李明明

摘要：伴隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們越來越傾向于追求良好的居住環(huán)境。為了滿足現(xiàn)階段人們對居住環(huán)境的需求，房屋的建設(shè)越來越復(fù)雜和多樣，這就需要用一種能夠在不破壞建筑結(jié)構(gòu)的情況下對建筑進(jìn)行無損害的檢測手段，這種無損檢測手段可以對土木工程的工程質(zhì)量進(jìn)行評估。隨著土木工程對無損害檢測手段需求越來越多，無損檢測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，近年來被廣泛應(yīng)用到土木工程領(lǐng)域當(dāng)中。本文通過對無損檢測技術(shù)在土木工程當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，探討了無損檢測技術(shù)在土木工程當(dāng)中應(yīng)用的趨勢。

關(guān)鍵詞：土木工程；無損檢測技術(shù)；應(yīng)用

1 引言

建筑質(zhì)量對人們生命財產(chǎn)安全與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展具有重要作用。在對建筑物提出所有要求當(dāng)中，安全始終是放在首位的。近幾年，建筑倒塌事件時有發(fā)生，無損檢測是盡早發(fā)現(xiàn)建筑缺陷，并防止事故發(fā)生的有效手段。此外，對既有建筑進(jìn)行保養(yǎng)與維修是很困難的，需要耗費(fèi)大量的人力物力。采用無損檢測，能使建筑保養(yǎng)與維修不再盲目，節(jié)省開支。在土木工程中，采用無損檢測，能為新建或既有建筑的狀態(tài)評估提供依據(jù)，并估計材料與結(jié)構(gòu)的基本性質(zhì)和使用性能，同時對所有類型的損傷及缺陷實施測量與定位，也可用于確定結(jié)構(gòu)中特殊元件所處位置，起到防止在大洞施工中出現(xiàn)意外的作用。因此，無損檢測可以以較低的成本發(fā)揮監(jiān)督作用、診斷作用與測量作用。

2 無損檢測技術(shù)

在以往的土木工程檢測中通常采用破壞性方法，主要是在工程上隨機(jī)選取用于鉆孔取樣的一個位置分析研究，使得到的有關(guān)參數(shù)更加具體。盡管在實際應(yīng)用中采用該方法具有較明顯的作用，但也在一定程度上受到某些因素的限制，一是取點方式具有隨機(jī)性易將對部分區(qū)域造成遺漏，不具有明顯的代表性，使檢測的全面性難以得到保證；二是鉆孔取樣一定會損傷工程，理性不足。因此，無損檢測技術(shù)基于對土木工程結(jié)構(gòu)及性能不產(chǎn)生損害時，對一些參數(shù)進(jìn)行檢測時，根據(jù)具體檢測結(jié)果，客觀評估結(jié)構(gòu)特征及其性能。該技術(shù)作為全新工程應(yīng)用技術(shù)，充分結(jié)合了不同學(xué)科形成的優(yōu)勢，充分利用聲、電、光等特性，深入檢測土木工程結(jié)構(gòu)以獲得更加具體的信息，對結(jié)構(gòu)存在損傷及隱患情況進(jìn)行判斷，為其運(yùn)行的正常穩(wěn)定提供保證，也能對工程使用壽命進(jìn)行比較準(zhǔn)確地估算。

3 土木工程中無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

3.1 電磁感應(yīng)法

電磁感應(yīng)法無損檢測技術(shù)主要是應(yīng)用于土木工程當(dāng)中對樓板厚度的測量當(dāng)中，電磁感應(yīng)法無損檢測技術(shù)是由兩個探頭來實現(xiàn)檢測的，二者分別位于被檢測樓板厚度方向的兩側(cè)，一個探頭發(fā)射電磁信號然后由另一個探頭接收信號源，信號的處理裝置會根據(jù)接收到的電磁波信號運(yùn)動特性進(jìn)行分析，自動計算兩探頭之間的距離，即樓板的厚度，并可以將測量的結(jié)果進(jìn)行傳輸和儲存。

3.2 超聲波技術(shù)的應(yīng)用

土木工程建筑在運(yùn)營的過程中，經(jīng)常會有載荷較大的車輛經(jīng)過，需要承受較大的壓力，并且由于表面的不平整度，承受的壓力常為交變的壓力，因而在長期的承受載荷過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)斷裂損傷及疲勞載荷下的破壞。疲勞破壞是長時間下，土木工程建筑的突然破壞，因而必須對工程進(jìn)行實時的檢測，避免疲勞損傷進(jìn)一步破壞，形成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。超聲波無損探傷方法，主要是利用超聲波發(fā)生器或者物體撞擊橋梁或者路面，此處產(chǎn)生的低頻應(yīng)力波將會隨時間傳播，傳播到斷裂面會一些連接處時，會被發(fā)射會檢查的設(shè)備，通過對反射回的聲波和發(fā)出的聲波的對比，最終分析出斷裂面的具體形貌。通過專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行分析和比較，可以得出損傷具體存在的位置。超聲波的無損探傷方式，在一定程度上具有較好的準(zhǔn)確性，然而在精度上依然存在一定的問題，并且將超聲波利用進(jìn)行無損探傷只能夠檢測出損傷存在的大致位置，不能夠檢測出損傷的具體形式，因而需要進(jìn)行方式的改進(jìn)。

3.3 負(fù)荷響應(yīng)技術(shù)

即對物體受到載荷作用后的響應(yīng)進(jìn)行檢測。檢測時，載荷不可過大，否則將使待測物體破壞。該技術(shù)最常見的例子是振動分析。對建筑物而言，其本征振動頻率主要由所用材料、結(jié)構(gòu)形式及剛度三個因素決定。當(dāng)受到風(fēng)力和其它形式的擾動力持續(xù)作用時，建筑將發(fā)生振動。擾動力一般是沒有規(guī)則的，是廣譜的，幾乎能激發(fā)出每一種本征振動。對建筑振動進(jìn)行測量，然后通過對測量值的分析，即可確定本征振動。在此基礎(chǔ)上，對振動頻率實測值和設(shè)計值進(jìn)行對比，能推斷出目標(biāo)建筑是否有宏觀缺陷存在。以上基于本征振動頻率監(jiān)測的無損檢測方法屬于綜合技術(shù)。而以下敘述的采用激光干涉方法對本征振動進(jìn)行遙測的技術(shù)則屬于常用技術(shù)范疇?？紤]到建筑的體積往往較大，且結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，所以本征振動頻率通常較低，只有幾赫茲，并且頻譜也很復(fù)雜。這就會帶來兩個后果：①測量會受到環(huán)境振動影響；②頻率提取與比較將變得十分困難。對此，在頻率分析中必須借助計算機(jī)及數(shù)字信號處理手段，此外，對頻率進(jìn)行計算時多采用有限元，這也需要借助計算機(jī)才能完成。振動分析不僅簡單可行，而且十分高效，是建筑完整性監(jiān)測及判斷的重要方法。值得一提的是，計算機(jī)作為眾多技術(shù)的基礎(chǔ)，它的快速發(fā)展將帶動振動分析不斷進(jìn)步，使其具有越來越豐富的功能。

3.4 光纖傳感檢測技術(shù)

該技術(shù)基本原理主要是對存在敏感性的一些物理量進(jìn)行充分利用，對土木工程采用將外界物理量向光信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方式實現(xiàn)無損檢測。在我國該技術(shù)發(fā)展三十余年來，廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，特別是在土木工程檢測中，可檢測工程鋼索索力、混凝土應(yīng)變特性及內(nèi)部應(yīng)力等。相對于常用的傳感器，該傳感器的類型較多，在實際應(yīng)用中操作便捷，傳輸結(jié)果幾乎不受任何因素影響，對高壓、腐蝕等比較特殊的惡劣環(huán)境具有更好的適應(yīng)性，實用性也較強(qiáng)。而且，與常規(guī)傳感器相比，由于光纖應(yīng)變傳感器價格較高，在一定程度上影響了光纖傳感檢測技術(shù)應(yīng)用于土木工程檢測方面的較為廣泛。

3.5 圖像檢測技術(shù)

在實際應(yīng)用中該技術(shù)主要有兩種類型，一是紅外成像技術(shù)，采用紅外熱像儀測量產(chǎn)生于物體不同部位的紅外線輻射，根據(jù)測量結(jié)果中的溫度分布情況對紅外熱像圖進(jìn)行構(gòu)建，進(jìn)而實現(xiàn)有效檢測結(jié)構(gòu)內(nèi)部及材料中存在的不足之處。主要基本原理是材料的導(dǎo)熱性能各不差異，對工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度及熱傳導(dǎo)分布等情況采用高精度熱敏感傳感器進(jìn)行檢測，結(jié)合檢測結(jié)果構(gòu)建紅外熱像圖，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部具體情況得到準(zhǔn)確展現(xiàn)，比較圖像中的有關(guān)數(shù)據(jù)，檢測人員可準(zhǔn)確判斷工程的具體情況；另一種類型是激光全息技術(shù)，相應(yīng)圖像采用全息攝影獲取，再深入分析圖像中的有關(guān)數(shù)據(jù)，對力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計算，據(jù)此對工程實際狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)判斷。圖像檢測技術(shù)不只是檢測精度較高，還可全面進(jìn)行檢測，結(jié)果具有較強(qiáng)的直觀性，在土木工程無損檢測中的應(yīng)用比較廣泛。

4 結(jié)束語

無損檢測技術(shù)應(yīng)用于土木工程當(dāng)中，對土木工程的質(zhì)量把控和事故的預(yù)防提供了重要的數(shù)據(jù)支持，為了更好的為土木工程領(lǐng)域以及其他工程領(lǐng)域提供更優(yōu)質(zhì)的無損檢測技術(shù)服務(wù)，這就需要開發(fā)更多更先進(jìn)的檢查技術(shù)，只有這樣才能夠保障土木工程的質(zhì)量安全。

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（作者單位：武漢中和工程技術(shù)有限公司）