楊久升 李鵬

摘要：隨著我國(guó)道路基層的深入發(fā)展，橋梁吊索作為橋梁重要構(gòu)件對(duì)其外觀缺陷、工件特征以及技術(shù)質(zhì)量的檢測(cè)很重要，因現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件限制以及橋梁的可持續(xù)使用，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。本文著重針對(duì)應(yīng)用在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中的無(wú)損檢測(cè)方法的分類以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析。

關(guān)鍵詞：橋梁無(wú)損檢測(cè)；磁致伸縮法；磁通量法

纜索橋梁中拉（吊）索錨固系統(tǒng)是纜索橋梁的重要組成部分，橋梁上的活荷載與恒荷載就是通過錨固系統(tǒng)作為中介傳遞給拉索再傳遞給橋塔；所以纜索系統(tǒng)中的錨固系統(tǒng)關(guān)系到索橋的安全。橋梁纜索系統(tǒng)主要是由鋼材構(gòu)成，而纜索系統(tǒng)中輕微的缺陷都會(huì)造成其磁效應(yīng)的改變，通過采集纜索系統(tǒng)磁效應(yīng)具體情況，就能夠很好的評(píng)判纜索系統(tǒng)的健康情況。

1 橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與一般常用檢測(cè)方法

1.1橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)定義

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要是指在保證工程結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量安全的前提下，檢查工程的外觀缺陷、工件特征以及技術(shù)質(zhì)量等的統(tǒng)稱。檢測(cè)是要保證原有性能基礎(chǔ)上，進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，保證承載能力等，進(jìn)而也對(duì)質(zhì)量有控制。運(yùn)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)橋梁一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是在不會(huì)造成工程設(shè)計(jì)的任何干擾和影響的前提下，準(zhǔn)確定位受損位置，前期優(yōu)化設(shè)計(jì)必須考慮檢查死角的影響因素，調(diào)整對(duì)應(yīng)的施工工藝，避免在后期檢測(cè)維修方面的不確定性，保證橋梁質(zhì)量。

1.2橋梁一般檢查方法

常用一般檢測(cè)方法對(duì)橋梁進(jìn)行詳細(xì)的表觀質(zhì)量狀況檢查，既要達(dá)到反映橋梁實(shí)際表觀狀況、查清缺損和病害的目的，同時(shí)要按照現(xiàn)行《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG H11-2004）和《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/TH21-2011）的要求，評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況等級(jí)。

檢查方法：采用人工目力觀測(cè)，輔助裂縫測(cè)寬儀測(cè)定裂縫寬度，裂縫長(zhǎng)度和位置采用5m鋼卷尺直接量測(cè)。對(duì)各關(guān)鍵截面裂縫或懷疑較深的裂縫需要測(cè)試其深度，可采用滲透半破損檢測(cè)方法測(cè)量其深度。

記錄方式：標(biāo)注裂縫發(fā)生的部位、裂縫走向、寬度、分布狀況及長(zhǎng)度等，并記錄典型裂縫寬度。

針對(duì)上述對(duì)比，一般常用方法無(wú)法對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢查，尤其針對(duì)拉吊索，不能確定缺陷的具體位置，具有一定的局限性。

2 橋梁拉吊索無(wú)損檢測(cè)方法及效果

2.1無(wú)損檢測(cè)方法分類以及優(yōu)缺點(diǎn)比較分析

在橋梁有纜索無(wú)損檢測(cè)方法已有成果非常多。比較常用的無(wú)損檢測(cè)方法有：1.射線檢測(cè)、2.紅外檢測(cè)、3.超聲波檢測(cè)、4.渦流檢測(cè)、5.滲透檢測(cè)、6.磁粉檢測(cè)、7.聲發(fā)射檢測(cè)等方法[1]，針對(duì)纜索專業(yè)檢測(cè)方法包括：聲學(xué)監(jiān)測(cè)法、磁致伸縮法、磁通量法、超聲法、振動(dòng)法等[2]。振動(dòng)頻率法已經(jīng)有效的應(yīng)用在索力檢測(cè)方面，對(duì)于纜索長(zhǎng)短檢測(cè)的精確度也有不同，長(zhǎng)索檢測(cè)準(zhǔn)確率高。振動(dòng)頻率法不足之處，無(wú)法對(duì)纜索中鋼絞線斷裂、應(yīng)力以及疲勞引起的銹蝕這種內(nèi)部性病害進(jìn)行檢測(cè)；聲法檢測(cè)法原理是在波長(zhǎng)的范圍值內(nèi)發(fā)聲通過鋼絲的能量變化來(lái)表現(xiàn)鋼絲的健康狀況，鋼絲斷裂會(huì)產(chǎn)生能量的變化，但是需要打開檢查，在鋼絲束內(nèi)部植入一定量的傳感器[3]，這就加重檢測(cè)過程中的工作量，同時(shí)打開檢查后，后期不能完全的恢復(fù)保護(hù)層，對(duì)日常纜索保護(hù)也有一定的要求；電渦流效應(yīng)法簡(jiǎn)稱電磁法，在石油管道、鋼絲繩方面的檢測(cè)，運(yùn)用電磁法進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合石油管道和鋼絲繩檢測(cè)條件不好，損傷定位、損傷量值的判斷是電磁法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但其在用于直徑大于外部纜索的聚乙烯保護(hù)層的檢測(cè)和有金屬護(hù)套的保護(hù)這兩種情況的檢測(cè)時(shí)，磁化效果變差；對(duì)處于試驗(yàn)階段的射線法可優(yōu)點(diǎn)非常明顯可以明確的定位銹蝕的位置。以上是常用的各種無(wú)損檢測(cè)優(yōu)缺點(diǎn)的一些比較分析，方法不同，達(dá)到的效果也不同，在實(shí)際使用過程中可以根據(jù)具體工程情況進(jìn)行選擇。以下是纜索檢測(cè)具體方法的一些比較。

2.2磁通量法檢測(cè)

2.2.1測(cè)試原理

以廣州某橋?yàn)閷?shí)例，2009年吊索檢測(cè)采用漏磁法開展索體的無(wú)損檢測(cè)工作。該橋是運(yùn)用漏磁量的原理設(shè)計(jì)處LRM無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，原理為運(yùn)用檢測(cè)系統(tǒng)中的大橋上的繩索磁鐵產(chǎn)生靜磁場(chǎng)磁化，磁通量會(huì)產(chǎn)生通過鋼纜的磁回路，鋼纜有缺陷，磁通量通過時(shí)會(huì)產(chǎn)生部分分散，磁通量不能完全回路漏掉的這一部分被稱為磁漏通量。繩索的鐵磁體橫截面面積是常數(shù)并且其結(jié)構(gòu)是一致的，那么繩索中的磁力線平行于繩索軸線。從磁極靴流出的磁通量是常數(shù)，它的數(shù)值由磁通路參數(shù)和繩索橫截面積決定。傳感器系統(tǒng)由感應(yīng)和霍爾傳感器組成，放置在探測(cè)頭中，負(fù)責(zé)記錄并轉(zhuǎn)換這些信息。

2.2.2測(cè)試局限性

① 磁通量法檢測(cè)主要是檢測(cè)獲得吊索的截面損失情況，對(duì)吊索的整體銹蝕情況并不能準(zhǔn)確判斷。

② 磁通量設(shè)備暫時(shí)無(wú)法檢測(cè)吊索兩端頭位置。

鑒于這種情況，根據(jù)往年定期檢測(cè)、特殊檢測(cè)已有數(shù)據(jù)分析結(jié)論，同時(shí)結(jié)合檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通常采用部分有代表性吊索進(jìn)行保護(hù)層打開，檢測(cè)吊索鋼絲表面狀況。

2.2.3檢測(cè)方法

① 根據(jù)確定打開位置準(zhǔn)確定位，組織登高車到達(dá)打開部位。

② 邀請(qǐng)吊索保護(hù)層施工方專業(yè)人員進(jìn)行打開。

③ 打開后第一時(shí)間拍照，判斷吊索內(nèi)部鋼絲銹蝕狀況。

④ 使用游標(biāo)卡尺，對(duì)打開后初始狀態(tài)吊索截面損失點(diǎn)位進(jìn)行直徑測(cè)量。

⑤ 如鋼絲銹蝕情況嚴(yán)重，對(duì)銹蝕部位進(jìn)行清潔，露出鋼絲表面。

⑥ 再次對(duì)截面損失點(diǎn)位進(jìn)行直徑測(cè)量。

⑦ 恢復(fù)吊索保護(hù)層。

2.3磁致伸縮法檢測(cè)

2.3.1測(cè)試原理

磁致伸縮導(dǎo)波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)比起其它的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其擁有更多優(yōu)點(diǎn)；例如：紅外、射線探傷有測(cè)量范圍有限的缺點(diǎn)，而磁致伸縮導(dǎo)波適用于長(zhǎng)距離快速檢測(cè)； 磁致伸縮導(dǎo)波無(wú)損檢測(cè)不需要與被檢測(cè)物體進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，避免了環(huán)境條件對(duì)探頭的限制[1]。磁致伸縮導(dǎo)波檢測(cè)原理的基礎(chǔ)是磁致伸縮效應(yīng)及其逆效應(yīng)。應(yīng)力波是由于磁致伸縮應(yīng)變產(chǎn)生的外型變化進(jìn)而引起的彈性波而與之相對(duì)的是，導(dǎo)波的反射是由于聲阻的變化引起的，在出現(xiàn)內(nèi)部缺陷是導(dǎo)波會(huì)引起磁感應(yīng)強(qiáng)度的不同變化，反過來(lái)講，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化是內(nèi)部是否存在缺陷的一個(gè)指標(biāo)，有變化就是電壓產(chǎn)生的原因。

基于彈性波遇到缺陷被反射的特性，在磁化區(qū)域，根據(jù)磁致伸縮效應(yīng)，由纜索軸向產(chǎn)生應(yīng)變的彈性波遇到有缺陷的內(nèi)部纜索，返回經(jīng)過檢測(cè)線圈會(huì)產(chǎn)生一定量的磁通量變化，這就意味著線圈可以將磁通量的變化量變成信號(hào)，何為信號(hào)？即可以被分析代表著缺陷信息的波形的電信號(hào)。

2.3.2測(cè)試局限性

① 對(duì)吊索缺陷的位置無(wú)法準(zhǔn)確判斷。

② 檢測(cè)精度相對(duì)磁通量法較低。

3 結(jié)論

對(duì)于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)常用的各種無(wú)損檢測(cè)優(yōu)缺點(diǎn)的一些比較分析，結(jié)果表明：檢測(cè)方法不同，達(dá)到的效果也不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)。并針對(duì)磁通量法和磁致伸縮法原理以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，磁通量法檢測(cè)能檢測(cè)獲得吊索的截面損失情況，但是對(duì)吊索的整體銹蝕情況以及纜索端部情況并不能準(zhǔn)確判斷。磁致伸縮法對(duì)纜索的檢測(cè)具有檢測(cè)長(zhǎng)度達(dá)，檢測(cè)儀器檢測(cè)范圍大，能夠?qū)p傷進(jìn)行準(zhǔn)確定位，不需要打開保護(hù)層進(jìn)行打開檢測(cè)，而磁通量法需要打開保護(hù)層內(nèi)置傳感器，同時(shí)檢測(cè)精度大于磁致伸縮法，在實(shí)際使用過程中可以根據(jù)具體工程情況進(jìn)行選擇。

參考文獻(xiàn)：

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[2]鐘恒.基于磁致伸縮導(dǎo)波的橋梁拉索錨固系統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)[D].重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，2013.

[3]李世卿，何君.橋梁拉吊索無(wú)損檢測(cè)與對(duì)策[J].北京新橋技術(shù)發(fā)展有限公司.2011，（10）： 198-199.

（作者單位：山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介： 楊久升（1992—），男，山東臨沂，山東科技大學(xué)在讀碩士，建筑與土木工程。