检测技术在新时期的研究发展和应用有重要的意义。
1检测技术与相关研究
1.1 断面测试
路面断面测试主要用于计算两个指标,平整度(纵断面)和车辙(横断面)。其中平整度是评定路面质量的重要指标,是道路使用者判断道路好坏的直接依据。而车辙的产生将对行车安全带来重大影响。常用的检测设备是路面横断面仪和横断面尺。连续式激光断面仪在我国逐渐得到应用,是目前最先进的平整度和车辙检测设备。激光断面仪的基本原理是:通过横向分布的若干个激光传感器测试距离路面的高度,得到一个横断面,从而可以计算车辙;通过对应于轮迹位置的激光传感器测得距离路面的高度,随着车辆的行驶可以得到路面纵向断面,即可计算纵向平整度,其中车辆振动带来的影响通过加速度传感器(对应左右轮迹各一个)记录数据的两次积分来扣除;惯性运动传感器可以反映水平纵向、水平横向和竖向的角度。
1.2 抗滑能力测试
目前车载或车牵引的高速自动化路面抗滑能力测试设备主要有三种:横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪。横向力系数测试仪是在我国应用最为广泛的自动摩擦系数仪。该设备的基本原理是设定试验轮与行车方向成一定角度,以便产生一个同试验轮平面垂直的横向力,该横向力与试验轮对路面荷载的比值即为横向力系数,横向力系数反映的是车辆在路面上侧滑的危险性,正常测试速度约50km/h;刹车式摩擦系数测试仪是在行驶的过程中,每间隔指定的距离自动对测试轮刹车,刹车期间测试轮在路面上滑动,根据传感器所记录的力,即可计算制动力系数。
1.3 弯沉测试
落锤式弯沉仪(FWD)是目前应用较为广泛的弯沉检测设备,代表了弯沉检测的发展方向。它的基本原理是通过液压系统提升和释放荷载块对路面施加冲击荷载,荷载大小由落锤质量和起落高度控制,荷载时程和动态弯沉盆均由相应的传感器测定。
1.4 路面雷达测试
路面雷达是利用电磁波在路面结构层和路基中的传播和反射,根据回波的传播时间、波幅与波形,确定目标体的空间位置或结构。路面雷达的测试速度与采样频率直接相关,通常约60km/h左右。路面雷达为路面厚度测试、相对高含水区域检测、结构层完整性判定等提供了难以替代的手段。目前的路面雷达在沥青砼面层厚度检测上的精度约为3%,在水泥砼面层厚度检测上的精度约为5%;在结构层完整性,如水泥砼板的脱空判定、桥面铺装的剥离等方面的研究仍有待于进一步深化,由于实际情况往往难以客观判定,往往采用不同的检测方法来相互印证。
1.5 路表破损采集路面
表面破损率是路面养护决策的重要指标,也是群众评价公路管理部门工作效率的最直观依据。我国各级公路管理部门对表面破损一向都比较重视,但该项指标的数据采集工作是一个令人头疼的问题,目前还主要依靠人工采集,除了主观性大、效率低外,也存在很大的安全隐患,尤其在高速公路上。国内少数单位在20世纪90年代中后期以来陆续引进了路表破损数字图像采集系统,它的基本原理是采用车载式数字摄像系统连续高速采集路表的图像,然后在室内通过后处理软件自动处理与人工判读相结合,识别、分类与统计路表破损。路表破损摄像系统极大地提高了工作效率,避免了高速公路人工破损调查的危险性,随着我国高速公路建设的快速发展,必将成为广泛应用的设备。根据对该设备用户的调查了解,路表破损摄像系统在使用中的不便之处主要是室内后处理的工作量较大。由于现阶段厂家提供的后处理软件在图像的自动识别方面存在误判、漏判及难以判定等现象,必须由人工来辅助处理,这种情况下工作人员所面临的图像数量是庞大的。
2数据分析与评价
目前我国的公路科研和管理部门在综合各项检测指标,分析路面病害原因,评价其使用性能,并提出相应的养护措施方面已经建立了自己的体系。但近年来早期建设的道路开始进入了大中修或改建的高峰期,新建高速公路的一些路段也出现了早期损坏;与此同时,新型检测设备不断涌现,提供了更丰富、更精确的信息。因此,如何更好地利用自动化的无损检测技术和分析方法,评价路面使用性能,深入分析病害产生的原因,以提出经济上优化、技术上合理可行的维修方案,对于创造更好的社会效益和经济效益是至关重要的。
2.1 我国检测技术相对简单的原因
①科研单位的研究成果在系统化、集成化和市场化上不够,因此难以推广。随着我国高等级公路建设的日新月异,以及公路管理机制、科研单位体制的改革,对公路养护管理水平,科研单位的科技、市场竞争力的要求越来越高,相信这种情况将很快出现变化。②大部分用户单位科研力量较弱。③自动化检测设备价格昂贵,很多科研单位限于资金问题尚没有购买,或仅有一、两种。
2.2 道路检测技术的总体趋势
道路检测技术的总体趋势由人工检测向自动化检测技术发展,由破损类检测向无损检测技术发展,由低速度、低精度向高速度、高精度发展。①集成多种设备检测结果的路面使用性能评价与病害原因分析、养护与改建措施的专家系统的应用,可直接集成到路面管理系统中。②围绕测试技术所展开的研究逐步深化,并通过相关软件的市场化来推广。③测试设备的需求量越来越大,用户越来越多,并逐步实现国内组装及国产化。
3 结束语
总之，随着我国大规模的交通建设，一些大型的桥梁、隧道等结构的使用安全性问题也显得日益突出，为此，为无损检测技术的发展提供了很好的发展市场，同时也为无损检测技术的应用提出了更高的要求。因此，无损检测技术的研究与开发具有广阔的前景。