危桥要加固，首先要检测。近日，由长安大学赵祥模教授负责的交通部西部交通建设科技项目“稀土换能器及系统集成的桥梁无损检测技术开发研究”，在西安通过专家验收。该项目在稀土超磁致伸缩换能器设计、桥梁混凝土大体积构件层析成像技术和设备、混凝土的声传播特性等方面进行了开创性的工作，取得了重要的研究进展。

常规装备：穿透力差准确性低

        资料显示，截至2005年年底，我国通车公路上现有的各种桥梁已达32万座，普查出的危桥达10万多座。在桥梁混凝土构件的无损检测中，超声法是桥梁工作者们比较常用的一种方法，与其他无损检测方法相比，具有检测精度高、应用方便、设备体积小、检测费用低等优点，并且我国也制定了相关的技术规程。但超声法混凝土无损检测技术和设备在实际应用过程中存在的一些问题制约了我国桥梁检测技术的提高。

        常规的超声无损检测设备存在两大问题，一是超声发射源的辐射功率小，穿透能力差，因此无法适应越来越多的大型桥梁中大体积结构件（如桥台、桥墩、箱梁和T梁等）的检测检验要求。据长期从事桥梁检测的工作人员介绍，常规设备的超声发射源为压电陶瓷器件，在混凝土中的穿透力一般在两米左右，遇到超过两米的大体积构件，只能通过钻孔取样的方式来进行检测。钻孔取样的方式不仅达不到无损检测的目的，还会花费大量的人力和物力；另一个问题是常规的超声混凝土检测仪器几乎都是基于对一维信号的处理和分析，反映到仪器上的图像是比较抽象的波形图，分析这种波形图需要具有丰富工作经验的工作人员，这种分析用赵祥模教授的话来说就是“中医把脉”，其检测结果并不是十分准确。

        为此，2004年，交通部启动了西部项目“稀土换能器及系统集成的桥梁无损检测技术开发研究”，要求课题组设计研制新型的检测设备来解决以上问题，并希望课题组通过研究混凝土中损伤、缺陷和裂纹等因素对超声传播特性的影响机理，得出超声波接收信号与混凝土结构内部特性的定量或定性关系，为超声无损混凝土检测方法提供理论依据。项目由长安大学承担，陕西省公路局、陕西省高速公路建设集团公司、南京水利科学研究院、上海交通大学和北京万方博益交通科技有限公司等单位参加了该项目的研究。

新装备：只“扫描”不“开刀”

        课题组经过两年多的研究，研制出了新型的超声发射源——稀土超磁致伸缩换能器；开发出混凝土超声层析成像系统；研究了混凝土结构中各类缺陷和损伤对超声传播特性的影响机理，建立了超声波接收信号与混凝土结构内部特性的定量关系。

        在超声发射源的研制方面，课题组首先提出了基于电荷源激励的超磁致伸缩换能器的设计方法，开发出了基于该方法的优化设计软件包，然后研制出了高性能的稀土超磁致伸缩换能器和配套的驱动电源，这种新型的超声发射源检测深度可达10米，真正在大体积混凝土构件的检测中做到了“无损”，使桥梁在“体检”时只需“扫描”而不用“开刀”。

        课题组开发出的混凝土超声层析成像系统，具有24道高速并行数据采集功能，层析成像软件采用首次提出的概率ART和波速分级ART算法，实现了大体积混凝土的实时快速成像。更重要的是，层析成像结果比之使用常规设备更加直观、明了，分析图像变得更容易，得出的分析结果更准确，准确的分析结果能提高桥梁加固的针对性，降低加固费用。

        在混凝土结构中各类缺陷和损伤对超声传播特性的影响机理方面，课题组对混凝土损坏过程中的各个阶段的超声反应作了系统、动态的研究，得到了连续的一整套数据结果，这样在检测时，工作人员可以根据现在的检测结果来预测桥梁混凝土构件下一阶段的损坏情况，以便及时采取相应的加固措施。

        赵祥模教授对笔者说，项目的研究成果已经在依托工程中成功应用，而且其研究果还可应用于如水利大坝、涵洞隧道和公路路面和工业、民用建筑等混凝土结构的检测。

（摘自《中国交通报》）