韓富鵬

摘要：鐵路和橋梁因為長期受到車輛、風(fēng)化等荷載作用，又受到材料的腐蝕老化自然環(huán)境災(zāi)害，在這樣多種影響下，鐵路橋梁的損傷就會逐漸累積，會使得抗力衰減，這不僅會影響結(jié)構(gòu)的正常使用，也會造成很大的安全風(fēng)險和隱患。我國的橋梁數(shù)量很多，其中有不少橋梁的使用年限都很長，而近些年來，我國的人流、車流都不斷增加，鐵路橋梁的負(fù)重也越來越大，而且火車的提速會讓橋梁上的動力作用承受的更大，產(chǎn)生更多的橋梁內(nèi)部損傷，影響橋梁的使用壽命。所以應(yīng)該對鐵路橋梁局部損傷檢測更加重視，及時采取解決措施。本文將對鐵路橋梁局部損傷檢測技術(shù)展開分析和研究。

【關(guān)鍵詞】鐵路、橋梁、損傷 、技術(shù)分析

改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷的進(jìn)步和發(fā)展，交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展變化也是日新月異。交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展對經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要的意義和作用。鐵路橋梁技術(shù)是鐵路運(yùn)輸行業(yè)的一項重要技術(shù)，我國的鐵路橋梁技術(shù)發(fā)展歷史較長，從一開始的模仿建設(shè)，到后來的自主建設(shè)、創(chuàng)新建設(shè)。經(jīng)過幾代人的鉆研和刻苦努力，我國的鐵路橋梁設(shè)計建設(shè)水平已經(jīng)發(fā)展到了世界先進(jìn)水平的層次。對于鐵路橋梁建設(shè)來說，要求的鐵路橋梁的承載力更大、能承受的沖擊力更強(qiáng)，對自然災(zāi)害等抵御能力也應(yīng)該更強(qiáng)。而對鐵路橋梁局部的損傷檢測，是維護(hù)鐵路橋梁安全運(yùn)行的重要保障，及時的發(fā)現(xiàn)和解決鐵路橋梁局部損傷的問題，不僅能夠減少鐵路行駛的風(fēng)險，還能夠避免鐵路橋梁受到大面積的損失，減少維護(hù)費用和不必要的麻煩。

鐵路橋梁局部損傷檢測技術(shù)

1.電檢測技術(shù)

以往之前，我們一般采用的是電檢測技術(shù)來對鐵路橋梁的局部進(jìn)行檢測，一般情況下，是要在橋梁或者鐵路上粘貼電阻應(yīng)變片，測量這一部位的應(yīng)變。根據(jù)應(yīng)變片的檢測情況的變化來判斷橋梁和鐵路的結(jié)構(gòu)性變化。在這一過程中轉(zhuǎn)化為應(yīng)變片電阻變化之間的關(guān)系，所需要的電量，通過利用應(yīng)變變化來進(jìn)行檢測和判斷分析。所以電檢測技術(shù)又可以叫應(yīng)變檢測技術(shù)。通常在檢測鋼筋混凝土梁和鋼梁這兩種類型的橋梁的時候會運(yùn)用電檢測技術(shù)。

2.紅外熱像儀檢測技術(shù)

早在1960年后，紅外線輻射檢測技術(shù)就開始用于無損測試，發(fā)展到八十年代的時候紅外線輻射檢測技術(shù)開始被數(shù)字化。在電磁譜中，紅外線能會產(chǎn)生介于微波和可見光之間的波頻，不論是低于10um的進(jìn)紅外線，還是波長較長的遠(yuǎn)紅外線，都能應(yīng)用于無損評估的紅外線系統(tǒng)。而應(yīng)用最多的在紅外線區(qū)和略超出紅外線區(qū)的部分工作，這一段的波長通常在1um到15um之間。物體中的紅外輻射、表面溫度、材料特性三者之間都是由內(nèi)在的聯(lián)系和關(guān)系的，紅外線檢測技術(shù)就是根據(jù)這一內(nèi)在關(guān)系，通過利用紅外熱像儀將紅外輻射轉(zhuǎn)化為熱圖像。再根據(jù)熱圖像的分析結(jié)果，了解物體表面的溫度分布，從而能夠?qū)炷亮簝?nèi)部結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)進(jìn)行推斷分析。紅外檢測技術(shù)的優(yōu)勢就是可以不必直接接觸和測量、而且具有高穩(wěn)定性、快速性、后期處理靈活性、設(shè)備輕便性等。生成的熱成像圖為溫度信息的反映可以提供科學(xué)合理的分析依據(jù)。但是其中有一點不可忽視，就是天氣的變化等對物體溫度影響的因素很多，在分析的時候要進(jìn)行綜合考慮。

3.光纖傳感器檢測技術(shù)

利用光信號進(jìn)行載體的傳輸、轉(zhuǎn)化和光纖傳輸信號的傳輸就是光纖傳感器。在進(jìn)行鐵路橋梁的局部損傷檢測的過程中，光纖傳感器具有許多傳感器不可比擬的優(yōu)點，比如說：耐腐蝕性、絕緣性、抗電磁干擾性、安全性高；而且外形可變，體積小、質(zhì)量輕、能夠成網(wǎng)、能夠重復(fù)利用；受到介質(zhì)的影響性小，靈敏度和分辨率高。除此之外，光纖傳感技術(shù)還可以與光通信技術(shù)結(jié)合，建成光纖傳感網(wǎng)絡(luò)和遙測網(wǎng)，實現(xiàn)更多功能的利用。而且，對于中國這樣一個鐵路橋梁建設(shè)工程量大的國家，光纖傳感技術(shù)還有一個優(yōu)勢，就是成本低。

4.聲波探測技術(shù)

4.1超聲波探測技術(shù)

超聲波探測技術(shù)在我國的應(yīng)用，也已經(jīng)比較成熟，其原理是利用聲脈在橋梁缺陷處發(fā)生的聲波發(fā)生的回波來進(jìn)行檢測分析。在超聲波探測的過程中，超聲波在材料中保持某種速度傳播，在遇見不連續(xù)、不平坦、或者是到達(dá)物體的邊緣區(qū)域就會被發(fā)射回來，我們通過反射的信號的強(qiáng)弱進(jìn)行測試分析，并可以判斷出橋梁的損傷程度和具體損傷位置。

4.2聲波發(fā)散檢測技術(shù)

一般的結(jié)構(gòu)材料在受到外力后就會出現(xiàn)裂紋開裂、開展、塑性變形等微部結(jié)構(gòu)損傷，在受到損傷之后就會以聲波的形式進(jìn)行能量釋放。通過這一原理，聲波發(fā)散檢測技術(shù)就可以監(jiān)視和檢測在荷載作用狀態(tài)下的鐵路橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料變化，這樣能夠及早的發(fā)現(xiàn)問題，并給出警報。

4.3沖擊——回聲檢測技術(shù)

沖擊——回聲檢測技術(shù)的原理是基于應(yīng)力波在材料中以一定速度傳播。沖擊——回聲檢測技術(shù)的方法與超聲波檢測方法比較類似，都是通過判斷應(yīng)力波的強(qiáng)度和發(fā)生時間來確定缺陷的程度和位置的。而應(yīng)力波有兩種產(chǎn)生方法：一種是利用轉(zhuǎn)換器來產(chǎn)生應(yīng)力波，也叫做脈沖——回聲法，另一種就是沖擊——回聲法，是通過利用機(jī)械沖擊來產(chǎn)生應(yīng)力波。

5.電磁探測技術(shù)

5.1探地雷達(dá)技術(shù)

最開始的探地雷達(dá)技術(shù)是運(yùn)用在軍事領(lǐng)域的。但是現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在生活中。比如說建筑物、橋梁等等一系列的結(jié)構(gòu)評估中。探地雷達(dá)技術(shù)的基本原理是：探地雷達(dá)表層發(fā)射電磁波，在電磁波穿過介質(zhì)的過程中，如果傳播材料的不均勻的話就會使得振幅產(chǎn)生變化，同樣的，傳播材料在導(dǎo)電性上具有差異性也會讓振幅會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。如果信號到達(dá)了中斷的部位，介電性就會反射回來，被接受的天線接收。探測雷達(dá)在探測的過程中，通過電磁脈沖發(fā)射電磁來今昔那個探測，利用頻率超高的短脈沖電磁波對地下介質(zhì)的分布進(jìn)行檢測。所以，決定電磁波穿透隧道結(jié)構(gòu)深度的主要因素就是頻率、導(dǎo)電率和反射。如果發(fā)射天線在上層進(jìn)行變化移動，電磁波的反射角方向就會被改變，電磁波的傳播時間也會發(fā)生變化。這樣在形成的變化趨勢圖像上就可以推斷檢測出深度不同的缺陷和損壞。探地雷達(dá)技術(shù)在混凝土鋼筋和孔道定位和缺陷檢測中經(jīng)常應(yīng)用。

5.2渦流檢測技術(shù)

渦流檢測技術(shù)主要是依靠電磁感應(yīng)原理，檢測鐵路橋梁的表面損傷，當(dāng)線圈靠近導(dǎo)電材料的時候，要經(jīng)過交流電，那樣會產(chǎn)生的交變的磁場，而且在構(gòu)建的上層會產(chǎn)生出形渦流狀的感應(yīng)電流，而且構(gòu)件的介質(zhì)材料和表層缺陷都會影響到電渦流的變化。通過判斷電渦流的變化就可以對鐵路橋梁的損傷缺陷進(jìn)行判斷。

結(jié)語

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展飛快的今天，交通運(yùn)輸起著非常大的作用。除了要不斷建設(shè)交通路線和鐵路以外，對于已有的鐵路橋梁進(jìn)行維護(hù)也是重要內(nèi)容。本文分析了一系列的鐵路橋梁局部損傷檢測技術(shù)和應(yīng)用，希望能夠幫助進(jìn)行良好的鐵路橋梁維護(hù)和保養(yǎng)，及時、有效的解決鐵路橋梁損傷問題。

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