青藏铁路桥梁损伤检测技术探讨
1、引言
青藏铁路是目前世界海拔最高、线路最长的高原铁路。青藏铁路桥梁的特点是数量多且所处环境十分恶劣，发生损伤的频率极高。桥梁损伤检测与健康监测是近年来国际上的研究热点。桥梁在一个国家的交通运输和经济发展中占有重要位置，桥梁损伤检测是保证桥梁安全运营的重要手段。桥梁损伤检测技术的成功开发将起到确保桥梁安全运营，延长桥梁使用寿命的作用。同时通过早期桥梁损伤的发现，能够大大节约桥梁的维修费用，最大程度地减小桥梁事故造成的损失。
2、青藏铁路桥梁自然环境简介
青藏铁路（格拉段）全长约 1 1 4 2 1 ~ ，总共有 6 7 5座桥梁，桥梁全长约1 6 0公里，地处高原严寒地带，交通不便，人烟稀少，空气稀薄自然条件十分恶劣，大部分线路在海拔 4 0 0 0 m以上，最低气温-5 0 o c 左右，冻土深，地震烈度高。青藏铁路建设涉及高原、冻土、高烈度等重大难题，建成后桥梁结构将受冻融循环、冻胀、融沉等影响。
3、桥梁损伤的原因
桥梁在长期使用过程中会发生各种结构损伤，损伤的原因主要有使用、维护不当，车祸事故等人为因素，地震、风暴等自然灾害，交通量猛增加剧桥梁结构的自然老化等。以上因素均导致了桥梁承载能力和耐久性的降低，甚至影响到运营的安全。
4、典型桥梁损伤种类
4 、1 混凝土
混凝土开裂，混凝土缺陷，混凝土碳化。
4 、2钢筋锈蚀
（ 1 ）先裂后锈：混凝土开裂后导致的钢筋锈蚀。
（ 2 ）先锈后裂：混凝土开裂或表面混凝土成块脱落。
5、国内外桥梁损伤检测技术
目前在国内的桥梁检测领域比较成熟的检测技术主要有以下几种：
5 、1 红外仪检测技术物体只要高手绝对零度都会发射红外线，对桥梁的检测就是当桥梁中有缝隙或损伤的时候，发出的红外线与周围的不一致。红外线检测技术是 依据 物体的 红外辐射、表面温度、材料特性三者问的内在关系，借助红外热像仪把来自目标的红外辐射转变为可见的热图像，通过热图像特征分析，直观地了解物体的表面温度分布，进而达到推断混凝土梁内部结构和表面状态的目的。红外热像仅检测技术可以非接触地测量，快速，高稳定性，设备轻便，后处理灵活。热成像图可以很好地反映温度的信息。
5 、2电检测方法
传统的桥梁检测方法为电检测方法，电检测法是在桥梁的某个部位上外粘电阻应变片来测量应变的方法。它所依据的原理是将应变片组成桥式结构来感应被测体应变的变化，并转换为与应变片的电阻变化之间的关系成需要的电量，以利用应变变化为应变率进行检测。
5 、3光纤传感器检测技术
光纤传感技术是利用光纤对某些特定的物理量敏感的特性，将外界物理量转换成可以直接可测量的信号的技术。由于光纤不仅可以作为光波的传播媒质，而且光波在光纤中传播时表征光波的特征参量 （ 振幅、相位、偏振态、波长等 ）因外界因素（ 如温度、压力、应变、磁场、电场、位移、转动等 ）的作用而间接或直接的发生变化，从而可将光纤用作传感元件来探测各种物理量。
5 、3 、1国内桥粱检测中光纤传感技术的发展
从上个世纪 9 O年代开始，我国就开始了光纤传感技术的应用研究。同济大学、重庆大学、哈尔滨工程大学等院校已对光纤传感器应用于桥梁检测进行了理论研究，并已应用于桥梁检测中，取得了较好的效果。其中重庆大学已把其在光纤传感技术方面的研究成果应用在重庆槽坊立交桥的长期在线动态远程健康监测中，证明了原理的可行：哈尔滨工程大学的苑立波教授依据白光干涉原理设计了光纤传感器：与 R e t e s t 公司不同的是他设计的是如图 2所示的光纤 Mi e h e l s o n结构的白光干涉仪，通过比较光程差的方法来间接地测量传感器长度随桥寨应力、应变的变化特性。
5、4声探测技术
声探测技术主要包括超声波探测技术、声发散检测技术和冲击一回声检测技术。声探测技术是目前发展最迅速的无损检测超声波探测技术：利用声脉在缺陷处发生特性变化的原理来进行检测。超声波能够以一定的速度在某种材料中传播，直至遇到不连续点或抵达测试物的边界时才反射回来，通过信号的强度可以获知掼伤的程度，而将信号发生的时间和超声波在材料中的传播速度联系起来，则可以获知损伤的位置。声发散技术大多数结构材料在受力后出现如塑性变形、裂纹开裂、裂纹开展等微结构损伤时，就以声波的形式释放能量，它可以 对处于荷载作用状态下的桥梁结构的内部材料和结构变化进行稳定的监视，并给出早期报警冲击一回声：根据应力波能够在材料中传播的原理设计自基本的测试方法和超声波相似应力波可以通过以下两种方法产生：使用转换器产生的应力波称为脉冲一回声法；使用机械冲击器产生应力波称为冲击一回声法，它同样可以通过应力波的强度和发生时间测定缺陷程度和位置。
5、5电磁波探测技术
磁探测技术主要包括探地雷达技术和涡流检测技术。
5、5、l 探地雷迭技术
探地雷达是军用技术民用化的典型代表，已经在建筑物、桥梁和其他结构评估中广泛使用，其基本原理是将雷达脉冲传进被检测材料，然后测量材料表面的反射量确定损伤。在桥梁无损中的典型应用如混凝土中的钢筋和孔道的定位以及缺陷和疲劳探测等。
5、5 、2涡流检查技术
涡流的基本原理为电磁感应，主要应用于检测表面损伤，当检测线圈与导电材料的构件表面靠近，并通过以交流电时，所产生的交变磁场将在构件表面产生感应电流，呈环形涡流状，电涡流的大小与分布受构件材料介质和表层缺陷的影响，根据所测电涡流的变化量就可以判定材料表层的缺陷情况。
6、桥梁检测技术综合比较
下面通过列表对上述几种桥梁探测技术进行比较。
表1几种桥梁检测技术的比较
7、混泥土强度的无损检测方法
无损检测一般有三种含义既无损检测NDT（nohdestructive Testing）、无损检查NDT（nohdestructive lnspeciteon）和无损评价NDT（nohdestructive Evaluation）。目前所说无损检测大多是指NDT，但是近年从NDT和NDI向NDE过渡，也既用无损评价来代替无损检测和无损检查。
混泥土无损检测技术是指在不破坏混泥土结构的条件下，在混泥土结构构件原位上对齐混泥土强度和缺陷进行直接定量检测的技术。混泥土强度的无损检测方法根据原理可分为三种：
7 、1 半破损法：半破损法是以不影响构件的承载能力为前提，在构件上直接进行局部破坏性试验，或直接钻取芯样进行破坏性试验。
7 、2非破损法：非破损法以混凝土强度与某些物理量之间的相关性为基础。检测时在不影响混凝土任何性能的前提下，测试这些物理量然后根据相关关系推算被测混凝土的强度。
7 、3综合法：采用两种或两种以上的大损检测方法，获取多种物理参量，并建立强度与多项物理参量的综合相关关系，以便从不同角度综合评价混泥土强度。
8、结论
青藏铁路所处的自然环境非常恶劣，而青藏线上桥梁数量多并且发生损伤的频率较高，因而研究适应青藏线桥梁检测技术有着非常重要的意义。以上提出的几种检测方法中，有的是技术较成熟，如：电检测法等，但是它们都不能很好地适应此线路的桥梁损伤检测，而其中的基于光纤传感的检测技术是目前的研究热点，并且光纤光栅传感器技术正不断的成熟，能同时进行温度和应变的双参数测量，还能进行多参数的测量，同时由于光纤光栅的可靠性好，抗干扰能力强，抗电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀等优点，所以是一种适应青藏铁路桥梁损伤检测方法较理想的选择。
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