工业内窥镜在桥梁吊杆检测中的应用

1概况

宜宾市南门大桥是城区南北两岸进出的咽喉通道, 自2002年更换后吊杆已运营13年, 高峰期交通流量为49753辆/d, 远远超过原设计通行能力 (约7000辆/d) 。其桥面结构为悬吊结构, 桥面系为“漂浮式”桥面系, 在超负荷运营下, 吊杆的安全性直接关系到桥梁结构的安全。

吊杆防护套破损是导致吊杆锈蚀的重要原因, 是导致吊杆破损的主要影响因素之一, 是南门大桥吊杆安全评估的重要指标, 南门大桥每根吊杆周围采用不锈钢护套包裹 , 常规检测无法直接观测到吊杆PE护套的破损位置及情况。吊杆破损原因及检测难点

2吊杆破损原因及检测难点

吊杆的破损可以分为钢索的破损、锚具的破损和防护构造的失效三种。应力腐蚀是吊杆破坏的一大主要原因, 发生腐蚀的主要原因是防护措施的失效致使腐蚀性的介质进入到吊杆内部或锚具。吊杆PE护套破损失效是引起吊杆腐蚀破坏的主要原因, 因此吊杆PE护套防护系统是吊杆检测的重要部分。

南门大桥自吊杆更换以来, 未对吊杆PE护套进行过检测, 因此, PE护套防护系统是否失效, 破损程度如何, 都没有详细的检测报告。为保证结构的安全性、耐久性和适用性, 防止由于护套老化或镀锌钢丝腐蚀, 应力作用下钢丝的应力腐蚀和疲劳腐蚀而开裂、断丝等病害的发生, 必须对吊杆PE护套破损情况进行详细的检测, 以便及时发现安全隐患, 有效预防事故的发生。

宜宾南门大桥所有吊杆PE护套外侧均设置了永久不锈钢护套进行包裹防护, 无法采用目测、拍照、记录等常规吊杆外观检测方式直接观测到PE护套的破损情况。如果将不锈钢护套拆除后再进行外观检测, 将会出现检测工期长、拆除安装成本大幅度增加、不锈钢护套无法恢复、中断交通等一系列问题。因此,该项目的最大难点就是必须在不拆除不锈钢护套和中断桥梁交通的前提下, 完成对吊杆的外观检测。

3工业内窥镜检测技术

吊杆常规的路灯车载人检测和最新的拉索智能检测机器人检测技术, 都必须拆除吊杆外侧的不锈钢护套才能进行, 且路灯车还影响桥梁的交通通行。针对这一难点, 为提高检测效率, 不影响桥梁交通, 保证检测质量, 创新性地采用了工业内窥镜检测技术。工业内窥镜检测是无损检测中目视检测的一种, 它可以直接反映出被检测物体内外表面的情况, 而不需要通过数据的对比或检测人员的技能和经验来判断缺陷的存在与否。并且在检测的同时, 可以使用工业内窥镜设备对整个检测过程进行动态的录影记录或照相记录, 并能对发现的缺陷进行定量分析, 测量缺陷的长度, 面积等数据。同时, 用内窥镜检测不需要拆除不锈钢护套, 只需对其钻孔即可检测, 操作简单易行, 且仪器轻巧, 在检测过程中不影响桥梁交通运营。

3.1 内窥镜检测技术要点

(1) 内窥镜为专业检测设备, 操作不当会影响检测效果, 直接影响对吊杆外观检测结果的判断, 必须对操作人员进行操作培训和技术交底。

(2) 南门大桥吊杆外不锈钢护套与吊杆PE护套间隙约1-2cm, 钻孔人员操作时很容易损坏PE护套, 必须对钻孔人员进行技术培训。

(3) 为保证内窥镜的操作方便, 且方便后期对孔洞的修补, 经试验后, 将钻孔直径规定为8mm。

(4) 由于内窥镜检测也有长度限制, 较高吊杆检测依旧需要搭设脚手架操作平台, 需采取高空防护措施。

(5) 内窥镜采集的视频及图片数据量大, 需对内窥镜成果进行进一步分析处理。

3.2 内窥镜检测结果判断规则

为保证检测结果可信、可靠, 必须对内窥镜检测成果进行分析处理, 经多项内窥镜成果对比分析, 总结了以下内窥镜检测结果判断规则:

(1) 裂纹。当光束照射被检测物表面, 观察到黑色或者亮色线条, 且在一定的放大倍数下, 线条有不规则边缘时, 判定为裂纹。当裂纹较宽时,可测量探头的测量影响线会发生弯折。

(2) 起皮。当光束平行照射时, 观察到在凸起部分背后有阴影;改变光束照射角度, 则观察到表面凸起部分与周围被检测物有明显分界线, 判定为起皮。

(3) 拉线和划痕。在光束照射下, 观察到表面存在较规则的连续长线, 判定为拉线。

(4) 凹坑凸起。光束以一定角度照射时, 与周围被检物边界连接, 无分界线。离光源近的部分有阴影, 离光源远的地方有亮影, 为凹坑。光束以一定角度照射时, 与周围被检物边界连接, 无分界线。凸起部分有亮影, 且背后阴影为凹坑。当凹坑较深或凸起较高时, 可测量探头的测量线会发生弯折。

(5) 斑点。在光束照射时, 观察到与周围被检物色泽不同的光滑无凹凸表面为斑点。

(6) 腐蚀。光束照射下, 观察到块状、点状不光滑表面, 在一定放大倍数下轻微凹凸不平为腐蚀。

(7) 未焊透。观察到熔化金属与母材、焊缝层间有明显的分界线。

(8) 焊漏。光束以一定角度照射时, 观察到与熔化金属相连, 无分界线的凸起时为焊漏。

(9) 多余物。光束以任意角度照射时, 存在与周围基本被检物颜色、亮度有差异的结构以外的物体为多余物。

(10) 装配缺陷。检测时观测到不符合图样技术条件的结构现象。

(11) 尺寸测量。在有要求时可用测量探头测量形位尺寸。

吊杆外观检测成功

经内窥镜检测, 发现吊杆外侧主要病害为PE护套局部刮痕、起皮, 局部破损, 吊杆周围绑扎铁丝锈蚀, 主要检测成果见图。根据检测结果, 可有针对性的对存在问题的吊杆进行维修、跟换, 从而保证了桥梁的安全可靠。

          吊杆PE护套局部破损                  吊杆PE护套局部划痕、起皮              吊杆周围绑扎铁丝锈蚀

结语

工业内窥镜检测技术在宜宾市南门大桥吊杆检测中的应用, 解决了有不锈钢护套包裹的吊杆外观检测的技术难题, 为将来同类桥梁的检测积累了宝贵的经验。该方法经理论与实践验证后, 所选用设备、方法及判断规则合理、可靠、便捷, 相对简单, 具有推广价值。