CN113030259A - 一种基于无损检测道路桥梁维护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路桥梁无损检测技术领域，具体涉及一种基于无损检测道路桥梁维护方法，具体包括：对现有道路桥梁某一结构表面作用一个效用短的持续力，形成声波；声波反射后生成不同反射波的表面移置，并记录该表面移置；评定道路桥梁某一空洞检测，提取最小侧向的孔洞尺寸；获取包含各种频率成分的并且通过力锤施加瞬时垂直冲击而生成的瑞雷面波信号，测试不同深度分层介质力学参数；将道路桥梁某一结构提取的表面移置数据、最小侧向的空洞尺寸以及分层介质力学参数进行集中数据处理分析。通过本发明，开发一种能够快速检测、对道路桥梁没有损害并且直观、简便的检测设备或者手段，来降低工程技术人员的劳动量。

Description

一种基于无损检测道路桥梁维护方法
技术领域
本发明属于道路桥梁无损检测技术领域，具体涉及一种基于无损检测道路桥梁维护方法。
背景技术
随着我国道路桥梁的飞速发展，过去修建的道路桥梁在使用过程中不可避免的出现这样或者那样的质量问题，为了确保道路桥梁的安全，保证人民和财产安全，道桥检测成为不可或缺的一环。
传统意义上，在道桥检测过程中，通常采用的检测方法为钻孔取样，随机的选取要检测的样本目标，然后将所取得的样本集中到实验室中进行分析处理，从分析出来的数据中获得所需工程参数的一种简单的检测方法。但在过程中存在以下几方面的问题：
1.被检测点的随机性，检测结果缺乏代表性；
2.检测所涉及的范围小，某些实质性的缺陷尚未被发现，容易漏检；
3.容易给工程后续的进行留下隐患；
4.工程结束后，道路桥梁容易出现问题，维护困难大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无损检测道路桥梁维护方法，以解决上述背景技术中所涉及采用传统钻孔取样过程中留下来的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于无损检测道路桥梁维护方法，包括：
采用无损检测技术对现有道路桥梁某一结构进行探测，在所述结构表面作用一个效用短的持续力，形成声波；
所述声波利用所述结构外表面或者缺陷处进行反射，不同的反射波抵达冲击表面后生成不同反射波的表面移置，集中储存及处理所述反射波的频率与振幅，并且通过设有的某一传感器记录所述表面移置；
评定所述道路桥梁某一空洞检测，并提取最小侧向的孔洞尺寸；
在所述结构表面上，通过力锤施加瞬时的垂直冲击，生成一组以震源为中心的具有各种频率成分并沿地表一定深度向四周传播的瑞雷面波；通过调整力锤重量或不同的锤头获取包含各种频率成分的瑞雷面波信号，在不同位置设有的传感器检测所述瑞雷面波的传播频率，借助于频域的互普分析和相干分析技术，测试不同深度分层介质力学参数；
将所述道路桥梁某一结构提取的表面移置数据、最小侧向的空洞尺寸以及不同深度分层介质力学参数进行集中数据处理分析。
可以理解的是，把后张混凝土梁当作主要检测对象，应用回声波法展开无损检测工作。钢筋在后张法中能够起到良好的承载作用。待混凝土完全干固后，把钢筋放置在预埋管道中，接着实施张拉，并在结构的两端加以固定。然后在高压条件下，按照有关规定的要求把水泥灌浆逐步置入管道内，以便在混凝土与钢筋之间生成粘合剂，将所有空洞完全填补充足。而灌浆过程中存在的孔洞极有可能会引发钢筋腐蚀与结构倒塌现象。针对这一情况展开实验室研究，对冲击作用下产生的反射信号进行全面分析，测量与考察后张混凝土梁存在的孔洞。同时还要建造一个与之相适应的对照横梁，以模拟两种各不相同的检测过程。所建造的对照横梁属于现代化后张桥横梁，对比后张混凝土梁与后张桥横梁之间的分辨率，以合理选择相应的球轴承、穿透深度以及波长。后张桥横梁所选用球轴承的直径是0．01m。展开实验时，应用传感器对混凝土速度进行综合计算，并将固体混凝土范围的所有频率详细记录下来，依此做好速度测量工作。在实地探测过程中，并不是要测试后张桥横梁的顶部，而是对其侧面进行测试，主要是因为展开实地探测时后张桥横梁的顶部无法靠近。经测试得出结果发现，后张混凝土梁的实际频率和后张桥横梁的实际频率一致，这说明初始峰值在普通混凝土阶段就已开始发生改变，处于更高频率时就形成一个相应峰值，提示中空管道。
可以理解的是，以检测灌浆管道空隙位置为例，利用超声波检测检测钢管混凝土中钢管与混凝土以及混凝土内部之问的脱空情况。具体如下：当超声波换能器布置为直接对穿法检测时，超声波在钢管混凝土中径向传播的时间为t．与绕钢管壁半周长传播的时间tsp的关系为：tsp=rrvctc／2vsp式中，VC为超声波在钢管混凝土中的传播速度：vsp为超声波绕钢管壁的传播速度。该工程钢管混凝土的设计强度等级为C50．采用525号普通硅酸盐水泥、中砂及5-25mm碎石，低钙灰、高浓高效泵送剂以及U型膨胀剂。钢管混凝土实测超声波波速VC约为4．5km／s，钢管的波速vsp约为5．4km／s即：tsp=1．3tc从式子可以得出，只要钢管混凝土内部是密实的．且混凝土与钢管内壁胶结良好，则用对穿法检测时．接收信号的首波是沿钢管混凝土径向传播的超声纵波，而绕钢管壁半周长传播的时间较长，开始到波叠加于首波之后。因此可应用超声波检测钢管混凝土的质量状况。
进一步的优化在于，所述无损检测包括电化学测试法、机敏混凝土测试法；所述电化学测试法根据评析混凝土中钢筋化学反应的方式来评价混凝土中钢筋的腐蚀程度；所述机敏混凝土测试法，通过掺杂纳米粒子或者短切碳纤维的方式，改变混凝土中混合结构，通过预设的机敏混凝土应力-变力传感器对所述结构进行分析检测。
进一步的优化在于，所述电化学测试法通过半电池电位法分析混凝土中的碳化深度，综合分析道路桥梁结构的腐蚀程度。
显而易见的，上述方法步骤的实施是基于无损检测技术，无损检测技术的运中离不开无损检测系统的支撑，进一步的，所述无损检测系统包括：激励部件、采集部件和探头，所述激励部件连接至所述探头，并向所述探头提供能量；所述探头向待检测结构件发射第一信号并接收与所述第一信号相对应的第二信号；所述采集部件连接至所述探头，并从所述探头采集所述第一信号和所述第二信号；其中，所述无损检测装置还包括探头外围组件，所述探头外围组件包围所述探头，从而在所述探头的外围形成使得所述探头与外部环境隔绝的第一空间。
进一步的，所述无损检测系统还包括温控组件，所述温控组件设置在所述第一空间中，并且包括探头外罩和温控元件；所述探头外罩包围所述探头并与所述探头紧密接触；所述温控元件设置在所述探头外罩上，与所述激励部件和所述采集部件连接，能够通过所述激励部件的激励而产生热量，并且将检测到的温度传递至所述采集部件，从而能够实现对所述第一空间的温度控制。
进一步的，所述探头外围组件包括盖板、底板和第一壳体，所述盖板、所述底板和所述第一壳体组合形成所述第一空间。
进一步的，所述探头外围组件还包括包围所述第一壳体的第二壳体，从而在所述第二壳体与所述第一壳体之间形成第二空间。
进一步的，所述探头外围组件还包括设置在所述第二壳体上的真空抽口，从而能够通过所述真空抽口使得所述第二空间中形成真空。
进一步的，所述探头是超声波探头；所述探头发射的第一信号是穿透所述底板的超声波信号，所述探头接收的第二信号是穿透所述底板返回的超声波信号。
进一步的，所述底板由有机玻璃或聚酰亚胺材料制成。
进一步的，所述底板的底面和所述待检测结构件之间设置有耦合剂。
进一步的，所述探头是电磁探头，所述探头发射的第一信号是穿透所述底板的电磁信号，所述探头接收的第二信号是穿透所述底板返回的电磁信号。
可以理解的是，通过所述无损检测系统，在探头的外围设置探头外围组件，从而形成使得所述探头与外部环境隔绝的第一空间；将所述探头和所述探头外围组件一起设置于待检测结构件附近的工作位置；通过激励部件，向所述探头提供能量；通过所述探头，向所述待检测结构件发射第一信号并接收与所述第一信号相对应的第二信号；以及通过采集部件，从所述探头采集所述第一信号和所述第二信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本发明，一种基于无损检测道路桥梁维护方法，开发一种能够快速检测、对道路桥梁没有损害并且直观、简便的检测设备或者手段，来降低工程技术人员的劳动量，使得管理水平进入一个新的水平，显得非常有意义的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：开展路面和桥梁无损检测与评价技术的研究，将在控制道桥施工质量、深入认识路面长期使用性能、改善路面设计、优化道路改造方案及提高路网维护水平等方面具有深远而现实的重要意义。
附图说明
图1为一种基于无损检测道路桥梁维护方法步骤流程示意图；
图2为一种基于无算检测道路桥梁维护方法实施例的无损检测装置的示意图；
图3是根据本发明实施例的无损检测装置的探头外围组件和温控组件的示意图；
其中，10、无损检测装置，11、激励部件，12、采集部件，13、探头，14、探头外围组件，15、结构件，16、温控组件，141、盖板，142、底板，143、第一壳体，144、第二壳体，145、真空抽口。
具体实施方式
需要说明的是，在本文中，术语包括、包含或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句包括一个……限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类别的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语如果可以被解释成为在……时或当……时或响应于确定。再者，如同在本文中所使用的，单数形式一、一个和该旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语包含、包括表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语或和和/或被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，A、B或C或者A、B和/或C意味着以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
可以理解的是，一种基于无损检测道路桥梁维护方法，在道路桥梁维护过程中的运用，离不开无损检测系统的支撑，而无损检测系统，包括如图2和图3所示，激励部件11、采集部件12以及探头13，其中激励部件11连接至探头13，并向该探头13提供能量，该探头13向待测结构件比如某一道路桥梁某一结构部件发射第一信号并接收与第一信号相对应的第二信号；采集部件12连接至该探头13，并向该探头13采集第一信号和第二信号；该探头13的外围设置有探头外围组件14，将该探头13包围在内，使得该探头13与外部环境隔绝，即第一空间，之后将探头13及其外围组件14同时设置于待检测结构件比如某一道路桥梁某一结构部件附近的工作位置。
对于探头外围组件14，具体的，包括盖板141、底板142以及第一壳体143，并且上述盖板141、第一壳体143以及底板142组合生成上述的第一空间，上述探头外围组件14还设有包围上述第一壳体143的第二壳体144，进而在上述第二壳体144和第一壳体143之间生成第二空间。需要说明的是，在进行探头检测过程中，为了避免空气流动对检测结果的影响，需要采用技术手段对探头13以及探头周身外围的第一空间进行真空处理，即在所述第二壳体上设有真空抽口145，从而保证通过该真空抽口使得第二空间形成真空，避免在检测过程中受到空气流动因素的影响。
进一步的，一种基于无损检测道路桥梁的维护方法，具体包括，如图1所示：
S100采用无损检测技术对现有道路桥梁某一结构进行探测，在所述结构表面作用一个效用短的持续力，形成声波；
S101所述声波利用所述结构外表面或者缺陷处进行反射，不同的反射波抵达冲击表面后生成不同反射波的表面移置，集中储存及处理所述反射波的频率与振幅，并且通过设有的某一传感器记录所述表面移置；
S102评定所述道路桥梁某一空洞检测，并提取最小侧向的孔洞尺寸；
S103在所述结构表面上，通过力锤施加瞬时的垂直冲击，生成一组以震源为中心的具有各种频率成分并沿地表一定深度向四周传播的瑞雷面波；通过调整力锤重量或不同的锤头获取包含各种频率成分的瑞雷面波信号，在不同位置设有的传感器检测所述瑞雷面波的传播频率，借助于频域的互普分析和相干分析技术，测试不同深度分层介质力学参数；
S104将所述道路桥梁某一结构提取的表面移置数据、最小侧向的空洞尺寸以及不同深度分层介质力学参数进行集中数据处理分析。
其中无损检测中的化学测试法，具体根据评析混凝土中钢筋化学反应的方式来评价混凝土中钢筋的腐蚀程度，进一步的，该电化学测试法进一步通过半电池电位法分析该混凝土中的碳化深度，综合分析该道路桥梁结构的腐蚀程度；另一方面的而优化无损检测中的机敏混凝土测试发，借助于预设的机敏混凝土应力-变力传感器对所述桥梁结构进行分析检测，通过掺杂纳米例子或者短切纤维的方式，改变混凝土中混合结构。
可以理解的是，在进行道路桥梁无损检测过程中，关键之一是保证检测的精准度以及实时性，而根据采用的探头13自身也有其工作环境，并且不同的外界环境对道路桥梁的检测结果及其实际状况也存有颇多影响，故进一步的优化在于无损检测系统还设有温控组件16，并且该温控组件设置16在第一空间中，包括探头外罩和温控元件。所述探头外罩包围所述探头13并与所述探头13紧密接触；所述温控元件设置在所述探头外罩上，与所述激励部件11和所述采集部件12连接，能够通过所述激励部件11的激励而产生热量，并且将检测到的温度传递至所述采集部件12，从而能够实现对所述第一空间的温度控制。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种基于无损检测道路桥梁维护方法，其特征在于，包括：
S100采用无损检测技术对现有道路桥梁某一结构进行探测，在所述结构表面作用一个效用短的持续力，形成声波；
S101所述声波利用所述结构外表面或者缺陷处进行反射，不同的反射波抵达冲击表面后生成不同反射波的表面移置，提取所述反射波的频率与振幅，并且通过设有的某一传感器记录所述表面移置；
S102评定所述道路桥梁某一空洞检测，并提取最小侧向的孔洞尺寸；
S103在所述结构表面上，通过力锤施加瞬时的垂直冲击，生成一组以震源为中心向四周传播的瑞雷面波；通过调整力锤重量或不同的锤头获取包含各种频率成分的瑞雷面波信号，在不同位置设有的传感器检测所述瑞雷面波的传播频率，借助于频域的互普分析和相干分析技术，测试不同深度分层介质力学参数；
S104将所述道路桥梁某一结构提取的表面移置数据、最小侧向的空洞尺寸以及不同深度分层介质力学参数进行集中数据处理分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于无损检测道路桥梁维护方法，其特征在于：所述无损检测包括电化学测试法和机敏混凝土测试法；所述电化学测试法，根据评析混凝土中钢筋化学反应的方式来评价混凝土中钢筋的腐蚀程度；所述机敏混凝土测试法，通过掺杂纳米粒子或者短切碳纤维的方式，改变混凝土中混合结构，通过预设的机敏混凝土应力-变力传感器对所述结构进行分析检测。
3.根据权利要求2所述的一种基于无损检测道路桥梁维护方法，其特征在于：所述电化学测试法，通过半电池电位法分析混凝土中的碳化深度，综合分析道路桥梁结构的腐蚀程度。
4.根据权利要求1所述的一种基于无损检测道路桥梁维护方法，其特征在于：所述无损检测技术的实现得益于无损检测系统，所述无损检测系统包括激励部件、采集部件和探头，所述激励部件连接至所述探头，并向所述探头提供能量；所述探头向待检测结构件发射第一信号并接收与所述第一信号相对应的第二信号；所述采集部件连接至所述探头，并从所述探头采集所述第一信号和所述第二信号；其中，所述无损检测装置还包括探头外围组件，所述探头外围组件包围所述探头，从而在所述探头的外围形成使得所述探头与外部环境隔绝的第一空间。
5.根据权利要求4所述的一种基于无损检测道路桥梁维护方法，其特征在于：通过所述无损检测系统，将所述探头和所述探头外围组件一起设置于待检测结构件附近的工作位置；通过激励部件，向所述探头提供能量；通过所述探头，向所述待检测结构件发射第一信号并接收与所述第一信号相对应的第二信号；以及通过采集部件，从所述探头采集所述第一信号和所述第二信号。
6.根据权利要求4所述的一种基于无损检测道路桥梁维护方法，其特征在于：所述无损检测系统还包括温控组件，所述温控组件设置在所述第一空间中，并且包括探头外罩和温控元件；所述探头外罩包围所述探头并与所述探头紧密接触；所述温控元件设置在所述探头外罩上，与所述激励部件和所述采集部件连接，通过所述激励部件的激励而产生热量，并且将检测到的温度传递至所述采集部件，从而实现对所述第一空间的温度控制。
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