基于无损检测技术的桥梁结构健康监测研究

摘要：桥梁作为重要的交通基础设施，其结构安全直接关系到公共安全与社会运行效率。随着服役年限的延长和荷载环境的复杂化，桥梁结构健康监测需求日益增强。无损检测技术因其高效、非破坏性的优势，已成为桥梁监测中的关键手段。本文围绕无损检测技术在桥梁结构健康监测中的应用展开研究，探讨其基本原理、技术路径与工程实践，分析当前存在的问题及改进方向，为桥梁安全运营与维护管理提供理论支持和技术保障。

关键词：桥梁结构；无损检测；健康监测

一、无损检测技术在桥梁监测中的基础作用

（一）桥梁结构病害类型与监测需求分析

桥梁结构在长期运行过程中容易受到荷载变化、材料老化、环境侵蚀等因素的影响，逐步产生疲劳裂纹、钢筋锈蚀、混凝土剥落、支座位移等多种病害。这些病害不仅影响桥梁的承载性能，还可能引发严重的结构破坏。传统的人工巡检方式存在效率低、隐患发现滞后的问题，难以满足现代桥梁精细化管理的要求。为了实现病害早期识别和精准定位，桥梁结构健康监测亟需引入高灵敏度、全面覆盖、持续性强的技术手段，无损检测技术正是满足这一需求的重要工具，其能够在不损伤桥梁结构的前提下，实现对关键部位性能变化的快速掌握与评估。

（二）无损检测的技术原理与适用特性

无损检测技术依赖物理量变化识别结构缺陷，其核心原理是在不破坏被测对象的前提下，通过声波、电磁波、热成像或应变测量等手段感知材料内部或表面状态的变化。该类技术可针对不同材料与结构形式进行适应性调整，具有检测范围广、反应灵敏、适用周期长等特点。在桥梁结构监测中，可实现对梁体、墩柱、索塔、支座等构件的全面覆盖。通过设定标准判定阈值，无损检测可有效量化桥梁病害的发展程度，提供定量参考依据，为桥梁养护决策提供数据支撑。其非接触、可重复操作等特性也使其适合长期部署与周期性应用。

（三）无损检测与桥梁信息化管理的融合价值

桥梁结构监测逐步迈向信息化、智能化方向发展，监测数据的集成管理与动态分析能力成为核心指标。无损检测技术与信息平台的融合，有助于实现桥梁健康状态的可视化展示、动态跟踪与预警管理。通过与BIM模型、GIS系统及桥梁管理数据库对接，无损检测结果可以快速嵌入桥梁全生命周期信息体系中，实现病害定位、趋势分析与维护建议的自动输出。监测平台还可借助人工智能算法进行数据筛查与模式识别，提升桥梁病害发展过程的预测能力与干预效率。这种技术融合为桥梁全生命周期管养提供智能化支持，强化养护策略的科学性与前瞻性。

二、桥梁结构无损检测技术的应用与实践路径

（一）基于超声波检测的裂缝识别与评估方法

超声波检测技术通过声波在材料中传播特性变化反映结构内部缺陷情况。该技术主要用于混凝土或钢结构中的裂缝探测与裂缝宽度、深度的评估。在桥梁混凝土构件中，超声波通过发射与接收探头间传播时间与强度的变化判断内部是否存在裂纹、孔洞等异常。利用高频超声波可提升检测灵敏度与穿透深度，适应不同厚度结构体的需求。通过多点布设探头形成三维声波图像，能够对裂缝几何特征进行空间重建与精准分析。在实际工程中，超声波检测常配合核心取样、声发射法等手段验证数据准确性，提高监测的全面性与可信度。定期应用该技术可实现对桥梁关键部位的损伤演化过程进行动态掌握，为预防性维修提供依据。通过结合数据记录与历史比对，还能识别结构受力集中趋势及薄弱环节，有助于制定针对性加固措施。

（二）基于电磁感应的钢筋锈蚀监测策略

电磁感应检测利用电磁场在金属中的感应响应反映钢筋锈蚀程度，是识别钢筋腐蚀状态的有效方式。在钢筋混凝土桥梁中，由于氯离子侵蚀、碳化作用等因素，钢筋表面可能发生锈蚀反应，严重影响结构安全性。电磁感应技术可通过检测磁通变化、涡流响应或电阻率变化等参数识别钢筋锈蚀部位与锈蚀程度。具体方法包括电磁感应扫描仪、GPR雷达及电化学阻抗测量等方式，其中磁通检测适用于浅层钢筋锈蚀快速筛查，电化学方法则适合对深层钢筋锈蚀进行定量监测。在现场应用中，该技术便于操作、效率较高，适合于大面积桥梁构件的快速筛查。通过对比不同周期的数据变化，可判断锈蚀扩展速度及发展趋势，辅助评估结构寿命与耐久性。

（三）基于红外热成像的桥面缺陷探测应用

红外热成像技术通过捕捉物体表面温度分布差异识别潜在缺陷，适用于桥面层空鼓、脱层、水渗透等非显性病害的识别。在桥梁结构中，病害区域由于材质、空隙、水分等物理性质差异，导致其在热传导过程中表现出与正常区域不同的热响应特征。通过热成像设备采集热分布图像，可快速判断桥面层是否存在空鼓、脱粘、裂缝等问题。该技术适合在晴朗天气下实施，可进行全桥面快速扫描，不影响正常交通通行，效率高、覆盖面广。配合时间序列图像分析与热梯度变化模型，还可判断病害的发展趋势与演化路径，支持病害等级评估与处置优先级排序。在长期养护管理中，通过周期性开展红外热成像检测，可形成桥面热特征档案，实现对变化过程的动态掌握。

（四）基于应变监测的结构状态实时感知系统

应变监测技术通过部署传感器对桥梁构件的应力与变形变化进行连续观测，反映结构运行状态与损伤积累过程。该系统主要利用电阻应变片、光纤传感器或无线传感网络对关键构件进行应变采集，并通过数据分析判断构件受力状态是否超限。在实际工程中，应变监测常布设于梁端、跨中、索塔、支座等受力变化剧烈部位。通过长期采集应变数据，可建立桥梁运行行为模型，预测结构响应趋势，识别潜在结构异常。在突发荷载或极端环境作用下，应变监测系统可实时反馈受力状态，为应急处置提供决策依据。结合温度、振动等多维监测数据，应变监测系统还可参与桥梁安全等级评估与使用寿命预测。基于无线传输与云平台技术，应变监测系统实现远程管理与数据同步更新，提升数据使用效率与决策支持能力。

三、结束语

无损检测技术为桥梁结构健康监测提供了科学、高效、安全的解决方案，推动桥梁养护管理向系统化、智能化方向发展。各类检测手段根据桥梁构件特性灵活组合应用，可实现对桥梁病害的早发现、早预警、早处置。随着监测技术与信息化手段的不断融合，桥梁安全管理水平显著提升，为保障交通畅通与公共安全提供了有力支撑。

参考文献

[1]王建伟. 无损检测技术在桥梁结构健康监测中的应用 [J]. 公路交通科技， 2023， 43（02）： 87-91.

[2] 刘庆华. 桥梁健康监测中无损检测技术研究进展 [J]. 土木工程与管理学报， 2023， 40（04）： 114-118.