我国已成为世界桥梁大国,仅2009年底公路桥梁数量就超62万座,位居世界第一。但随着桥梁服役年限增长及意外撞击等因素影响,危桥数量逐年增多,2008年统计数据显示危桥已达3万座,桥梁损伤检测与评价成为保障交通安全的关键课题。
传统检测方法存在诸多局限:外观检测仅能做宏观描述,无法判断内部损伤;载荷实验在受损桥梁上贸然使用存在安全风险;回弹法仅能反映混凝土表面强度,地质雷达难以评价微观裂隙及力学性状变化;小应变测桩等方法对带上部结构成桥桩、墩柱检测无效。在此背景下,PST(Pile Sonic Test)与桥梁CT技术作为无损检测新方法,为桥梁损伤检测提供了有效解决方案。

核心技术原理:精准探测的科学支撑
1. PST技术:专攻成桥桩损伤检测
PST技术基于声波散射原理,专为带上部结构的成桥桩研发。针对成桥桩中上行波与下行波叠加难以区分的问题,该技术沿桩侧布置16道检波器,通过方向滤波技术分离不同传播方向的声波,再经速度扫描和偏移成像,精准确定桩身长度、混凝土强度、缺陷位置及损伤程度,彻底解决了上部结构对检测的干扰难题。

桥梁CT技术与医学CT原理相似,以声波为探测介质,基于Rodan变换数学基础,通过全方位观测声波走时,重建混凝土内部波速分布图像。混凝土波速与弹性模量直接相关,可作为评价密实度和强度的定量指标——密实混凝土波速高,受损混凝土波速降低。目前已建立C30-C60混凝土标号与波速的对应关系(C30为2.5-3.0km/s,C60达5.0-5.5km/s),为损伤评价提供了科学依据。
同度工程应用实例:渤海油田引桥检测实践
渤海油田钻井平台码头引桥曾遭货船撞击,58、59、210排盖梁及相关桥桩受损,采用PST与CT技术开展专项检测:

• 检测布置:桥桩检测采用16通道PST检测仪,检波器道间距25cm;盖梁CT检测采用32通道BCT系统,检波器与敲击点间距25cm,通过多排列衔接实现全覆盖;对疑似损伤的桥桩截面,32个检波器围绕桩身均匀布置,同步采集走时数据。


• 检测结果:
a. 桥桩检测:210排中间桥桩距桩顶3m处发现明显损伤,左端桥桩存在两处轻微受损,右端桥桩无破损,与实际撞击情况高度吻合;
b. 盖梁检测:58排盖梁波速达4000m/s以上,符合C50标准,无损伤;59排盖梁以C40标号混凝土为主,无明显撞击损伤区;210排盖梁右端3.5m范围波速低于2000m/s,右下角1.5m范围波速不足1000m/s,损伤影响占梁长40%,建议更换;
c. 桩截面检测:210排中间桩截面边缘波速达标,中心区及撞击方向存在低波速区,微裂隙发育,验证了PST检测结果。

210排中间桥桩PST检测数据 a.原始记录,b.下行波记录, c.上行波记录


技术优势与应用前景
同度物探分析PST与桥梁CT技术无需破坏桥梁结构,具有分辨率高、图像直观、结果可靠等特点,可有效解决成桥桩、混凝土梁体等关键部位的损伤检测难题,既能精准定位缺陷位置,又能定量评价损伤程度,为桥梁病害治理提供科学依据。随着基础设施养护需求的不断增长,这两项无损检测技术在桥梁工程领域的应用将愈发广泛,为保障桥梁运行安全筑牢技术防线。