Evident LogoOlympus Logo
洞见博客

保障桥梁的安全

作者  -
桥梁安全

截至到2017年,美国全境在役使用的桥梁超过600000座。其中几乎有9%的桥梁被分类为带有结构性缺陷的桥梁。这类桥梁都存在着重大缺陷,而且必须要实施载重限制,才能使桥梁保持安全的的状态。虽然存在结构性缺陷的桥梁不一定立即显露出危险性,但是如果不做出重大的改进,则会酿成险情。

桥梁的平均预期使用寿命为50年,但是在美国,每四座桥梁中就有一座使用时间超过了50年。为了确保桥梁(新桥和旧桥)在结构上完好无损,使车辆安全驶过,就需要对桥梁进行定期检测。为了使桥梁保持安全的状态,检测人员可以依靠不同的无损检测(NDT)技术对桥梁进行检测。传统的无损检测(NDT)方法虽然可行,但却不是最有效和最可靠的解决方案。使用现代超声检测方法对桥梁进行检测,检测人员可以获得更准确的数据、更可靠的信息。

问题

每天平均会有1.74亿车次行驶在有着结构性缺陷的桥梁之上。在桥梁的在役服务期间,车辆不断上桥和下桥对桥梁结构施与的重压,会对起着将桥梁各部分固定在一起的焊缝和螺栓产生剪切作用,并使焊缝和螺栓中出现裂纹。如果任其发展,这些缺陷可能会导致灾难性的事故发生。为了防止灾难性事故的发生,一定要尽可能快速、高效地发现诸如腐蚀和疲劳开裂等缺陷。

焊缝中可能会出现各种缺陷和不连续性。
焊缝中可能会出现各种缺陷和不连续性。

将桥梁的钢制支架接合在一起的焊缝和螺栓特别容易产生不连续性,而这些不连续性会发展成腐蚀和开裂等缺陷。例如,当焊缝没有将钢制部件完全接合时,或者存留在焊缝中的气体产生了孔隙时,焊缝的强度就会减弱。当两个用螺栓紧固在一起的结构受到方向相反力量的作用时,会产生剪切应力,而剪切应力会削弱螺栓的连接效果。这些连接薄弱的区域是高应力集中出现的位置,而断裂缺陷就可能始于这些位置。

传统无损检测(NDT)方式

用于检测桥梁的一种传统NDT方式是液体渗透检测(PT),这种检测方式使用液体染料,使焊缝表面的裂纹显现出来。虽然渗透检测在材料方面几乎没有什么限制,而且成本相对较低,但是这种方法只能探测到表面的裂纹,发现不了表面以下的裂纹。此外,要使用渗透检测方法,检测人员必须能够直接接触到被测表面,而且还要考虑到表面粗糙度对检测灵敏度的影响。

射线成像也是一种可用于桥梁检测的传统NDT方法,不过,检测人员正在逐步淘汰这种方法。射线成像检测使用X射线生成焊缝/螺栓内部结构的摄影胶片,检测人员根据这些图像可以确定结合部位中是否存在着不连续性。不过,这种方法会带来安全隐患,因为它会发出辐射,并产生化学废料。此外,还需要额外获得许可,而且在完成了射线成像检测之后,还要对检测现场及附近区域进行清理。

一种不同级别的无损检测方式

相控阵超声检测(PAUT)是一种可以替代渗透检测和射线成像检测的安全、可靠的方案。这种方式可以提供更好的数据质量。相控阵探伤仪使用一个探头,向桥梁的支架中发射高频声波。如果支架中存在裂纹或腐蚀等缺陷,探头就会探测到发生了变化的声波。检测数据被送回到探伤仪,探伤仪再将检测数据转换为图像,检测人员借助图像来识别缺陷。

检测人员所使用的另一种高级NDT方式是涡流(EC)检测。涡流技术用于探测那些渗透检测发现不了的近表面裂纹。涡流检测的一个主要优点是可以透过表面的漆层或涂层进行检测,这点与渗透检测不同。这种检测方式有助于节省时间并降低成本,因为在检测之前,无需再进行去除涂层或漆层的准备工作。

使用涡流检测方式,无需去除漆层就可以对焊缝进行检测。
使用涡流检测方式,无需去除漆层就可以对焊缝进行检测。

今天,54000多座桥梁的使用时间已经超出了它们的预期使用寿命,正在等待修复和/或更换,而这项工程需要37年的时间才能完成。为了维护桥梁的安全,使人们每天放心地通过,桥梁检测人员必须能够探测到任何要求采取载重限制的缺陷。在桥梁的检测过程中,相控阵超声检测(PAUT)和涡流检测(EC)已经成为可以替代放射成像检测和渗透检测的出色解决方案。

资料来源

美国土木工程师协会2017年基础设施评估报告

美国道路交通建筑协会2018年问题桥梁报告

相关内容

使用相控阵技术检测桥梁的销钉

可以替代射线成像的相控阵超声技术

使用涡流技术对焊缝进行手动检测

Content Manager

Phil Graham has undergraduate degrees in history and anthropology, a master’s degree in the humanities from the University of Chicago, and a PhD in anthropology from the University of Connecticut. He spent many years teaching writing-intensive college courses before joining Evident. Phil enjoys using his training in the social sciences to communicate with the public about advanced technologies and products. 

九月 11, 2018
Sorry, this page is not available in your country
InSight Blog Sign-up
Sorry, this page is not available in your country
Let us know what you're looking for by filling out the form below.
Sorry, this page is not available in your country