无损检测在桥梁支座老化程度评估中的超声与红外联用技术

桥梁支座是连接梁体与墩台的关键传力部件，承担着调节位移、分散荷载的核心功能。随着服役时间增长，支座易因橡胶老化、钢板锈蚀、密封失效等问题出现弹性衰退、摩擦加剧，若未及时评估，可能引发梁体应力集中、墩台变形等安全隐患。传统检测方法或依赖目视漏检深层缺陷，或采用破坏性检测影响结构，而超声与红外联用的无损技术，可通过“内部结构探测+热态性能捕捉”的互补，实现老化程度的全维度准确评估，成为在役桥梁支座检测的重要手段。

桥梁支座老化的主要表现与检测痛点

桥梁支座的老化多体现在“结构损伤”与“功能衰退”两方面：橡胶支座会出现密封件开裂、橡胶层变硬或分层；钢支座则易发生钢板锈蚀、锚栓松动；组合支座可能因橡胶与钢板脱黏导致弹性下降。这些问题初期常隐藏在内部或密封层下，目视检测难以发现，而破坏性检测（如切割取样）会破坏结构完整性，无法用于在役桥梁。

单一检测技术的“信息盲区”更加剧了痛点：超声能测内部缺陷却看不到热态异常，红外能测热态却穿不透内部。例如，超声检测到橡胶分层，但无法判断分层是否因摩擦导致温度升高；红外发现温度异常，却不知道是内部缺陷还是表面污垢。这种局限性推动了联用技术的发展，需同时覆盖“内部结构”与“热态性能”两个维度。

超声检测技术：定位支座内部的结构缺陷

超声检测利用2-5MHz高频声波的反射特性，识别支座内部的缺陷。当声波遇到橡胶与钢板的界面时，若存在分层脱黏，反射波幅值会显著增强；若钢板锈蚀，声波传播速度会因介质密度变化降低。检测时需涂抹耦合剂（如甘油），确保声波有效传入，避免空气干扰。

在老化评估中，超声的优势是精准：可定位橡胶分层的位置、测量钢板锈蚀深度，甚至通过声波衰减系数判断橡胶弹性衰退程度。但它对表面温度变化不敏感，无法检测因摩擦加剧导致的热态异常——比如橡胶分层若未引发摩擦升温，超声能发现缺陷却无法评估其“危害性”。

红外热成像：捕捉支座的热态性能衰退

红外热成像通过检测表面温度分布，捕捉老化带来的热异常。老化的橡胶支座因弹性下降，梁体位移时摩擦阻力增大，局部温度会升高；若密封失效进水，水的比热容大，该区域温度会低于周边；钢板锈蚀会加速热传导，导致温度分布不均。这些异常可通过热像仪形成直观的温度梯度图，快速定位问题区域。

红外的优势是“快速覆盖”：几分钟就能完成单个支座的全表面扫描，适合批量检测。但它无法穿透外层结构，无法检测橡胶内部的分层或钢板深层锈蚀——比如红外发现温度异常，却不知道是内部分层还是表面污垢，需超声补充验证。

超声-红外联用的逻辑：从“内部”到“表面”的全维度互补

联用技术的核心是“结构信息”与“热态信息”的互补。例如，红外扫描发现某支座温度比周边高10℃，超声可定点检测该区域，若发现橡胶分层，说明温度升高是因分层导致摩擦加剧，缺陷更严重；若超声未发现内部问题，则可能是表面污垢或临时荷载导致，需进一步排查。

反之，超声检测到橡胶分层，红外可验证该区域是否因摩擦升温：若温度正常，说明分层未影响功能，属轻度老化；若温度升高，说明分层已引发功能衰退，需升级为中度老化。这种互补让评估从“定性”走向“定量”，避免单一技术的误判。

联用技术的标准化检测流程：从预处理到结果输出

联用检测需严格遵循流程：第一步预处理，清理支座表面灰尘、油污，打磨掉阻碍声波的油漆；第二步红外扫描，设定温度范围（-10℃至100℃），采集热像图并标记异常区域（温差超过5℃）；第三步超声检测，对异常区域用2-5MHz探头扫描，记录反射波幅值、传播时间；第四步数据融合，用软件叠加超声缺陷位置与红外温度分布，分析关联；最后评估，对照标准判定老化等级。

例如，某支座红外显示温差8℃，超声检测到10cm×5cm分层，融合后可判定为中度老化——分层引发摩擦升温，需计划更换。流程的标准化确保了结果的一致性，避免人为误差。

实际工程案例：联用技术如何识别“隐性老化”

某市政立交桥的3号支座，目视检测无明显缺陷，但红外扫描发现其温度比周边高12℃。随后超声检测该区域，发现橡胶层与钢板间有15cm×8cm分层，声波衰减系数比正常区域高30%。结合数据评估为重度老化，拆除后验证：橡胶分层且密封开裂，内部进水导致钢板锈蚀，摩擦加剧升温。

若仅用超声，可能因未关注热态低估缺陷；若仅用红外，无法找到温度异常的根本原因。联用技术精准识别了“隐性老化”，为维修决策提供了可靠依据。

联用技术的关键优化：提升数据准确性与效率

联用技术的应用需解决几个问题：检测时机，红外需选阴天或清晨，避免阳光直射导致温度误差；探头适配，橡胶支座用低频探头（2MHz）减少衰减，钢板用高频探头（5MHz）提高分辨率；算法优化，引入机器学习模型自动关联“缺陷类型-温度异常”，减少人工分析的主观性。

例如，通过大量案例训练，模型可自动识别“橡胶分层+温差>8℃”为中度老化，“钢板锈蚀+温差>10℃”为重度老化，提高检测效率。

基于联用数据的量化评估：从“经验”到“指标化”

联用技术的核心是建立“双指标体系”：超声参数包括缺陷面积占比（分层面积/橡胶层面积）、声波衰减系数；红外参数包括最大温差（与周边支座的温度差）、高温区域占比。结合这些参数制定等级标准：轻度老化（缺陷面积<5%，温差<5℃）、中度（5%-15%，5-10℃）、重度（≥15%，≥10℃）。

量化体系让评估更客观，例如某支座缺陷面积12%、温差9℃，可直接判定为中度老化，需6个月内更换。这种指标化评估为桥梁管理提供了明确的决策依据，避免“过度维修”或“维修不足”。