桥梁缆索腐蚀、断丝无损检测技术——交通运输建设科技成果介绍

guoxiongxin 2018-06-24

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对缆索的损伤的检测一般有人工破损检测和无损检测两种。但是人工破损检测不能满足预警、安全的需要，对突发事故无法实现适时检测。在线无损检测技术方面，国内外开展的研究较多。主要有振动法、电磁法、磁致收缩法、弱磁检测法、声学监测法、超声法等几种手段。

但是对于化学腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳等引起的锈蚀、断丝等病害，振动法则力不能及。使用电磁法对缆索进行检测已有过应用实例。日本采用主磁通方法对Inonoshima悬索桥的两根不同直径的吊索中的腐蚀情况进行了检测；美国ScientificTechnologies 公司对马萨诸塞州Whittier Bridge 的吊索进行了断丝和锈蚀检测。但是电磁法用于检测直径大且外部有聚乙烯保护套层的缆索，由于磁化效果变差，对于缆索靠中心位置的损伤状况不容易检测出来。磁致收缩法检测速度快，检测距离较长，并且可以长期在线检测钢索健康状况的变化，有着电磁法检测所不具备的优势。

目前此项技术主要用于钢索、棒材、板盘件的损伤检测。弱磁检测技术主要应用在电梯、起重机、索道等裸索的无损检测，尚未在桥梁检测上有所应用，还需要各种试验来验证其在桥梁缆索上的检测效果。声发射技术具有实时动态检测、连续监测及对整体机构缺陷敏感的特点，因而在大跨度桥缆索健康检测系统中，具有其它无损检测方法所无法比拟的优点。日本神户钢铁公司研究了根据超声波沿缆索纵向传播的特性检测断丝的方法。布拉格光纤光栅传感器法很难区分到底是什么原因引起的拉索应力变化。

通过对现有相关资料和工程应用的调查研究表明，现有的缆索检测技术很少有在实桥上应用的案例，对于现有的检测技术也缺乏相应的技术参数对比。因此本研究有望在缆索检测技术在实际桥梁上的应用有所突破。

1、技术原理

（1）通过大量系统的室内试验进行缆索无损检测系统研究，研究重点为缆索外部锈蚀、断丝的无损检测技术，兼顾缆索内部断丝的无损检测技术；

（2）以缆索编索形式、防护形式和腐蚀、断丝机理研究为基础，主要对电磁检测法中的漏磁检测法、基于磁致伸缩效应（MsS）的检测方法和弱磁检测方法进行了重点跟踪，并综合国内外无损检测设备的先进技术，对缆索无损检测硬件装备和配套软件进行研究，克服硬件设备的部分缺陷，在操作性和实用性和准确性上有所突破；

（3）使用研发的设备进行缆索锈蚀、断丝试验，将检测结果与实际缆索的情况相比较，验证设备在实际中的可行性。

2、关键技术或工艺流程

（1）通过无损检测方法和原理的研究以及检测系统联合开发和系列试验，改进并开发了运用于桥梁缆索检测的磁致伸缩导波检测、漏磁检测系统和计算软件，提出了一种结合磁致伸缩检测技术和漏磁检测技术的综合检测方法，给出缆索缺陷评价体系和现场检测流程，现场应用表明具有很强的实用性和推广价值。

（2）运用磁致伸缩检测技术实现桥梁拉（吊）索的损伤定位和损伤初检结合漏磁检测技术精确检测的方式进行详检的综合检测方法。

（3）通过承载状态下的桥梁缆索缺陷磁致伸缩导波检测与非承载状态下的桥梁缆索检测结果比较分析，得到损伤有效检测距离随索力增大而增大规律和相关缺陷检测信号规律。

（4）研究得出：在磁致伸缩导波检测中，低频较合适于桥梁缆索的外部断丝缺陷的检测及远距离检测、中频较适用于测量近距离的内部断丝缺陷的规律。

3、推广前景

本技术已应用于润扬大桥、南通城闸大桥等多座桥梁，从2010年1月至2010年10月产生的直接和间接经济效益估算约为800万元，并且有望在今后进一步加大应用力度。