索橋現(xiàn)已成為大跨度橋梁的主要橋型，纜索結(jié)構(gòu)體系是大跨徑橋梁的主要承重構(gòu)件，其安全性和耐久性對(duì)橋梁的正常使用和整體安全極為重要。纜索結(jié)構(gòu)體系是纜索承重橋梁的生命線，耐久性和安全性不足會(huì)導(dǎo)致橋梁病害產(chǎn)生與劣化，影響橋梁承載能力，最終導(dǎo)致公路橋梁垮塌的惡性事故，造成惡劣的社會(huì)影響和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
拉索體系的損傷主要有銹蝕、疲勞斷絲、滑絲和斷裂等幾種，其檢測(cè)與監(jiān)測(cè)的技術(shù)也主要是針對(duì)上述損傷形式開(kāi)展的。下面分別就目前通用的幾種檢測(cè)方法做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。
一、索體損傷檢測(cè)技術(shù)
1.1 人工檢測(cè)法
長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)于大跨徑橋的索體的檢測(cè)主要采取人工檢測(cè)，主要是檢查索體是否腐蝕，各緊固件是否松動(dòng)，定期對(duì)索體各部件涂刷防護(hù)漆，對(duì)已銹蝕的及時(shí)除銹，清查索腐蝕的鋼絲數(shù)量，判斷其腐蝕程度。對(duì)于第三代纜索體系（PE防護(hù)拉索）目前多采用目測(cè)方法，先觀測(cè)護(hù)套的表面，再根據(jù)索體表面的情況確定是否需要打開(kāi)錨固區(qū)或在某些部位鑿開(kāi)護(hù)套，使鋼絲外露以了解銹蝕、斷絲等情況，在必要時(shí)對(duì)部分鋼絲取樣，并進(jìn)行相關(guān)的物理和力學(xué)試驗(yàn)，以確定纜索的狀態(tài)。
常規(guī)檢測(cè)方法主要是根據(jù)拉索腐蝕的程度等級(jí)來(lái)提出是否需要更換此索，其依據(jù)建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)纜索的安全性方面提出了定量的指標(biāo)：以斷絲面積2%或鋼絲總面積損失10%作為索橋拉索是否需要換索的閾值；對(duì)于懸索橋吊桿的更換，則只規(guī)定對(duì)“需要更換者”，應(yīng)進(jìn)行力學(xué)分析、制定更換方案。
1.2 磁漏檢測(cè)法
無(wú)損檢測(cè)對(duì)于構(gòu)件銹蝕、裂紋等缺陷的檢測(cè)其方法日趨成熟，在眾多的無(wú)損檢測(cè)方法中磁檢測(cè)原理是最佳的無(wú)損檢測(cè)方法之一。而磁漏法是無(wú)損檢測(cè)的主要手段，它通過(guò)測(cè)量被磁化的拉索表面泄露的磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)判定缺陷的大小。一旦拉索的表面有損傷或斷絲，一部分磁場(chǎng)將從拉索中泄露出來(lái)，外泄的磁場(chǎng)可被傳感器檢測(cè)。當(dāng)拉索遇到里面或內(nèi)部缺陷產(chǎn)生的材料間斷時(shí)，磁力線將會(huì)發(fā)生聚集（畸變）從而引起可被檢測(cè)的磁漏或磁場(chǎng)變化。
根據(jù)磁漏技術(shù)的特點(diǎn)，該技術(shù)用于斜拉橋拉索及懸索橋吊索在錨固區(qū)外的部分的鋼絲銹蝕、斷絲等檢測(cè)是可行的，但對(duì)錨固區(qū)內(nèi)的檢測(cè)將難以進(jìn)行。
1.3 放射線檢測(cè)法
采用放射線法可以探測(cè)索體的多種損傷，射線主要包括X射線和γ射線，放射線法可以檢測(cè)索體內(nèi)部損傷和缺陷。X射線的檢測(cè)原理是：當(dāng)射線通過(guò)被檢測(cè)物體時(shí)，有缺陷部位與無(wú)缺陷部位對(duì)射線吸收能力不同，一般情況是透過(guò)有缺陷部位的射線強(qiáng)度高于無(wú)缺陷部位射線強(qiáng)度，因而可以通過(guò)檢測(cè)透過(guò)被檢物體后的射線強(qiáng)度的差異，來(lái)判斷被檢物體中是否存在缺陷。放射法不僅可以檢測(cè)損傷的存在，還可以以三維空間坐標(biāo)定位損傷。射線檢測(cè)裝置主要由射線源、膠片和攝相裝置組成，為了屏蔽對(duì)人體的輻射，射線裝置往往比較大，但攜帶式X射線裝置可以用于現(xiàn)場(chǎng)拉索的損傷檢測(cè)。
表面的缺陷也會(huì)對(duì)底片上的圖像有影響，但通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)表面缺陷的觀察，可以剔除圖像上表面的缺陷，較準(zhǔn)確地得到索體及錨頭內(nèi)部的斷絲以及滑絲等損傷情況。
1.4超聲波測(cè)試檢測(cè)
美日等國(guó)曾在上世紀(jì)末對(duì)采用超聲波檢測(cè)斜拉索錨固區(qū)內(nèi)的鋼絲斷裂的技術(shù)進(jìn)行了研究，并應(yīng)用于美國(guó)Cochrane橋。圖3所示為在實(shí)橋采用超聲波檢測(cè)斜拉索錨固區(qū)內(nèi)鋼絲斷裂的情況。據(jù)報(bào)道，當(dāng)頻率在5~10MHz時(shí)，超聲波可檢測(cè)錨固區(qū)2~5m長(zhǎng)度內(nèi)纜索的斷絲。顯然這項(xiàng)測(cè)試技術(shù)不失為一種選擇，但在檢測(cè)斜拉橋拉索及錨固系統(tǒng)和懸索橋吊索系統(tǒng)時(shí)要使結(jié)果理想必須事先進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定，盡管理論上可測(cè)定索的非規(guī)則性和斷面損失，但實(shí)踐中還有較大困難；另一方面，超聲波測(cè)試技術(shù)對(duì)錨固區(qū)外纜索的檢測(cè)仍有較大難度。
1.5 磁伸傳感技術(shù)檢測(cè)法
磁伸傳感技術(shù)采用兩個(gè)磁伸傳感器進(jìn)行測(cè)試，其中一個(gè)作為發(fā)射器，另一個(gè)作為接收器，兩者均由一個(gè)線圈和一個(gè)偏磁場(chǎng)構(gòu)成。
磁伸技術(shù)可用于纜索的斷絲、銹蝕和其它原因引起的斷面損失的檢測(cè)。國(guó)外已對(duì)49絲拉索進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)研究，證實(shí)了其有效性。對(duì)長(zhǎng)為100m，直徑F15mm的鋼鉸線進(jìn)行的試驗(yàn)表明磁伸傳感可檢測(cè)2%以上的斷面損失。但與磁漏傳感技術(shù)相似對(duì)錨固區(qū)內(nèi)的檢測(cè)仍不易進(jìn)行。
1.6 電反射技術(shù)
電反射技術(shù)（包括電時(shí)域反射/ETDR和電頻域反射技術(shù)/EFDR），電時(shí)域反射系統(tǒng)又稱(chēng)為“閉環(huán)”雷達(dá)，并在輸電線的檢測(cè)中廣為應(yīng)用，同時(shí)在巖土工程中亦有應(yīng)用。電時(shí)域反射系統(tǒng)的工作原理是：系統(tǒng)對(duì)電纜發(fā)送高頻電脈沖，電纜沿線阻抗的非連續(xù)和非匹配將會(huì)反射部分脈沖，而系統(tǒng)可將對(duì)該反射脈沖進(jìn)行記錄，并根據(jù)阻抗的變化情況分析電纜沿線材料的物理特性。電頻域反射技術(shù)將反射信號(hào)在頻域進(jìn)行處理，其分析比時(shí)域結(jié)果將更為簡(jiǎn)潔和明確，并更易除去噪聲的影響。對(duì)斜拉橋拉索及懸索橋吊索進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，電反射系統(tǒng)可利用纜索本身的鋼鉸線或平行鋼絲索作為電纜，同時(shí)并行其布置另一條附件的電纜作為地線。
此外無(wú)損檢測(cè)還有磁彈性傳感器技術(shù)；脈沖渦電流技術(shù)；非線性聲振技術(shù)；聚能探地雷達(dá)技術(shù)等。但這眾多的檢測(cè)技術(shù)使用起來(lái)都有各自的工況和使用條件，就纜索檢測(cè)的工況和使用條件分析，采用上述哪一種技術(shù)檢測(cè)都不能完全覆蓋，必須復(fù)合解決。
二、索體損傷監(jiān)測(cè)技術(shù)
2.1 聲發(fā)射監(jiān)測(cè)法
聲發(fā)射監(jiān)測(cè)是一種“被動(dòng)”型監(jiān)測(cè)，其基本原理是：當(dāng)固體材料內(nèi)部缺陷的發(fā)生和擴(kuò)展，以彈性波的形式釋放能量，并向四周傳播，缺陷便成為聲發(fā)射源。對(duì)于索體的檢測(cè)就是當(dāng)索體處于高拉應(yīng)力的纜索鋼絲出現(xiàn)裂紋、腐蝕或斷絲時(shí)，其局部高應(yīng)力的釋放將產(chǎn)生特定的應(yīng)力波，這種應(yīng)力波可以被聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)捕捉到，并用于分析其表征的物理過(guò)程。在使用時(shí)，聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須不間斷地工作，一旦出現(xiàn)某種應(yīng)力波（聲波）出現(xiàn)，則將其記錄下來(lái)。
2.2 振動(dòng)法
振動(dòng)法既可以用于拉索內(nèi)力的檢測(cè)，也可以用于拉索內(nèi)力的監(jiān)測(cè)。振動(dòng)測(cè)試法是目前應(yīng)用最廣的索力測(cè)試方法，振動(dòng)測(cè)試法的前提條件是索纜的長(zhǎng)度、線密度、邊界條件清楚，纜索不過(guò)短、過(guò)長(zhǎng)、過(guò)粗或有中間支撐等。在這些前提條件下，只要使用得當(dāng)，且在測(cè)試前對(duì)索力和頻率的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，則振動(dòng)法能準(zhǔn)確地測(cè)定索纜的靜張力。為突破傳統(tǒng)振動(dòng)法的使用限制，振動(dòng)法本身也在不斷發(fā)展。振動(dòng)法的發(fā)展還包括拾振技術(shù)（如采用激光、電磁感應(yīng)等方式進(jìn)行非接觸式的振動(dòng)測(cè)試）和信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步等。
振動(dòng)測(cè)試采用的傳感器主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是加速度傳感器。另一類(lèi)是壓力傳感器，主要通過(guò)在纜索端部安裝穿心式壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前適合纜索使用的壓力傳感器有鋼鉉式和應(yīng)變式兩種，其中鋼鉉式壓力傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性較好，但只能用于測(cè)試?yán)|索靜張力；應(yīng)變式壓力傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性差，但對(duì)纜索靜張力和動(dòng)張力均可測(cè)試。
上述檢測(cè)和監(jiān)測(cè)方法原理不同，使用的儀器不同，測(cè)量的結(jié)果也不同，同一根索用不同的方法檢測(cè)，測(cè)出的結(jié)果往往差異較大。橋梁的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力也很復(fù)雜。橋梁工作幾年后，現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀態(tài)，成橋狀態(tài)發(fā)生了很大的變化，索力會(huì)重新分布。如何根據(jù)索力檢測(cè)結(jié)果對(duì)索纜的安全性進(jìn)行準(zhǔn)確分析，是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題。索力應(yīng)力增高，是結(jié)構(gòu)變形引起的還是鋼絲斷面減少引起的。鋼絲斷面減少是疲勞短絲引起的還是銹蝕引起的，往往很難判斷。很難分清楚。尤其是當(dāng)索纜銹蝕相當(dāng)嚴(yán)重，但還未發(fā)生斷絲的情況下，它的檢測(cè)結(jié)果往往給人以虛假的安全感，令人擔(dān)心。即使知道有了斷絲，索纜的有效斷面有了縮小，要弄清斷絲的原因，也只能采用最原始的辦法，把錨固區(qū)打開(kāi)直接觀測(cè)斷絲情況。采用上述方法，雖然直接可靠操作性強(qiáng)。但是要打開(kāi)索纜的防護(hù)層（包括水泥沙漿或者硫磺沙漿；金屬外套或者PE外套），費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、工期長(zhǎng)，對(duì)交通影響大；打開(kāi)部位重新恢復(fù)后的可靠度也值得考慮。
因此對(duì)橋梁纜索的檢測(cè)和監(jiān)控和是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，影響因素較多，目前的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)沒(méi)有一種可以同時(shí)適合錨固區(qū)內(nèi)和錨固區(qū)外纜索的檢測(cè)，只能通過(guò)組合的方式組成一個(gè)系統(tǒng)來(lái)解決，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)所涉及技術(shù)、使用條件、工藝要求、數(shù)據(jù)的處理和分析以及結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性都需要進(jìn)行深入的研究和試驗(yàn)，以便對(duì)纜索能否安全運(yùn)行作出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。
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